频率法测斜拉索索力的若干关键问题探讨.doc

频率法测斜拉索索力的若干关键问题探讨.doc频率法测斜拉索索力的若干关键问题探讨
摘要：斜拉索索力控制是斜拉桥施工控制的灵魂，斜拉索的索力关 乎整个桥梁的内力和线形。本文介绍了频率法测试索力的原理，并结合实 际项目永川长江大桥，对频率法测索力的一些关键问题进行了探讨。
关键词：施工控制；索力测试；频率法
中图分类号：TU71文献标识码：A
0引言
斜拉索作为斜拉桥最重要的结构构件之一，直接承担桥梁荷载，索力 决定着整个桥的内力分布和线形。因此，索力是斜拉桥状况评估的重要指 标之一。在桥梁施工和使用期限内，随时了解索力的状况十分重要。而索 力量测效果将直接对结构的施工质量和施工状态产生影响，要在施工过程 中比较准确地了解索力的实际状态，选择适当的量测方法和仪器，并设法 消除现场量测中各种因素的影响非常关键。
1工程概况
永川长江大桥主桥为桥跨布置64+68 X 2+608+68 X 2+64=1008m的七跨 连续半漂浮体系双塔混合梁斜拉桥。斜拉索采用平行钢丝斜拉索，索面按 扇形布置，每一扇面由19对斜拉索组成，全桥共设76对斜拉索。根据索 力的不同，采用 PES7T09、PES7-12K PES7T39、PES7T51、PES7T63、 PES7-187, PES7T99、PES7-211、PES7-223、PES7-241、PES7-253 共 11
种规格。斜拉索锚点之间的长度处于92. 408m"332. 086m之间。
2频率法测索力的原理
频率法是根据拉索索力与振动频率之间的关系来求得索力。频率法测 索力的理论基础是弦振动理论，对于1根张紧的确定的拉索，只要测出其 振动频率，其索力即可由拉索微元的动力平衡方程和边界条件求得。
对于两端皎支的索，若不考虑斜拉索抗弯刚度时，其动力平衡微分方 程的解为：（1）
对于两端皎支的索，考虑斜拉索抗弯刚度时，其动力平衡微分方程的 解为：
（2）
式中：T为斜拉索索力；w为单位斜拉索长度的重量；为斜拉索的计 算长度；8为重力加速度；为拉索的n阶固有振动频率；口为振动频率的 阶数；为基频；m为斜拉索单位长度的质量；EI为斜拉索的弯曲刚度；K 为索力系数。
对于式（1）和式（2）,除振动频率未知外，其它参数均为已知，只 要知道斜拉索的振动频率，即可得到斜拉索的索力。斜拉索的振动频率可 以通过专用仪器测出。
3永川长江大桥索力测试
对于当前张拉斜拉索的测试采用油压表法和频率法相结合的方法，对 于已张拉完成斜拉索的测试采用频率法。
具体地，采用索力动测仪来进行斜拉索索力的测试，索力动测仪内置
了公式（1）,在测试前事先输入各斜拉索的索力系数，在测试时可以适时 地显示斜拉索的索力。
索力测试前对各根索进行编号，计算每根索的索力系数，按编号将每 根索的索力系数输入动测仪中，在测试时首先将加速度传感器连线连接到 动测仪的相应接口上，然后将加速度传感器绑到要测的索上，进行人工激 振（索较长时可不进行人工激振，仅靠环境激励即可）使索振动起来，然 后打开仪器选择合适的采样频率，进行振动信号采集，采集完成后，仪器 会对振动信号进行自动分析，并将分析结果和频谱图显示出来，此时输入 索的编号，即可实时显示拉索的索力。
3. 1索力计算公式的选择
索力计算公式（1）式与（2）式的区别在于（2）式考虑了索的抗弯 刚度，（1）式