斜拉桥索力测试方法
斜拉桥索力测试方法
1.引言
索力测试无论是在斜拉桥的建设过程中还是在其日常维护检测中都具有举足轻重的地位。索力是否处在合理的范围内将直接影响结构的整体受力状态和线形的平顺程度，所以对拉索的索力进行定时的测试是斜拉桥、下承式拱桥和悬索桥等带索桥梁日常维护的重要内容。经实践验证，进行索力测试时，不同的测试方法和不同的工程也存在较大的差异，这是由于不同的索力测试方法所需的计算参数不能准确测定，不同工程也因其具有自身特点和各异的环境因素所致。索力测试前必须选定合适的测试方法，考虑到影响测试精度的各种因素，例如影响振动法测试精度的因素有：仪器、计算模式、边界条件、索长、外界环境、斜度以及垂度等。当这些因素在索力测试时如果处理不当则会对测试结果造成不小的误差。所以，对不同的索力测试方法及其影响因素进行分析显得格外重要。
2.索力测试方法
2.1千斤顶压力表测定法
现阶段斜拉桥的施工现场，斜拉索均使用千斤顶张拉，其原理为：千斤顶张拉油缸中的液压和斜拉索的拉力有直接的关系，所以我们可以根据精密压力表或液压传感器测定油缸的液压，然后就可根据液压反推出索力。但此法现阶段还存在以下缺陷：
（1）当拉索安装完成后，若还想用此法来测试索力将会变的十分困难和不便，工程量也很大。
（2）千斤顶在张拉过程中对拉索的锚杆螺纹会产生很大的损害。
（3）此法所得到的索力值只能代表张拉端的局部索力，不能代表整跟拉索的索力大小。
（4）在测试之前需要事先标定，如果标定粗糙，误差将会很难控制。
2.2 压力传感器测定法
该方法一般与振动法联合使用，可作为对振动法测定索力结果的一种校核，已安装的传感器还可以在成桥后的运营阶段连续测定索力值，还适用于成桥后运营状态下的索力长期监控。压力传感器测定法的原理是永久安装压力传感器在斜拉索的锚固端或张拉端，传感器的感应锚头的压力与斜拉索的索力成一定的比例关系，所以可通过传感器感应锚头的压力来反算斜拉索的索力，此法测量结果精度高，而且索力在索中的位置明确。
大桥索力检测方案
武陵山大桥索力监测 一、应用背景 武陵山大桥位于重庆市黔江区境内，为了保证桥梁运营的可靠性，在通车两年后检验桥梁的工作状况是否符合设计标准，并与桥梁通车前测试资料进行对比，为施工质保期终结工作及今后桥梁维护和评估提供原始数据。 二、检测设备 1、加速度节点A104 A104加速度(振动)传感器节点使用简单方便，极大地节约了测试中由于反复布设有线数据采集设备而消耗的人力和物力，广泛应用于振动加速度数据采集和工业设备在线监测。系统节点结构紧凑，体积小巧，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块组成，内置加速度传感器，封装在PPS塑料外壳内。
每个节点的最高采样率可设置为4KHz，每个通道均设有抗混叠低通滤波器。采集的数据既可以实时无线传输至计算机，也可以存储在节点内置的2M数据存储器内，保证了采集数据的准确性。节点的空中传输速率可以达到250Kbps，有效室外通讯距离可达300m。节点设计有专门的电源管理软硬件，在实时不间断传输情况下，节点功耗仅30mA。 2、无线风速/风向传感器WSD202(-EX) WSD202无线风速/风向节点使用简单方便，无线数字信号传输方式消除了长电缆传输带来的噪声干扰，整个测量系统具有极高的测量精度和抗干扰能力。无线传感器节点可以组成庞大的无线传感器网络，支持上千个测点同时进行风速风向试验。 节点结构紧凑，体积小巧，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块组成，封装在Ryton PPS塑料外壳内。节点采集的数据既可以实时无线传输至计算机，也可以存储在节点内置的1GB 数据存储器，保证了采集数据的准确性。节点的空中传输速率可以达到250K BPS，有效室外通讯距离可达100m。节点设计有专门的电源管理软硬件，使用内置的可充电电池。 3、GPRS网关BS909 外置式无线传感器网关，用来接收无线传感器节点信号，适用于远距离传输(1000米)，内置GPRS通讯功能，多种接口形式(USB、TCP/IP)。 4、BeeData采集控制软件
斜拉桥的索力优化
斜拉桥索力优化简介 一、斜拉桥得概况 斜拉桥又称斜张桥,其上部结构由主梁、拉索与索塔三种构件组成。它就是一种桥面系以加劲梁受弯或受压为主,支承体系以斜拉索受拉与主塔受压为主得桥梁。斜拉索作为主梁与索塔得联系构件,将主梁荷载通过拉索得拉力传递到索塔上,同时还可以通过拉索得张拉对主梁施加体外预应力,拉索与主梁得结点可以视为主梁跨度内得若干弹性支承点,从而使主梁弯矩明显减小,主梁尺寸以及主梁重量也相应减小,大大改善了主梁得受力性能,显著提高了桥梁得跨越能力。根据主梁所用建筑材料得不同,可将现代斜拉桥分为钢斜拉桥、混凝土斜拉桥、结合梁斜拉桥以及混合式斜拉桥等。早期斜拉桥得主梁均为钢结构,其形式主要为双箱或单箱配以正交异性板。随着技术进步,19世纪中期出现了第一座现代意义得混凝土斜拉桥,从此,混凝土斜拉桥进入了人们得视野。 混凝土斜拉桥得主梁与索塔一般由混凝土材料构成,为了提高主梁与索塔得适用性能,主梁可以优先采用预应力混凝土主梁,索塔可以釆用钢结构劲性骨架加强或环向预应力结构。在密索体系混凝土斜拉桥中,拉索受拉,主塔与主梁以受压为主,可以充分利用钢丝或钢绞线优异得受拉能力与混凝土良好得受压能力,同时,斜拉索水平分力对主梁形成预压作用,提高了主梁得抗裂能力。从设计方面瞧,既要考虑结构总体布置、结构体系选择得合理性,又要考虑釆用何种方法寻求成桥索力得最优解,还要考虑施工得便捷性、经济效益、社会效益
