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斜拉桥索力测试方法及误差研究



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[$] 陈常松,颜东煌,田仲初 ! 超长柔性索索力测试技术研 究[2]! 中国公路学报,$(((’ 增刊)!
[&] 魏建东 ! 索力测量技术[2]! 中外公路,$(((’ #)! [#] 郝 超,裴岷山,强士中 ! 斜拉桥索力测试新方法———
随着桥梁跨径的逐渐增大,人们对桥梁的安全性和耐久性问题日渐关注.本文对斜拉桥的评估理论进行系统地研究,根据现行规范和实际需求,以桥梁 的检查、检测和监测数据为基础,对大跨度斜拉桥进行综合评估.由于大跨度斜拉桥综合评估的复杂性,采用两种评估方法进行评估和校验,即:不确定型层 次分析和模糊综合评估方法.将最优传递矩阵理论、模糊综合评判理论、群判断理论和变权理论等方法应用于大跨度斜拉桥的综合评估中,建立了一套比 较完整的斜拉桥综合评估的指标体系和多层次评估模型,并在大跨度斜拉桥数字化养护管理系统DMMS中实现该评估理论体系.通过哈尔滨松花江斜拉桥的 评估实例,证明了这两种评估理论体系的可行性与实用性,为桥梁的养护管理提供科学的依据.
磁通量法[2]! 公路,$(((( ’’)! [.] 黄 勇,蔡 键,蔡 敏 ! 斜拉桥斜索频率检测的温度
修正[2]! 华东公路,’33(3 5)! [5] 林元培 ! 斜拉桥[ 6]! 北京:人民交通出版社,’33# !
收稿日期:$((# % (5 % (’
斜拉桥索力测试方法及误差研究
作者: 作者单位: 刊名:
拉索垂度仅对基频影响较大,而对于 ! 阶以上
的频率影响很小。在分析之前先引入系数 & :
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( ) 式中:" 为索力的水平分量;# /
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为拉索的单位长度重量,) 为拉索的水 平 投 影 长
度,* 为拉索的截面面积,+, 为拉索的弹性模量,)为拉索的弦长。
利用精密拾振器,拾取拉索在环境振动激励下 的振动信号,经过滤波、放大和频谱分析,根据频谱 图来确定拉索的自振频率,然后根据自振频率与索 力的关系确定索力。频率测试方法有人工激振法和 非接触式激光测试法两种。 ! & $ 磁通量法
利用放在索中的小型电磁传感器测定磁通量变 化,根据索力、温度与磁通量变化的关系推算索力。 磁通量法所用的材料是电磁传感器,这种传感器由
3、总结了结构模型修正的经典方法,分析了各种方法的优缺点和适用范围,提出了适用于大型斜拉桥模型修正的方法——基于结构参数灵敏度修正 的优化方法。这些经典的结构模型修正方法大多采用某种试验/理论余量的最小化过程出发,按不同的修正对象(矩阵修正、结构参数修正)和优化目标 (最小范数摄动、最小秩摄动)以及不同的优化约束条件进行优化;同时阐明了近年来研究的基于灵敏度方法、神经网络方法和遗传算法等最新模型修正 方法的过程。
英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
高建勋 岳阳市公路局,湖南,岳阳,414000
公路与汽运 HIGHWAYS & AUTOMOTIVE APPLICATIONS 2004,""(4) 2次
参考文献(6条) 1.方志.张智勇 斜拉桥的索力测试 1997(01) 2.陈常松.颜东煌.田仲初 超长柔性索索力测试技术研究 2001(z1)
(")
式中:! 为磁通量渗透系数,是应力"、温度 # 、有效 磁场 " 的函数;" / " 外加 0 " 内部( $ )," 内部 为磁
化程度 $ 的函数。
材料中的应力发生变化时,磁滞曲线也发生变
化,测量磁通量渗透系数就可以推算出钢筋和拉索
的应力。
" 影响频率法索力测试精度的因素
" % ! 拉索垂度的影响
! 索力测定方法
! & ! 压力表测定 当前,拉索均使用千斤顶张拉,通过精密压力表
或液压传感器测定油缸的液压,就可求得索力。这 种方法简单易行,是施工中控制索力最实用的方法, 其精度可达 ", - ’,。 ! & " 压力传感器测定
张拉时,千斤顶张拉力通过连接杆传到拉索锚 具上,在连接杆上套一穿心式压力传感器,即可得到 千斤顶张拉力。这种方法 的 精 度 可 以 达 # & ., " & #, 。但压力传感器售价相当高,只能在特定场合 下使用。 ! & # 频率法
