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1、斜拉桥的拉索分析第22卷第4期2005年08月文章编号:1005-0523(2005)04-0022-04华东交通大学学报JournalofEastChinaJiaotongUniversityVol.22 No.4Aug.,2005郭圣栋1,陈 晔2(1.江西省交通设计院,江西南昌330002;2.长安大学,陕西西安710064)摘要:介绍斜拉索的工作性能、索力测试的四种方法;阐述运用频率测定法测定索力;介绍拉索的温度效应和斜拉桥拉索下料长度的计算方法关 键 词:斜拉桥;拉索;索力测试;温度效应中图分类号:TB12文献标识码:A.0 前 言.作为斜
2、,其索力的大小及分布直接影响全桥的工作状态.,索力与索的拉,并且随索力减小,非线性愈加明显.为了计入斜拉索的这种特性,同时也便于结构分析,通常采用斜拉索的表观弹性模量(即有效弹性模量或修正弹性模量)来描述其弹性性能.一般常用Ernst公式来计算拉索的表观弹性模量,用抛物线代替实际索形悬链线,将斜拉索模拟成二结点直弦杆,得到了直弦杆的等效弹性模量公式.3———————————————————————————————————————————————E1=E/[1+W2L2xAE/(12T)]1 斜拉索的工作性能1.1 斜拉索的局部弯曲应力拉索在梁上锚固点
3、可能发生的变位(挠度和转角),和因索力的变化而导致拉索垂度的改变都将产生局部弯曲应力,从而影响拉索的强度,尤其是拉索的疲劳强度.为降低局部弯曲应力,可将拉索的端部设为销接,使截面可自由转动,减小因主梁转动而引起的局部弯曲应力;也可选择适当的结构形式以增加结构的整体刚度来降低拉索的轴向应力变化幅度和局部弯曲应力变化幅度;还可以妥善处理拉索与梁接头处的构造细节,以降低索与梁接头处的交角变化幅度.在安装斜拉索时,要根据恒载索力作用下的倾角将拉索预先沿弦的方向倾斜个角度,以消除拉索的局部弯曲应力.收稿日期:2005-01-13作者简介:郭圣栋(1966-),
4、男,江西吉水人,高级工程师.式中:E1:有效弹性模量,E:不计拉索垂度影响的弹性模量,W:索单位长度的重量,A:索截面的面积,T:索的拉力;,Lx:索水平投影的长度因E1是受索力T的影响,当索力由T1变为T2时,可参照美国土木工程师协会(ASCE)的暂行规定中,采用如下的修正弹性模量:2222E1=E/[1+WLxAE(T1+T2)/(24T1T2)]上式表示的修正弹性模量实际上是一种割线模量.———————————————————————————————————————————————在考虑斜拉索垂度导致的非线性分析中,通常分级施加荷载并逐步迭代修
5、正.由于拉索两端的累加位移与索力增量并不存在对应线性关系,故这种第4期23算法将导致索力与索的拉伸量之间关系的不闭合.这种不闭合,正是导致斜拉桥倒退分析过程中出现结果不闭合或发散的主要原因.经分析得出,斜拉索的垂度仅对基频影响较大,对高阶谐振频率影响很小.斜拉索垂度对主梁内力的影响较大,对索力几乎没影响.这是因为斜拉桥的主梁主要是以斜拉索为支承,不管索的刚度大小,其所承受的拉力都应与主梁荷载平衡,故索力变化微小,而主梁内力变化的原因,则主要是由斜拉索的非线性伸缩变形.广,可对张拉后的索进行测试,是目前索力测试普遍采用的方法.前三种方法一般仅适用于在张
6、拉斜拉索时的索力测定,如果当需要对已施工完毕的斜拉索进行索力复测时,而又没预埋测试的仪器(压力传感器、电磁传感器)时,则只能用频率法进行测试.3 率测定法3.1 频率测定法的原理频率测定法利用索的脉动进行索力测量,将高2 索力的测试方法斜拉桥索力测试的准确与否直接关系到斜拉桥施工控制的顺利实施,因此在施工过程中必须较精确的测定索力.目前,———————————————————————————————————————————————普遍采用的方法有:压力表测定液压法、压力传感器直接测定法、磁通法、拉索频率测定法.1)压力表测定液压法:传感器测定油缸的液
7、压,,拉力,.但由于受到后的索力,并且千斤顶摩阻力也会产生张拉误差.2)压力传感器法:张拉时,千斤顶的张拉力通过连接杆传到拉索锚具,在工具锚杯与千斤顶之间放置传感器测量千斤顶的张拉力,该方法精度较高,操作简单.但传感器一般较重,测试时不方便,并且其价格较高,并且每根索下都要一次性埋设传感器,而且应力传感器在温度和湿度影响下的长期稳定性也是个问题.所以该法只能在特定的场合下使用.3)磁通法:通过索中的电磁传感器测定索中磁通量的变化,由此来测定索力与温度.磁通量法是测定斜拉桥索力、监测拉索锈蚀的非破坏性方法.它利用放在索中的小型电磁传感器,测定磁通量变化
8、,根据索力、温度与磁通量变化的关系来推算索力.用磁通量法测定斜拉桥的索力,在国外应用的比较多,但在国内还未见