以及美学功能等多种因素;从施工方面讲,既要确定合理得施工流程,设法寻求合理得施工初拉力,还要做好施工过程中施工参数得动态控制与调整等方面工作。另外,在整个过程中,还要考虑设计参数变化、温度、徐变、几何与材料非线性以及施工方法等因素对设计与施工得影响。 二、斜拉桥索力优化方法 斜拉桥就是高次超静定结构,其主梁、主塔受力对索力大小很敏感,而基于斜拉索索力可以调节得特点,我们可通过对拉索索力得调整来优化斜拉桥成桥恒载状态。针对如何才能确定合理得成桥状态,国内外许多学者都做了大量得研究并提出多种调整方法,可以将这些方法归为三类: (l)指定受力状态得索力优化,包括刚性支承连续梁法、零位移法、内力平衡法、指定应力法、零弯矩法等; (2)无约束得索力优化,包括弯曲能量最小法、弯矩最小法等; (3)有约束得索力优化,包括用索量最小法、应力平衡法等。 而由于斜拉桥得最合理得成桥状态本来也没有一个统一得标准,所以很难说哪一种方法一定优于另外得方法。下面将各种方法得原理介绍如下: ①刚性支承连续梁法 这种方法就是使用最早得方法之一,它将斜拉桥主梁在恒载作用下弯矩呈刚性支承连续梁状态作为优化目标。将主梁、索梁交点处设以刚性支承进行分析,计算出各支点反力。利用斜拉索力得竖向分力
斜拉桥索力测试方法及原理综述
斜拉桥索力测试方法及原理综述 王玉田 （青岛理工大学土木工程学院青岛266033） 摘要斜拉索的索力大小直接决定着斜拉桥的工作状态，采用准确的方法进行合理的索力测试是保证斜拉桥顺利施工和安全运营的必要手段。本文针对目前斜拉桥索力测试中常用的方法及其原理进 行了阐述和比较，并指出了各种方法的特点和适用场合。 关键词斜拉桥索力测试综述 Summary of Methods and Theories to Cable Force Measurement of Cable—Stayed Bridges Wang Yu-tian (School of Civil Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao, 266033) Abstract Cable force decides the working state of the cable-stayed bridge directly. Measuring the cable force of the cable-stayed bridge through some exact method is the guarantee to construction and operation. This paper summarises the methods and their theories usually uesed in cable force of cable-stayed bridge measuring. Furthermore, Features and their applying places are pointed out. Keywords cable—stayed bridges cable force measurement summary 斜拉索是斜拉桥的一个重要组成部分，斜拉索的工作状态是斜拉桥是否处于正常状态的主要决定因素，所以，能否对斜拉索索力进行精确的测量，在很大程度上决定着斜拉桥施工的成败和正常的运营。斜拉桥索力测试的方法很多，经过近年来的实践，许多方法已经被淘汰（如“扭力扳手测试法”，误差较大），目前常用的有以下几种： 1. 压力表测定法 目前，斜拉索均使用液压千斤顶张拉。该方法的原理就是根据千斤顶张拉油缸中的液压推算千斤顶的张拉力，并认为千斤顶的张拉力就等于拉索索力。所以，只要通过精密压力表或液压传感器测定油缸的液压，就可求得索力。通常使用0.3~0.5级的精密压力表，并应事先对液压系统进行标定，测得索力的精度可达到1%~2%。 压力表测定法简单易行，比较直观、可靠，是施工中控制索力最适用的方法。但该法所用仪器较笨重，移动不便，且经常有油不回零的情况，影响测试精度。并且不适合于已张拉好的斜拉索，如运营中的索力测试。 2. 压力传感器测定法 张拉时，在张拉连杆上粘贴应变片或利用穿心式压力传感器，也可在锚头和锚座之间安装测
斜拉桥荷载试验方案
××大桥 成桥荷载试验方案 ×××××××××××××× 2012年6月18日
