频率法测连续梁拱桥吊杆索力影响因素研究

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1、54世界桥梁20l3，41(4)频率法测连续梁拱桥吊杆索力影响因素研究吴焕庆。欧阳永金。，刘世忠(1．兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070；2．厦门市市政建设开发总公司，福建厦门361012)摘要：为了准确地测出连续梁拱桥吊杆的基频，进而推算出吊杆索力，基于弦振动理论，建立考虑轴向力影响的弯曲振动偏微分方程，对风荷载及吊杆有效计算长度2个重要参数进行了研究，通过实桥在有风与无风条件下的实测数据与理论计算值进行对比分析。结果表明：采用频率法测吊杆基频时，吊杆上不能有横向外荷载作用；提出按分段修正的方法计

2、算吊杆的有效长度，进而根据修正后的有效计算长度计算吊杆的理论基频，按此方法计算所得的吊杆理论基频与无风条件下的实测基频值误差较小。关键词：连续梁拱桥；吊杆；频率法；风荷载；基频中图分类号：U448．22文献标志码：A文章编号：1671—7767(2O13)04—0054—041引言m(z)+N+钢管混凝土系杆拱桥是混凝土梁与钢管混凝土拱组成的组合体系l_1]。该桥型以其外观优美、结构02[EI(z)]===(1)合理以及受力明确等优点而备受青睐]。然而，从式中，()为单位长度的质量；EI(z)为沿吊杆长已建系杆

3、拱桥的使用状况来看，并不十分令人满意，度方向变化的抗弯刚度；u(x，￡)为吊杆的横向位原因在于吊杆受到外界影响损伤时会出现吊杆系统移；P(x，)为作用在吊杆上的横向荷载；N为作用内力重分布，使损伤吊杆附近的吊杆承受更大的力在吊杆两端不随时间变化的轴向压力。进而出现突然断裂，导致桥梁整体结构破坏。无论根据式(1)可推导出，当作用在吊杆上的横向荷在桥梁还是房建中，吊杆(索)作为拱肋与主体结构载P(，￡)为0时，即吊杆上无横向外荷载作用，其之问的重要传力构件及整个结构的关键部分，加强圆频率：吊杆的受力监测，及时掌握吊

4、杆的受力状态，具有重叫7c1一NL2===l，2，⋯，。。)要意义。此外，吊杆一般需进行至少二次调索后才能达到合理受力状态，而通过优化设计也可以实现从而可得工程频率：系杆拱吊杆张拉的一步到位[3]。，一COn—n2~．_．71NL2，目前，索力测试的常用方法有频率振动法、磁通量法及声发射法等，各方法利弊不一，影响因素不(，z一1，2，⋯，∞)(2)同。文献[4]分析得出在现场调索中可以忽略吊杆由此推出张拉力T一一N的计算公式：端部阻尼器对基频的影响；文献Es]、E6]得出风荷载T一4札(鲁)一，⋯对桥梁结构的影

5、响是不可忽视的；文献[7]得出取一1，可得张拉力T与基频之间的关系式：JMM一268索力动测仪对短杆的测量精度不高，却T一4。一可EI2(3)未具体给出短杆与长杆的长度分界。本文结合实际工程，采用频率振动法调索，在所有吊杆均考虑抗弯此次索力测试采用JMM一268索力动测仪，该刚度的前提下，对风荷载及吊杆长度修正方法进行仪器的测试原理即为弦振理论，且频率的推导是基详细分析。于P(x，)===0。因此，采用该仪器需注意两点：①被测吊杆(索)上不能有横向外荷载；②精确测定索力2频率法索力测试原理需正确判定阶次，即f一

6、f／n。由弦振理论推导得出偏微分方程嘲：收稿日期：2013—01—23基金项目：国家自然科学基金项目(50968008)作者简介：吴焕庆(1987一)，男，2011年毕业于兰州交通大学土木工程专业，获学士学位(E—mail：wuhuanqing．1052@163．corn)。频率法测连续梁拱桥吊杆索力影响因素研究吴焕庆，欧阳永金，刘世忠553实桥吊杆基频测试分析采用JMM一268索力动测仪时，吊杆上不能有横向3．1实桥概况外荷载作用。②当采用动测仪进行索力测试时，若号该桥为主跨145m的钢管混凝土系杆拱铁路存在

7、风荷载，则测得的索力会偏大，按此调索会导致桥，拱肋截面为等高度哑铃形，矢跨比为1：5，拱轴吊杆的实际张拉力小于设计张拉力，致使桥梁承载2线采用二次抛物线，全桥共设28对吊杆，左、右侧各力不足。③由于风荷载具有随机性，故其偏大误差4214对，呈对称布置，各对吊杆之间的距离为9m，端不具确定性，因此，为了使桥梁的受力满足设计要部吊杆距拱脚14m，每对吊杆间距为0．6m，其中求，应尽量在无风条件下进行测试。规定每对吊杆中较短杆编号为1号～14号，较长吊3．3边界条件的影响及吊杆有效计算长度L的修正6杆编号为1号～14

8、号，主跨结构及吊杆布置示意如2根据文献[8]计算得到的式(3)张拉力的计算公8图1所示。式，其边界条件为两端铰接，而实际工程中，吊杆两端采用螺母固结。因而，理论计算张拉力时若按总2长取值，会使理论基频偏小，进而使理论计算张拉力42偏小，故须对吊杆有效计算长度进行修正，各吊杆修lZ4bb，lUlliZll4正后的有效长度如表2所示(限于篇幅，取吊杆对称L!皇墨．1的1／4，即7对l4根吊