系桿拱橋吊桿的索力測(cè)試及其施工控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種系桿拱橋吊桿的索力測(cè)試及其施工控制方法，涉及橋梁檢測(cè)及施工監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】。針對(duì)現(xiàn)有吊桿索力測(cè)試方法，未考慮索體抗彎剛度對(duì)索力測(cè)量的影響，導(dǎo)致測(cè)定誤差大的問題。索力測(cè)試方法：一、對(duì)吊桿進(jìn)行分級(jí)張拉，測(cè)量并記錄吊桿在索力Ti作用下對(duì)應(yīng)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(jì)算出吊桿對(duì)應(yīng)的參數(shù)K和b；四、吊桿底端錨固于系梁上，索力調(diào)整，實(shí)測(cè)吊桿一階頻率f，通過公式一和吊桿對(duì)應(yīng)的參數(shù)K和b計(jì)算得出吊桿的索力T，判斷索力T是否達(dá)到目標(biāo)值，未達(dá)目標(biāo)值時(shí)，對(duì)吊桿繼續(xù)進(jìn)行張拉，直至其索力T達(dá)到目標(biāo)值。
【專利說明】系桿拱橋吊桿的索力測(cè)試及其施工控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于橋梁檢測(cè)及施工監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種系桿拱橋吊桿的索力測(cè) 試及其施工控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 系桿拱橋是一種由系梁、拱肋與吊桿組成的外部靜定、內(nèi)部超靜定的梁拱組合體 系，系桿拱橋吊桿的索力大小是評(píng)價(jià)該類橋梁使用狀況的一個(gè)重要指標(biāo)，索力的分布是否 合理，將直接影響到系桿拱橋結(jié)構(gòu)的線形及內(nèi)力分布的均勻性，因此，對(duì)吊桿索力測(cè)定的精 確與否直接關(guān)系到施工控制的順利實(shí)施和橋梁在運(yùn)營(yíng)期間的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。
[0003] 目前，常用的索力測(cè)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(dòng)頻率之間的確定性關(guān)系，通過實(shí)測(cè)吊桿的振動(dòng)頻率來計(jì)算分析 其索力。上述頻率法測(cè)定索力的力學(xué)原理是基于弦振理論，進(jìn)而求解均勻弦的自由振動(dòng)微 分方程，工程中常常采用下面的公式（a)近似計(jì)算吊桿索力T :
[0004] T = Kf2 (a)
[0005] 其中，f為所測(cè)吊桿振動(dòng)的一階頻率，K = 4c〇L2/g，L為所測(cè)吊桿的計(jì)算長(zhǎng)度，ω為 所測(cè)吊桿單位長(zhǎng)度的索重，g為重力加速度。在測(cè)試某一吊桿的索力時(shí)，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(cè)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(jì)算長(zhǎng)度L ci,在該吊桿此后的索力測(cè)試 過程中，將測(cè)得的一階頻率fi，連同計(jì)算長(zhǎng)度Ltl代入公式（a)中求解索力1\。但是，采用上 述方法測(cè)試吊桿索力時(shí)，忽略了索體抗彎剛度對(duì)索力測(cè)定的影響，通過給定張拉力T tl、一階 頻率fi，并結(jié)合公式（a) -次求出吊桿計(jì)算長(zhǎng)度Ltl的方法會(huì)帶來較大的偶然誤差，甚至?xí)?出錯(cuò)誤的結(jié)果，失去索力測(cè)定的意義。因此，如何減小索力測(cè)定過程中的偶然誤差，更為簡(jiǎn) 便地考慮索體抗彎剛度對(duì)索力測(cè)量的影響是系桿拱橋設(shè)計(jì)和施工過程中的關(guān)鍵問題之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有系桿拱橋吊桿的索力測(cè)試方法，未考慮索體抗彎剛度對(duì)索力測(cè)量的影 響，導(dǎo)致測(cè)定誤差大的問題，本發(fā)明提供了一種系桿拱橋吊桿的索力測(cè)試及其施工控制方 法，索力測(cè)試操作方便、偶然誤差小、且精度較高，以實(shí)現(xiàn)吊桿索力的精確測(cè)試，從而保證施 工質(zhì)量。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的系桿拱橋吊桿的索力測(cè)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(duì)所述吊桿進(jìn)行分級(jí)張拉，測(cè)量并記錄所述吊桿在i級(jí)張拉力T i作用下對(duì)應(yīng) 的一階頻率fi，i為整數(shù)，且i彡1 ;
[0009] 步驟二：將所述步驟一測(cè)得的張拉力Ti和對(duì)應(yīng)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(jì)算長(zhǎng)度、線密度相關(guān)的參數(shù)，b為與所述吊桿索體抗彎剛 度相關(guān)的參數(shù)；
[0012] 步驟三：對(duì)經(jīng)所述步驟二得出的方程式進(jìn)行線性回歸分析，并通過線性回歸方程 計(jì)算得出所述吊桿對(duì)應(yīng)的索力計(jì)算參數(shù)K和b ;