第1章概况 (1) 1.1 桥梁概况 (2) 1.2 试验目的 (3) 1.3 试验依据 (3) 1.4 项目实施内容 (3) 第2章结构初始状态检查 (4) 2.1检查目的 (4) 2.2 检查主要内容 (4) 2.2.1 桥梁有关资料的搜集 (4) 2.2.2 主桥跨结构外观质量检查 (4) 2.2.3 桥面标高测量 (5) 2.2.4恒载作用下斜拉索索力的测定 (5) 第3章静力荷载试验方案 (6) 3.1 测试截面的确定 (7) 3.2 测点布置 (7) 3.2.1 应变测点 (7) 3.2.2 主梁、主塔变位测点 (8) 3.2.3 索力测试 (9) 3.3 试验荷载 (9) 3.4 试验工况及加载位置确定 (10) 3.4.1 试验工况 (10) 3.4.2 试验荷载布置 (10) 3.5 加载效率 (13) 3.6 加载分级 (13) 3.7测试方法 (14) 3.7.1应变测试方法 (14) 3.7.2位移测试方法 (14)
3.7.3索力测试方法 (14) 3.8加载程序及试验规定 (14) 3.8.1加载程序 (14) 3.8.2试验规则 (15) 第4章动力荷载试验实施方案 (15) 4.1 动力荷载试验原则 (16) 4.1.1 试验目的 (16) 4.1.2 测试项目与测试方法 (16) 4.2 动力试验测试内容 (16) 4.2.1脉动试验 (16) 4.2.2无障碍行车试验 (16) 4.3动力试验的测点布置 (17) 4.3.1 脉动试验 (17) 4.3.2. 无障碍行车试验 (17) 第5章试验分工协作、实施细则与计划安排 (17) 5.1 分工协作 (18) 5.1.1试验现场准备工作 (18) 5.1.2 试验测试准备工作 (18) 5.1.3 试验加载测试车辆的准备工作 (18) 5.2 试验进度计划及人员安排 (19) 5.2.1 试验进度计划安排 (19) 5.2.2 人员安排 (19)
索力测量
索力测量 索力测试方法有：１.电阻应变法2.拉索伸长量测定法3.索拉力垂度关系测定法4.张拉千斤顶测定法5.压力传感器测定法6.振动测定法等。 振动法测索力原理：方法是实测拉索的固有频率，利用索的张力和固有频率的关系计算索力。 扣索、系杆及吊杆索力是设计中重要参数。施工阶段扣索、系杆及吊杆的索力状况及索力误差分布是评估、判断施工阶段结构内力状况、安全状况及施工质量的重要依据。索力大小，直接影响到拱肋及主梁的线形、拱肋及主梁内力分布。所以在施工过程中，准确地测量索力值并把它调整到设计要求的范围以内，是保证本桥结构安全施工的关键。 A 、测量内容 本桥索力测量包括斜拉扣索索力测量和吊杆索力测量。 斜拉扣索索力测量主要采用频谱分析法进行，在扣索初张拉、扣索索力调整等阶段测试每根扣索索力。 吊杆索力监测采用频谱分析法和光纤压力传感器测量。其中，1号短吊杆采用光纤压力传感器测量，其余采用频谱分析法测量。吊杆张拉调整完毕测试其索力。 B 、测量方法及原理 本桥斜拉扣索和长吊杆索力均采用频谱分析法进行测试，1号短吊杆和系杆采用光纤压力传感器进行测量。 频谱分析法是利用紧固在缆索上的高灵敏度传感器，拾取索在环境振动激励下的振动信号，经过滤波、放大、谱分析，得出缆索的自振频率，根据自振频率与索力的关系，来迅速确定索力。 如果环境振动不易激起拉索较强振动，不易测得满足拉索频率分析的振动信号。根据我院长期以来对多座大型桥梁的索力测试经验，传递函数法能够较好解决这一问题，该办法主要利用小型力锤敲击（此敲击力度很小，力锤带橡皮头，对索无损伤），对索进行激励，再利用高灵敏度传感器拾取振动信号，并分析得到拉索的传递函数，由此获得拉索正确频率，根据自振频率与索力的关系来确定索力。 将拉索视为弦的振动，在拉索上任意截取单元体，其基本平衡方程为： 0222244=??+??-??t y m x y P x y EI （5-3） 其中：EI ——拉索的弯曲刚度； P ——索力； m ——拉索单位长度的质量； y ——拉索的振幅； x ——沿拉索方向的坐标； t ——时间。 在拉索两端为铰支的情况下，（5-3）式的解式 2 222 22/4l EI K k f ml P k π- = （5-4） 其中：ｌ——拉索的计算索长； ｋ——拉索的自振频率的阶数，k=1,2,3； fk ——拉索的第k 阶自振频率。 式（3-4）是拉索的自振频率和相应索力的一般关系式，一般而言拉缆索的弯曲刚度与
斜拉桥索力测试方法及其发展趋势
斜拉桥索力测试方法及其发展趋势 黄尚廉唐德东 重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044 摘要：索是斜拉桥的主要受力构件之一，它的受力状态是桥梁安全与正常使用的重要指标。监测桥索的索力对于及时反映桥索的工作状态和调整桥索的结构内力是极为重要的，从而有效防止桥索的偏载和维护桥梁的运行安全。本文综述了常用索力测试方法，并分析了每种方法的基本原理和优缺点，指出它的发展趋势和需要研究和解决的问题。 