斜拉索实测索力计算方法研究

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1、164科技研究城市道桥与防洪2014年12月第12期斜拉索实测索力计算方法研究何长江，曾振华。，周兆环(1．盛泽镇建设管理服务所，江苏吴江215228；2．上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市200092)摘要：斜拉桥的索力测试，目前最常用的方法是频率法测试出斜拉索的振动，然后通过频率一索力计算公式换算出斜拉索的索力。结合吴江舜湖大桥工程，在斜拉索施工的时候，当索力和相应索力频谱已知的情况下，探讨出合适的计算方法；在后期的索力测试中，根据张拉过程中推导的计算方法，可以准确计算斜拉索的索力，使得斜拉索索力和主梁内力同时满足设计要求。关键词

2、：斜拉索；索力计算；自振频率；施工监控；边界条件；条件修正系数；推导公式中图分类号：U448．27文献标识码：A文章编号：1009—7716(2014)12—0164—030引言2振动法索力测试技术的研究20世纪80年代，在广西修建了国内第一座预采用频率振动法测试，一般是在环境随机振动应力混凝土铁路斜拉桥，斜拉桥这种新型桥梁结下，测试出斜拉索的自振频率，再对所测得的结果构形式开始进入人们的视野，并凭借其独有的造进行频谱分析，得到拉索的前n阶频率，然后根据型和较大的跨越能力，越来越受到了人们的青睐。相关的微分关系，分析计算得出索的拉力。斜拉索是斜拉桥

3、的重要组成构件，索将桥跨的重事实上，斜拉索振动时，可以分为面内和面外量及桥上绝大部分活荷载通过自身张力传递给索振动。有关文献研究表明，面内和面外振动是不具塔⋯。在斜拉索的施_丁过程中，斜拉索的索力测试有耦合性的，因此可以把斜拉索的振动看做在一个_T作是整个工程的重点和难点，对拉索索力的精固定的面内振动，于是便简化成平面问题，斜拉索确量测，可以准确了解斜拉桥的内力状态，因此索自由振动微分方程如下：力测量在斜拉桥的施工及成桥运营都有十分重要m等+Ef鲁删鲁=0(1)的意义式(1)中：m为索的单位长度的质量；E1为索的抗1索力测试技术弯刚度；T为索的张力

4、，N；为沿索长方向的坐标，迄今为止，可供现场测定索力的方法l3l主要m；Y为与索长方向垂直的坐标，m；t为时间，s；h(t)为振动引起的索力变化。有：(1)油压表读数法；(2)压力传感器测试法；(3)电阻应变式测试法；(4)振动频率测试法；(5)三点2．1张紧弦模型弯曲法；(6)弹性磁学f磁通量)法；(7)光纤光栅应当模型可以不考虑斜拉索的自身刚度，并且可变式测量法。以忽略拉索两端边界条件的影响时，可以采用不考目前，施工现场普遍常用的有油压表读数法、虑拉索刚度的两端铰支水平受拉直梁模型，即“张压力传感器测试法和振动频率测试法【3]。油压表读紧弦模型

5、”，此时的频率一索力方程式为：数只适用于施工阶段进行斜拉索张拉时测量，因T=4ml~(2)而该种方法的应用受到限制；压力传感器测试法式(2)中：m为单位长度索的质量；f为索的计算长能直接准确测出斜拉索的索力，但该方法要埋设度；为基频。锚索计，代价比较昂贵，实际工程上应用得很少；理论研究表明，张紧弦的各阶频率之间是成倍振动频率测试法在理论上有比较成熟的公式，测数关系的，即从低到高各阶频率之比为1：2：3：4：5：6，故而结构自振基频，相邻频率的差值相试过程中所需设备简单，容易实现，但计算结果有一定的误差，通过某些测试方法来减少计算误差等，并且等于基频

6、，即存在==⋯，只的影响，还是可以满足施工的要求。要确定出频差，就可利用式(2)计算出索力『6]。2．2两端铰支的受拉水平直梁当拉索两端边界条件可以忽略，而刚度不能忽收稿日期：2014—07—28略时，可以采用考虑拉索刚度的两端铰支水平受拉作者简介：何长江(1981一)，男，安徽南陵人，硕士，工程师，从事道路桥梁建设及相关研究工作。2014年12月第12期城市道桥与防洪科技研究165直梁模型，此时的频率一索力方程式为：式(5)、(6)中：L为拉索的假定计算长度；T。、为T=4ml(K／n)2_n竹研／Z(3)两次张拉的斜拉索拉力；、为两次张拉的斜拉

7、式(3)中：为拉索的截面抗弯刚度，比水平弦模索基频；m为斜拉索单位长度质量；g为重力加速型更合理。度；K为考虑PE套及两端约束等影响对索力的修索力测定过程中，只要根据频差确定出某阶正系数。频率的阶次，可根据测得的某阶频率推算出对应(3)根据张拉前的千斤顶油压表读数和张拉延伸量，计算得出斜拉索索力的增量，再根据式本模型的基频=VVia)‘一(n1)B／A，A=4m／2,B=(6)，计算出斜拉索的条件修正系数。这种方法的订，／2，进而得到由基频计算索力的公式=实现，可以对斜拉索的张拉进行精确控制，使对索Al}一B力的测控真正具有了“测”和“控”双重功能

8、。2．3两端固支的受拉水平直梁当拉索两端边界条件不可以忽略，并且刚度也4实测数据的处理和推导公式的应用不能忽略时，可以采用