系桿拱橋吊桿的索力測試及其施工控制方法
【專利摘要】本發明提供一種系桿拱橋吊桿的索力測試及其施工控制方法，涉及橋梁檢測及施工監控【技術領域】。針對現有吊桿索力測試方法，未考慮索體抗彎剛度對索力測量的影響，導致測定誤差大的問題。索力測試方法：一、對吊桿進行分級張拉，測量并記錄吊桿在索力Ti作用下對應的一階頻率fi；二、將Ti和fi分別代入公式一T＝Kf2-b；三、通過線性回歸方程計算出吊桿對應的參數K和b；四、吊桿底端錨固于系梁上，索力調整，實測吊桿一階頻率f，通過公式一和吊桿對應的參數K和b計算得出吊桿的索力T，判斷索力T是否達到目標值，未達目標值時，對吊桿繼續進行張拉，直至其索力T達到目標值。
【專利說明】系桿拱橋吊桿的索力測試及其施工控制方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于橋梁檢測及施工監控【技術領域】，具體涉及一種系桿拱橋吊桿的索力測 試及其施工控制方法。

【背景技術】
[0002] 系桿拱橋是一種由系梁、拱肋與吊桿組成的外部靜定、內部超靜定的梁拱組合體 系，系桿拱橋吊桿的索力大小是評價該類橋梁使用狀況的一個重要指標，索力的分布是否 合理，將直接影響到系桿拱橋結構的線形及內力分布的均勻性，因此，對吊桿索力測定的精 確與否直接關系到施工控制的順利實施和橋梁在運營期間的準確監測。
[0003] 目前，常用的索力測試方法有壓力傳感器法、磁通量法以及頻率法等。其中，頻率 法是利用吊桿的索力與振動頻率之間的確定性關系，通過實測吊桿的振動頻率來計算分析 其索力。上述頻率法測定索力的力學原理是基于弦振理論，進而求解均勻弦的自由振動微 分方程，工程中常常采用下面的公式（a)近似計算吊桿索力T :
[0004] T = Kf2 (a)
[0005] 其中，f為所測吊桿振動的一階頻率，K = 4c〇L2/g，L為所測吊桿的計算長度，ω為 所測吊桿單位長度的索重，g為重力加速度。在測試某一吊桿的索力時，通常的做法是，采用 張拉千斤頂將該吊桿張拉至某一給定的拉力T tl，在保持Ttl恒定的情況下測定該吊桿的一階 頻率f〇,將Ttl與&代入到公式（a)中反算出吊桿的計算長度L ci,在該吊桿此后的索力測試 過程中，將測得的一階頻率fi，連同計算長度Ltl代入公式（a)中求解索力1\。但是，采用上 述方法測試吊桿索力時，忽略了索體抗彎剛度對索力測定的影響，通過給定張拉力T tl、一階 頻率fi，并結合公式（a) -次求出吊桿計算長度Ltl的方法會帶來較大的偶然誤差，甚至會得 出錯誤的結果，失去索力測定的意義。因此，如何減小索力測定過程中的偶然誤差，更為簡 便地考慮索體抗彎剛度對索力測量的影響是系桿拱橋設計和施工過程中的關鍵問題之一。


【發明內容】

[0006] 針對現有系桿拱橋吊桿的索力測試方法，未考慮索體抗彎剛度對索力測量的影 響，導致測定誤差大的問題，本發明提供了一種系桿拱橋吊桿的索力測試及其施工控制方 法，索力測試操作方便、偶然誤差小、且精度較高，以實現吊桿索力的精確測試，從而保證施 工質量。
[0007] 本發明解決其技術問題所采用的系桿拱橋吊桿的索力測試方法，步驟如下：
[0008] 步驟一：將所述吊桿的頂端固定于所述系桿拱橋的拱肋上，所述吊桿的底端連接 張拉千斤頂，對所述吊桿進行分級張拉，測量并記錄所述吊桿在i級張拉力T i作用下對應 的一階頻率fi，i為整數，且i彡1 ;
[0009] 步驟二：將所述步驟一測得的張拉力Ti和對應的一階頻率&分別代入公式一：
[0010] T = Kf2Ho ( -）
[0011] 其中，K為與所述吊桿計算長度、線密度相關的參數，b為與所述吊桿索體抗彎剛 度相關的參數；
[0012] 步驟三：對經所述步驟二得出的方程式進行線性回歸分析，并通過線性回歸方程 計算得出所述吊桿對應的索力計算參數K和b ;
[0013] 步驟四：初步張拉施工結束后，將所述吊桿的底端錨固于所述系桿拱橋的系梁上， 并進行索力調整，實測所述吊桿的一階頻率f，通過所述公式一和所述吊桿對應的參數K和 b計算得出所述吊桿的索力T，判斷此時索力T是否達到目標值，未達目標值時，對所述吊桿 繼續進行張拉，直至其索力T達到目標值。
[0014] 優選的，所述步驟一中采取4級張拉，經步驟三得出所述吊桿對應的參數K和b的 計算公式二：