关键字：桥索；索力；频率；磁弹效应 Method of measure cable stress and trend of development Huang Shang-lian Tang De-dong The Key Lab for Optoelectronic Technique and System, Ministry of Education, Dept. of Optoelectronic Engineer, Chongqing University, Chongqing 400044 Abstract: Steel cable is one of components which supports stress of cable stay bridge, which tense state is important index of bridge safety and nature use. In order to effectively avoid deflection load of cable and maintain bridge safe of using, monitoring cable tense stress state parameters is very important to feedback cable working states in time and adjust cables tense stress. This article present method of measure cable stress in common use, analyze its ultimate principle and its merits and defects, and point its development trend and problem of solving. Key words: bridge cable; cable tense; frequency; magnetoelastic phenomenon 1引言 随着人类生产生活水平的提高，对大跨度桥梁的建设需求越来越迫切，加上建桥技术和高强度材料的日益发展，斜拉桥逐步有能力胜任对大跨度发展的要求。如国内外已建的斜拉桥中，它们的跨度分别为：法国诺曼底桥856m，日本多多罗大桥890m，上海杨浦大桥602m，南京长江第二大桥628m，这些已向人们展示了斜拉桥强大的跨越能力。 斜拉桥为高次超静定结构，它依靠斜拉索为主梁提供弹性约束，桥跨结构的重量和桥上活载绝大部分或全部通过斜拉索传递到塔柱上，因此，索是斜拉桥的主要受力构件之一，它的受力状态直接影响斜拉桥本身的健康状态。由于在斜拉桥施工或成桥后的日常使用过程中，存在各种误差和偶然因素的联合作用，将使索的结构内力和线形偏离正常状态，因此及时监测斜拉桥索的受力状态是非常重要的，已成为斜拉桥健康监测的重要内容之一。 索力测定目前国内外一般采用4种方法[1]：(1)压力表测定；(2)压力传感器测定；(3)频率测定法；(4) 磁弹效应法。因此，如何选用合 高等学校博士学科点专向科研基金资助：20030611023 理有效的测试方法对斜拉桥施工监控和成桥后的健康监测具有重要意义。 2常用测试方法的原理及其优缺点 2.1 压力表法 用千斤顶张拉桥索时（如图1），通过精密压力表或液压传感器测定油缸的液压，就可求得索力[1][2]。这种方法简单易行，是施工中控制索力最实用的方法，其精度可达1%～2%。它可以用在斜拉桥施工过程中对索力的调整，但由于压力表本身的一些特性，有指针易偏位，高压时指针抖动激烈，读数人为误差大，负荷示值需转换等缺点，不可用于成桥后的动态索力监测。 图1 千斤顶张拉斜拉索示意图 2.2 压力传感器法 https://www.wendangku.net/doc/b17771294.html,
矮塔斜拉桥全桥斜拉索调索施工工法.
矮塔斜拉桥全桥斜拉索调索施工工法 1 前言 “矮塔斜拉桥”也称“部分斜拉桥” ，是介于“斜拉桥”与“体外预应力箱梁桥” 之间的一种新型结构体系。矮塔斜拉桥和连续梁相比具有结构新颖跨度能力大、施工简单、经济优点；与斜拉桥相比具有施工方便、节省材料、主梁刚度大等优点。使得埃塔斜拉桥具有广阔的发展空间。 佛肇城际铁路桂丹立交特大桥预应力矮塔斜拉斜跨桂丹路与佛 山一环互通立交，主桥位于R=1800m的圆曲线上，孔跨为 （75+86+168+86+75 m采用塔梁固结并简支于桥墩之上的连续体系。 主梁为预应力混凝土结构，采用单箱双室变高度箱形无翼缘截面，斜拉索锚固于箱体之内。主梁斜拉索采用双塔双索面扇形分布，每个桥塔8对，共16对，梁顶面塔高为26m，最大斜拉索在桥面以上高度为24.355m,其高跨比为24.355:168=1:6.898，桥面宽14.9m，宽跨比为14.9:168=1:11.28, 梁上锚固点间距为14.9，塔上转向鞍横桥向间距15.4m。斜拉索采用喷涂钢绞线（中心丝与边丝各钢丝外表均单独形成环氧树脂涂膜，涂层厚度应在 0.12mm- 0.2mm之间）单层无粘接筋，单根钢绞线规格直径为15.24mm每根斜拉索有55根钢绞线组成。为了确保质量和施工进度,科学管理,积极采用新技术,经过归纳总结形成本工法。