[0013] 步驟四：初步張拉施工結(jié)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(jìn)行索力調(diào)整，實(shí)測(cè)所述吊桿的一階頻率f，通過所述公式一和所述吊桿對(duì)應(yīng)的參數(shù)K和 b計(jì)算得出所述吊桿的索力T，判斷此時(shí)索力T是否達(dá)到目標(biāo)值，未達(dá)目標(biāo)值時(shí)，對(duì)所述吊桿 繼續(xù)進(jìn)行張拉，直至其索力T達(dá)到目標(biāo)值。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟一中采取4級(jí)張拉，經(jīng)步驟三得出所述吊桿對(duì)應(yīng)的參數(shù)K和b的 計(jì)算公式二：

【權(quán)利要求】
1. 系桿拱橋吊桿的索力測(cè)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(duì)所述吊桿進(jìn)行分級(jí)張拉，測(cè)量并記錄所述吊桿在i級(jí)張拉力Ti作用下對(duì)應(yīng)的一 階頻率fi，i為整數(shù)，且i彡1 ; 步驟二：將所述步驟一測(cè)得的張拉力Ti和對(duì)應(yīng)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(jì)算長(zhǎng)度、線密度相關(guān)的參數(shù)，b為與所述吊桿索體抗彎剛度相 關(guān)的參數(shù)； 步驟三：對(duì)經(jīng)所述步驟二得出的方程式進(jìn)行線性回歸分析，并通過線性回歸方程計(jì)算 得出所述吊桿對(duì)應(yīng)的索力計(jì)算參數(shù)K和b ; 步驟四：初步張拉施工結(jié)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(jìn) 行索力調(diào)整，實(shí)測(cè)所述吊桿的一階頻率f，通過所述公式一和所述吊桿對(duì)應(yīng)的參數(shù)K和b計(jì) 算得出所述吊桿的索力T，判斷此時(shí)索力T是否達(dá)到目標(biāo)值，未達(dá)目標(biāo)值時(shí)，對(duì)所述吊桿繼 續(xù)進(jìn)行張拉，直至其索力T達(dá)到目標(biāo)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系桿拱橋吊桿的索力測(cè)試方法，其特征在于：所述步驟一中 采取4級(jí)張拉，經(jīng)步驟三得出所述吊桿對(duì)應(yīng)的參數(shù)K和b的計(jì)算公式二：
其中，張拉級(jí)數(shù)N = 4。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系桿拱橋吊桿的索力測(cè)試方法，其特征在于：所述公式一和 公式二存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)或移動(dòng)智能設(shè)備中。
4. 采用權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述系桿拱橋吊桿的索力測(cè)試方法的施工控制方法，步 驟如下： 步驟a :對(duì)所述系桿拱橋進(jìn)行有限元仿真分析，選取沿所述拱肋軸線對(duì)稱設(shè)置且沿所 述系梁軸線對(duì)稱設(shè)置的同類吊桿組成n個(gè)吊桿組，根據(jù)提供的吊桿索力設(shè)計(jì)值，計(jì)算確定 初步張拉時(shí)n個(gè)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(duì)其分N級(jí)進(jìn)行張拉，測(cè)量所述吊桿在第i(i = 1，…，N)級(jí)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(jì)算得出所述吊桿對(duì)應(yīng)的索力計(jì)算 參數(shù)K和b，且第N級(jí)張拉結(jié)束后，將所述吊桿的底端錨固在所述系梁上。 步驟c :重復(fù)所述步驟b，按所述步驟a的張拉順序?qū)Φ鯒U組2…吊桿組n分別進(jìn)行張 拉，計(jì)算出所有吊桿對(duì)應(yīng)的索力計(jì)算參數(shù)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(cè)量此時(shí)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(jié) 合其對(duì)應(yīng)的索力計(jì)算參數(shù)K和b，根據(jù)所述公式一計(jì)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(diào)整施工過程中所述n個(gè)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(duì)所述n個(gè)吊桿組進(jìn)行張拉后，測(cè)量各吊 桿的一階頻率f，通過所述公式一和各吊桿對(duì)應(yīng)的索力計(jì)算參數(shù)K和b計(jì)算得出索力T，并 調(diào)整所述吊桿的索力T直至達(dá)到設(shè)計(jì)值； 其中，m、n為正整數(shù)，且m彡n，n彡2。
5.根據(jù)權(quán)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(jí)張拉的級(jí)數(shù) 為4,且所述吊桿對(duì)應(yīng)的索力計(jì)算參數(shù)K和b是通過所述公式二計(jì)算得出。
【文檔編號(hào)】E01D21/00GK104328739SQ201410593229
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】李懷翠, 伍小平, 黎奎奎, 呂曉天 申請(qǐng)人:上海建工集團(tuán)股份有限公司