【權利要求】
1. 系桿拱橋吊桿的索力測試方法，步驟如下： 步驟一：將所述吊桿的頂端固定于所述系桿拱橋的拱肋上，所述吊桿的底端連接張拉 千斤頂，對所述吊桿進行分級張拉，測量并記錄所述吊桿在i級張拉力Ti作用下對應的一 階頻率fi，i為整數，且i彡1 ; 步驟二：將所述步驟一測得的張拉力Ti和對應的一階頻率&分別代入公式一： T = Kf2-b (一） 其中，K為與所述吊桿計算長度、線密度相關的參數，b為與所述吊桿索體抗彎剛度相 關的參數； 步驟三：對經所述步驟二得出的方程式進行線性回歸分析，并通過線性回歸方程計算 得出所述吊桿對應的索力計算參數K和b ; 步驟四：初步張拉施工結束后，將所述吊桿的底端錨固于所述系桿拱橋的系梁上，并進 行索力調整，實測所述吊桿的一階頻率f，通過所述公式一和所述吊桿對應的參數K和b計 算得出所述吊桿的索力T，判斷此時索力T是否達到目標值，未達目標值時，對所述吊桿繼 續進行張拉，直至其索力T達到目標值。
2. 根據權利要求1所述的系桿拱橋吊桿的索力測試方法，其特征在于：所述步驟一中 采取4級張拉，經步驟三得出所述吊桿對應的參數K和b的計算公式二：
其中，張拉級數N = 4。
3. 根據權利要求2所述的系桿拱橋吊桿的索力測試方法，其特征在于：所述公式一和 公式二存儲于計算機或移動智能設備中。
4. 采用權利要求1至3任一項所述系桿拱橋吊桿的索力測試方法的施工控制方法，步 驟如下： 步驟a :對所述系桿拱橋進行有限元仿真分析，選取沿所述拱肋軸線對稱設置且沿所 述系梁軸線對稱設置的同類吊桿組成n個吊桿組，根據提供的吊桿索力設計值，計算確定 初步張拉時n個所述吊桿組的張拉順序以及各吊桿的初張力，所述吊桿組的張拉序列分別 為1，…，n ; 步驟b :將所述吊桿頂端固定于所述拱肋上，在吊桿組1各吊桿底端連接所述張拉千斤 頂對其分N級進行張拉，測量所述吊桿在第i(i = 1，…，N)級張拉力Ti作用下的一階頻 率fi，分別代入所述公式一，并通過所述線性回歸方程計算得出所述吊桿對應的索力計算 參數K和b，且第N級張拉結束后，將所述吊桿的底端錨固在所述系梁上。 步驟c :重復所述步驟b，按所述步驟a的張拉順序對吊桿組2…吊桿組n分別進行張 拉，計算出所有吊桿對應的索力計算參數K和b，并完成所述系桿拱橋吊桿的初步張拉施 工； 步驟d:測量此時步驟a確定的張拉序列為1，…，n-1吊桿組各吊桿的一階頻率f，結 合其對應的索力計算參數K和b，根據所述公式一計算得出步驟a中張拉序列為1，…，n-1 吊桿組各吊桿的索力T，張拉序列為n的吊桿組各吊桿索力即為所述步驟a確定的初張力， 并由此借助有限元仿真軟件確定索力調整施工過程中所述n個吊桿組的張拉順序及各吊 桿的張拉力，所述吊桿組張拉序列分別為1，…，m; 步驟e :按步驟d確定的張拉順序及張拉力，對所述n個吊桿組進行張拉后，測量各吊 桿的一階頻率f，通過所述公式一和各吊桿對應的索力計算參數K和b計算得出索力T，并 調整所述吊桿的索力T直至達到設計值； 其中，m、n為正整數，且m彡n，n彡2。
5.根據權利要求4所述的施工控制方法，其特征在于：所述步驟b中，分級張拉的級數 為4,且所述吊桿對應的索力計算參數K和b是通過所述公式二計算得出。
【文檔編號】E01D21/00GK104328739SQ201410593229
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】李懷翠, 伍小平, 黎奎奎, 呂曉天 申請人:上海建工集團股份有限公司