图1.1 1/2 全桥立面图 2工法特点 2.1工序简单，施工进度快。 2.2施工条件得到了改善，劳动强度低，安全性强。 2.3采用单根等值法张拉，可以控制每根斜拉索各股钢绞线的离 散误差不 大于理论值的士 3% 2.4可以实现一对斜拉索对称、交叉单根张拉，同步整体张拉， 确保两根斜拉索间的差值不大于理论值的士 1% 2.5采用JMM-268动测仪进行索力监控，可以确保斜拉索整索索 力误差 不大于理论值的士 2% 2.6斜拉索采用多重防腐处理，锚固端灌注防腐油脂，延长了斜 拉索使用 寿命。 3适用范围 本工法适用于埃塔斜拉桥斜拉索调索施工。 4施工工艺流程及操作要点 在中跨合拢段施工完成后，纵向、竖向、横向预应力束张拉完 成后，进行全桥第一次斜拉索索力复测、桥面线形监控控制点复测， 由线形监控单位根据桥面高程目标值进行计算 （利用MIDAS 软件进行 数学建模计算），给出斜拉索调索索力，根据线形监控单位所给索力 7485 8600 16800/2=8400 j 1550 6x700= （拉索区） 6x700= （拉索区） 1350 拉索编号 C1 C8 C8拉索编号C1 2850 2850 5 」 q 1 - 1" I I |||1 nnrirsrinriri
桥梁检测方案
某某桥梁检测方案 委托单位：某某公司 技术负责： 编写： 审定： 某某检测机构 2016年12月15日
目录 第1章桥梁概况 (1) 第2章试验目的和依据 (1) 2.1试验目的 (1) 2.2试验依据 (1) 第3章试验项目和方法 (2) 3.1桥梁结构外观检查 (2) 3.2桥梁结构静力荷载试验 (2) 3.2.1试验荷载 (2) 3.2.2测试参数及方法 (3) 3.2.3测点布置 (3) 3.3桥梁结构模态试验 (4) 3.3.1测试参数及方法 (4) 3.3.2测点布置 (4) 第4章试验准备及实施 (5) 4.1荷载试验的预备工作 (5) 4.2荷载试验实施 (6) 第5章试验费用预算 (8) 第6章试验成果报告 (9)
第1章桥梁概况 某某桥梁建于1998年，1999年正式投入运营，是游客进出的唯一人行通道。该桥是一座跨径为74.9m的单跨地锚式人行悬索桥，主索矢跨比为1/10。经过多年使用后，桥梁结构构件不同程度地出现老化和破损，亟待对该桥进行必要的检测，查明桥梁的性能状态，评定其使用功能，为桥梁管养、维修加固提供依据。受某某公司的委托，我单位针对某某桥梁的实际情况，制定了本检测方案，待业主单位审核批准后，遵照实施。
第2章试验目的和依据 2.1试验目的 试验的目的主要包括三个方面： (1)通过对桥梁结构构件进行外观检查，全面了解爱伲寨吊桥个 主要构件的技术状况，即使发现桥梁结构的异常状况，为评 定该桥的使用功能、制定管养计划提供依据； (2)分析、测试桥跨结构在试验荷载作用下的应变和位移，检验 桥梁的结构强度、刚度和稳定性是否达到设计和规范要求， 评价其在设计荷载作用下的工作性能； (3)建立桥梁结构的技术档案，为今后的运营、管养、检测提供 依据。 2.2试验依据 《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）； 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）； 《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 11-2011）； 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2012）； 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）； 《公路工程质量检验评定标准》（JTG F801-2012）； 《公路桥梁加固设计规范》（JTG-T 522-2008）； 《公路桥梁抗震设计细则》（JTG-T B02-01-2008）； 《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）； 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-1986）。
索力测试原理
2.斜拉索索力 主要提供各根斜拉索的初始张拉力，并对张拉过程中各根钢绞线的均匀性及整根斜拉索索力值进行监控。根据张力弦振动公式： ρ δL F 21= (3) 式中：F ——弦的自振频率； L ——弦的长度； δ——弦的应力； ρ——弦的材料密度。 可知，明确了弦的材料和长度之后，测量弦的振动频率就可以确定弦的拉力。 当张紧的斜拉索横向抗弯刚度忽略不计时，其动平衡微分方程为： 假定斜拉索两端是铰接，解微分方程可得索力 式中：f n —斜拉索第n 阶自振频率（Hz ）； L —斜拉索计算长度（m ）； n —振动频率阶数。 如考虑斜拉索的抗弯刚度，则索力： 02222=??-???x y T t y g W g n f W L T n 2224=22 22224L EI n g n f W L T n π-=（4） （5） （6）