3.魏建东 索力测量技术[期刊论文]-中外公路 2001(04) 4.郝超.裴岷山.强士中 斜拉桥索力测试新方法--磁通量法[期刊论文]-公路 2000(11)
5.黄勇.蔡键.蔡敏 斜拉桥斜索频率检测的温度修正 1999(06) 6.林元培 斜拉桥 1994
相似文献(10条)
1.会议论文 蔡键.黄勇.潘勇 混凝土斜拉桥养管技术的研究 2001
’ 层线圈组成,除磁化拉索外,它不会影响拉索的任
何力学特性和物理特性。对任一种铁磁材料在实验
室进行几组应力、温度实验,建立磁通量变化与结构
应力、温度的关系后,即可用来测定用该种材料制造
的拉索索力。铁磁材料的磁通量特性取决于其内部
的应力状态,其磁通量密度 ! 与有效磁场 " 的关系
以下式表示:
! /!·"
当 & 2 ’ % . 时,可采用 ! 阶以上的频率来计算
相应的索力,以减小垂度的影响;当 & !’ & . 时,可 忽略垂度的影响。
" & " 拉索斜度的影响
由参考文献["]可知,拉索的倾角由 ’#3增加到
%#3时,相同频率下索力的变化不超过 ", ,因此可
不予考虑。
公路与汽运
总第 ’(& 期
32&4"+56 8 17*8.8*29: 1 ;;<2-+*28%6
4、研究了武汉长江二桥的有限元模型修正过程。首先选取了斜拉索的弹性模量、预应力钢筋的弹性模量、普通钢筋的弹性模量、主塔的弹性模量和 质量密度以及主梁的弹性模量和质量密度等7个结构参数作为初始的修正对象,计算了7个结构参数对结构频率的灵敏度,发现普通钢筋的弹性模量和主 塔的质量密度对结构各阶频率的影响相对其它参数很小,属于次要因素,因此在模型修正中不予考虑。然后根据成桥后环境振动试验测试的动力模态结 果,以实测频率和计算频率的相对误差作为优化目标,以结构参数的上下限值作为约束条件,运用灵敏度方法对武汉长江二桥有限元模型的结构参数进 行了修正,修正后的结果比较符合实际。
现在索力测试方法中国内最常用的是频率测试 法,且大多数采用人工激振的方法。根据以上分析 可知,用频率法测试索力时主频阶次在 # 1 ’( 阶之 间,可大大减少误差。磁通量法测试索力在国外已 有所应用,且效果较好,值得在国内推荐使用。
参考文献:
[’] 方 志,张智勇 ! 斜拉桥的索力测试[2]! 中国公路学
试中,把所有的索力都转化为设计温度下的索力来
!
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%$!$ ’( #$
(&)
式中:" 为单位长度索重;# 为索长;$ % 为第 % 阶的
自振频率;’( 为索的弯曲刚度。
由参考文献[$]可知,主频阶次采用 ’( 阶以下
时,索力的测量误差较小。
! ! # 减震器系统的影响
对于短索,当减震器系统的支承刚度大于 ’ ! ( ) ’(# *+ , - 时,减震器视为索的刚性支承,索力可
7’
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! ! " 拉索抗弯刚度的影响
/ 值可通过跟踪 % 号索的检测结果得到,由式
拉索的抗弯刚度对短索影响较大。对于两端固 (.)即可求得等温度下全桥的受力特征。在实际测
定的柔性索,索力计算公式为:
本文针对混凝土斜拉桥结构的具体特点,以我省铜陵长江大桥为主要研究对象,分析了有关设计、施工和监理资料,以及从大桥施工以来至今的所有检 测数据,寻求出一套可以用于为斜拉桥梁营运期的养护、管理和对桥梁进行预测的方法.若有可能可根据这些理论实现计算机软件的编程,以期达到预警、 预测的目的.
2.会议论文 任远.黄侨.李辉 大跨度斜拉桥的综合评估理论体系研究 2008
3.学位论文 王应军 大型斜拉桥长期健康监测系统的关键技术研究 2006
桥梁建成以后,会由于设计或施工的缺陷而存在隐患,或受到气候、环境等自然因素的影响而老化,或承受日益增加的交通流量和荷载作用而损坏 。如果不对这些存在结构损伤和隐患的桥梁进行监测和评估,就得不到及时维修与加固,不仅会影响行车安全,缩短桥梁使用寿命,甚至会发生桥梁突 然破坏或倒塌等桥毁人亡的事故。
本文以武汉长江二桥(大型斜拉桥)为研究背景,针对大型斜拉桥的长期健康监测过程中存在的关键技术问题,综合运用有限元理论、动力模型修正 、模态参数识别、优化算法、结构仿真与预测等理论和方法,从桥梁结构基准理论模型的建立开始,对桥梁健康基准状态的确定、动力模型修正方法、 结构参数识别算法、桥梁结构阈值的确定、结构损伤预案仿真等整个健康监测过程中的关键技术问题进行了全面系统的研究。本文的主要研究成果和创 新点如下:
公路与汽运
第!期
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