式中：EI —斜拉索抗弯刚度。 上式中第二项222L EI n π表现为斜拉索弯曲刚度对索力的修 正。 对于施州大桥的斜拉索是两端固定匀质受力的钢索，因此也可以似作为弦，将式（5）中的g WL /42提出来作为一个比例系数K ，则斜拉索的拉力T 与其基频F 可简化为如下关系： 2KF T = （7） 式中：K ——比例系数； F ——索的基频； T ——钢索索力（kN ）。 其中基频 n f F n /= （8） 其中： f n ——斜拉索第n 阶自振频率（Hz ）； n ——振频率的阶数。 因此，通过测量钢索的主振动频率，就可以求出钢索的拉力。其中（7）式中比例系数K 为 g W L K /42= （9） 其中： W ——索的单位长质量（kg/m ）； L ——索两嵌固点之间的长度（m ）。 通过对斜拉索单位长质量和各个索的计算索长的确定可以计算出各个斜拉索的比例系数见表3.2.1（表中BS1-BS14 、ZS1-ZS14分
斜拉桥的索力优化
斜拉桥索力优化简介 一、斜拉桥的概况 斜拉桥又称斜张桥,其上部结构由主梁、拉索和索塔三种构件组成。它是一种桥面系以加劲梁受弯或受压为主,支承体系以斜拉索受拉和主塔受压为主的桥梁。斜拉索作为主梁和索塔的联系构件,将主梁荷载通过拉索的拉力传递到索塔上,同时还可以通过拉索的张拉对主梁施加体外预应力,拉索与主梁的结点可以视为主梁跨度内的若干弹性支承点,从而使主梁弯矩明显减小,主梁尺寸以及主梁重量也相应减小,大大改善了主梁的受力性能,显著提高了桥梁的跨越能力。根据主梁所用建筑材料的不同,可将现代斜拉桥分为钢斜拉桥、混凝土斜拉桥、结合梁斜拉桥以及混合式斜拉桥等。早期斜拉桥的主梁均为钢结构,其形式主要为双箱或单箱配以正交异性板。随着技术进步,19世纪中期出现了第一座现代意义的混凝土斜拉桥,从此,混凝土斜拉桥进入了人们的视野。 混凝土斜拉桥的主梁和索塔一般由混凝土材料构成,为了提高主梁和索塔的适用性能,主梁可以优先采用预应力混凝土主梁,索塔可以釆用钢结构劲性骨架加强或环向预应力结构。在密索体系混凝土斜拉桥中,拉索受拉,主塔和主梁以受压为主,可以充分利用钢丝或钢绞线优异的受拉能力和混凝土良好的受压能力,同时,斜拉索水平分力对主梁形成预压作用,提高了主梁的抗裂能力。从设计方面看,既要考虑结构总体布置、结构体系选择的合理性,又要考虑釆用何种方法寻求成桥索力的最优解,还要考虑施工的便捷性、经济效益、社会效益
以及美学功能等多种因素;从施工方面讲,既要确定合理的施工流程,设法寻求合理的施工初拉力,还要做好施工过程中施工参数的动态控制和调整等方面工作。另外,在整个过程中,还要考虑设计参数变化、温度、徐变、几何和材料非线性以及施工方法等因素对设计和施工的影响。 二、斜拉桥索力优化方法 斜拉桥是高次超静定结构,其主梁、主塔受力对索力大小很敏感,而基于斜拉索索力可以调节的特点,我们可通过对拉索索力的调整来优化斜拉桥成桥恒载状态。针对如何才能确定合理的成桥状态,国内外许多学者都做了大量的研究并提出多种调整方法,可以将这些方法归为三类: (l)指定受力状态的索力优化,包括刚性支承连续梁法、零位移法、内力平衡法、指定应力法、零弯矩法等; (2)无约束的索力优化,包括弯曲能量最小法、弯矩最小法等; (3)有约束的索力优化,包括用索量最小法、应力平衡法等。 而由于斜拉桥的最合理的成桥状态本来也没有一个统一的标准,所以很难说哪一种方法一定优于另外的方法。下面将各种方法的原理介绍如下: ①刚性支承连续梁法 这种方法是使用最早的方法之一,它将斜拉桥主梁在恒载作用下弯矩呈刚性支承连续梁状态作为优化目标。将主梁、索梁交点处设以刚性支承进行分析,计算出各支点反力。利用斜拉索力的竖向分力与
基于ANSYS平台的斜拉桥调索方法研究
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斜拉桥检测
斜拉桥检测 斜拉桥应定期进行动力特性、重要部位的内力、拉索索力、拉索探伤和静载的检测,时间间隔不得超过7年。检测报告应结合历年的各项检测结果综合分析。应通过结构监测，掌握桥梁在使用过程中结构构件的变化和力学性能及空间位移情况。 每天宜巡检1~2次。 1 塔 斜拉桥索塔部分的养护，视其结构类型可按钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥及钢桥的相关规定进行。 按期检查索塔的变位、倾斜和混凝土表面的破损情况，必要时可进行混凝土强度检测。发现主塔混凝土产生裂纹，应在其表层涂聚合物防水材料予以预防。塔体裂缝宽度在0.2mm 以上的，应采取高压灌注环氧树脂封闭。裂缝宽度在0.2mm以下的，可采用环氧或聚合物防水材料进行刮涂封闭。 2 拉索 斜拉索的保护层，通车后第1、2年内每季度检查一次，以后每半年检查一次。每天应目测检查一次(可借助简单工具)，对异常情况作好记录，进一步检查，并做出技术状况的评定。 每3年对拉索护层及钢丝锈蚀情况进行检测，可采用无损探伤或剥开已损坏的护层检查，并测量锈蚀钢丝的实际有效面积。 拉索索力每年进行一次测量，大桥竣工最后一次调索的索力应与设计索力进行比较，了解拉索索力变化状况及松弛现象。 必须经常观察拉索的振动情况，并作好风速、风向、雨量、拉索振动状况的记录，并应检查拉索减振措施的有效性，对失效的减振装置应重新安装或更换。 拉索梁端的护筒及护套不得有锈蚀、开裂、剥落、连接螺栓松动、崩断、护套与拉索的接合部护层的损伤和露丝。塔端锚头、钢主梁端锚头必须每半年进行一次保养，对在钢梁外侧并有钢盖板盖的锚头应每3年进行一次保养。 锚具的锚杯及锚杯外梯形螺纹和螺母不得锈蚀和变形，锚板不得断裂;墩头应无异常。 锚固结构的支承垫块不得锈蚀、位移、变形;梁端锚箱不得锈蚀、变形;锚箱与主钢梁腹
斜拉桥索力测试方法
斜拉桥索力测试方法 1.引言 索力测试无论是在斜拉桥的建设过程中还是在其日常维护检测中都具有举足轻重的地位。索力是否处在合理的范围内将直接影响结构的整体受力状态和线形的平顺程度，所以对拉索的索力进行定时的测试是斜拉桥、下承式拱桥和悬索桥等带索桥梁日常维护的重要内容。经实践验证，进行索力测试时，不同的测试方法和不同的工程也存在较大的差异，这是由于不同的索力测试方法所需的计算参数不能准确测定，不同工程也因其具有自身特点和各异的环境因素所致。索力测试前必须选定合适的测试方法，考虑到影响测试精度的各种因素，例如影响振动法测试精度的因素有：仪器、计算模式、边界条件、索长、外界环境、斜度以及垂度等。当这些因素在索力测试时如果处理不当则会对测试结果造成不小的误差。所以，对不同的索力测试方法及其影响因素进行分析显得格外重要。 2.索力测试方法 2.1千斤顶压力表测定法 现阶段斜拉桥的施工现场，斜拉索均使用千斤顶张拉，其原理为：千斤顶张拉油缸中的液压和斜拉索的拉力有直接的关系，所以我们可以根据精密压力表或液压传感器测定油缸的液压，然后就可根据液压反推出索力。但此法现阶段还存在以下缺陷： （1）当拉索安装完成后，若还想用此法来测试索力将会变的十分困难和不便，工程量也很大。 （2）千斤顶在张拉过程中对拉索的锚杆螺纹会产生很大的损害。 （3）此法所得到的索力值只能代表张拉端的局部索力，不能代表整跟拉索的索力大小。 （4）在测试之前需要事先标定，如果标定粗糙，误差将会很难控制。 2.2 压力传感器测定法 该方法一般与振动法联合使用，可作为对振动法测定索力结果的一种校核，已安装的传感器还可以在成桥后的运营阶段连续测定索力值，还适用于成桥后运营状态下的索力长期监控。压力传感器测定法的原理是永久安装压力传感器在斜拉索的锚固端或张拉端，传感器的感应锚头的压力与斜拉索的索力成一定的比例关系，所以可通过传感器感应锚头的压力来反算斜拉索的索力，此法测量结果精度高，而且索力在索中的位置明确。
斜拉桥施工阶段二次调索计算方法
斜拉桥施工阶段二次调索计算方法 摘要:斜拉桥在施工过程中，结构的内力和线形都在不断地变化。施工过程中一昧追求一次张拉到位，尽管能实现设计要求的理想成桥状态，但施工过程中安全储备小，一旦出现一定的施工误差或施工质量缺陷，结构将处于极其危险的状态，甚至导致灾难性的事故。在斜拉桥合龙之后进行二次调索能有效的避免这种情况。而二次调索控制目标不同，由此提出二次调索施调索力、顺序的计算问题。本文结合工程实例，以设计成桥索力作为控制目标,采用差值法进行正装迭代计算确定第二次张拉索力,不但满足施工要求，且最终使成桥状态达到设计要求。 关键词:斜拉桥;施工;优化模型；成桥状态 前言： 斜拉桥施工过程是桥梁结构、边界条件与荷载的动态变化过程,设计确定的合理成桥状态需要通过施工控制加以实现。特别是各施工阶段索力的确定,不仅直接关系到最终成桥状态,而且影响施工过程中的结构安全。施工阶段索力张拉方案与主梁的施工方法密切相关,采用挂篮悬臂浇筑主梁、依次单次张拉索力,随着主梁节段的施工完成而自适应至理想成桥状态,是最为理想的一种方案;而主梁采用分节段施工或全支架施工的斜拉桥,往往由于已浇筑梁段较长、刚度过大,单次张拉无法达成最终成桥索力与线形要求,需要进行多次调索方能达到理想成桥状态。本文针对需要进行多次调索的斜拉桥,研究其施工索力的实用计算方法。 施工索力必须满足两方面的要求:一是施工过程中结构的受力安全,即要保证施工过程中主梁及桥塔满足受力要求,并有较小的弯矩;二是索力在各受力阶段的应力变化幅度不要太大,确保索力分布均匀。常用的施工索力计算方法主要有倒退分析法、倒退正装交替迭代法、无应力状态控制法、结合影响矩阵的正装迭代法。倒退分析法未能考虑与施工过程相关的因素,例如混凝土收缩、徐变和几何非线性问题等;倒退正装交替迭代法解决了混凝土收缩、徐变的时效问题,但计算工作量较大;无应力状态控制法利用无应力状态稳定的特点,可由成桥状态直接求解施工中间状态,能求解分阶段张拉的斜拉索张拉力,但要求使用者的理论水平较高。结合影响矩阵的正装迭代法在充分考虑混凝土收缩、徐变和结构非线性的基础上,用迭代方法实现了非线性问题(施工张拉力)的求解,但该计算方法对理论水平要求较高,实际应用起来有一定的困难。对采用二次张拉方案和已确定成桥状态的斜拉桥,可根据阶段控制目标采用不同的施工索力计算方法,初张力计算可采用多约束条件的最小能量法,第2次张拉力计算采用差值法。 1斜拉索张拉力计算方法 1.1初张力的计算 1.1.1初张力优化模型
斜拉桥索力测试及应用
现代物业?新建设 2012年第11卷第5期 1 引言 斜拉索的索力是斜拉桥设计的一个重要参数，在施工和维修中要准确控制索力。迄今为止，测定索力普遍采用下述四种方法： 1.1 压力表测定 当前，拉索均使用液压千斤顶张拉，无一例外。由于千斤顶张拉油缸中的液压和张拉力有直接关系，所以只要测定张拉油缸的液压，就可求得索力。 由液压换算索力的办法由于其简单易行，因而是在施工过程中控制索力最实用的一种方法。 1.2 压力传感器测定 斜拉索张拉时，千斤顶的张拉力通过连接杆传到拉索锚具，如果在连接杆上套一个穿心式的压力传感器，张拉时处在千斤顶张拉活塞和连接杆螺母之间的传感器，在受压后就输出电讯号，于是就可在配套的二次仪表上读出千斤顶的张拉力。压力传感器的售价相当高，特别是大吨位的传感器就更贵，自身质量也大。因此，这种方法虽然测定的精度高，却只能在特定场合下使用。 1.3 频率法 索的张拉和频率之间存在一定关系。 对于柔性索： 式中：w —— 单位长度索重； L —— 索长； f n —— 第n阶自振频率。 对于两端铰接的刚性索： 式中：EI —— 索的弯曲刚度。 实际上，工程结构中的拉索，并不处在绝对静止的状态，而是时刻发生着随机振动。只是这种振动不那么明显，而且各阶频率混在一起，要用精密的拾振器才能发现，通过频谱分析，根据功率图谱上的峰值，才能最后判定拉索的各阶频率。频率既得，即可据此求算索力。现有的仪器及分析手段，测定频率的精度可达到0.005Hz。 通常拉索的端点并未作铰接处理，在靠近端点处还常安装减振圈，而拉索自身又或多或少具有一定的弯曲刚度。因此，拉索的计算长度L将稍短于拉索的实际长度 L ，需要适当给予修正。具体应视拉索和锚具的构造及减 振器安装的位置而定。如直接将索长L 代入公式，所得索力必然偏大。 现代建设 Modern Construction 斜拉桥的索力测试及应用 王力强1 刘经伟2 （1.嘉兴学院，浙江 嘉兴 314001；2.云南省交通规划设计研究院，云南 昆明 650021）摘 要：斜拉索的索力大小直接决定着斜拉桥的工作状态。采用准确的方法进行合理的索力测试是保证斜拉桥顺利施工和安全运营的必要手段。本文针对目前斜拉桥索力测试中常用的方法及其原理进行了阐述和比较,并结合工程实践重点介绍振动频率法在斜拉索的索力测试中的应用，并将测试结果与设计进行对比，评价桥梁的健康状况并提出进一步的维修和保养意见。 关键词：斜拉桥；索力测试；振动频率法；维修保养 中图分类号：U448.27 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2012）05-0008-04 Cable Force Measurement and Application of Cable-stayed Bridge WANG Li-Qiang1 LIU Jing-wei2, (1. JIAXING UNIVERSITY, 314001 ；2.YUNAN DESIGN INSTITUTE Yunnan,Kunming 650021) Abstract: The cable force directly determines the working state of cable-stayed bridge. The accurate method for rational cable force test is to ensure the smooth construction of cable-stayed bridge and the safe operation of the necessary means. This article in view of the present cable force of cable-stayed bridge tests commonly used in the method and its principle are described and compared, and combined with the engineering practice, introduces the vibration frequency method of cable force measurement in the application, and the test results are compared with the design, evaluation of the health state of the bridge, and put forward the further repair and maintenance views. Keywords: Cable-stayed bridge; Cable force measurement; Vibration frequency method; Repair and maintenance – 8 –