银川市贺兰山路朔方大桥索力测试及分析论文

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浅谈斜拉桥施工过程中索力精确模拟技术

浅谈斜拉桥施工过程中索力精确模拟技术

浅谈斜拉桥施工过程中索力精确模拟技术桑登峰戴宇文胡若邻李治学(中交四航工程研究院有限公司水运构造物耐久性技术交通行业重点实验室广东广州 510230)摘要:斜拉桥在国内外高速公路及高速铁路桥梁上的应用越来越广泛,而在斜拉桥施工过程中斜拉索是结构的关键部位,也是建造过程中控制的要点,如何精确模拟计算施工过程中斜拉桥索力是斜拉桥的建设其中一项关键技术。

由于非线性等因素的影响,采用常规计算方法在计算过程中施加索力与目标索力往往有很大偏差,难以满足施工精度要求。

本文将引入迭代法和影响矩阵法这两种方法来模拟计算施工过程的索力,并结合工程实例验证这两种方法在斜拉桥施工过程索力模拟计算中达到较高的精确度,将施加索力与目标索力的偏差控制在1%以内,提高了斜拉桥施工过程中索力模拟计算的效率与精度。

关键词:施工过程;影响矩阵;迭代;索力模拟1 引言斜拉桥在国内外高速公路及高速铁路桥梁上的应用越来越广泛,斜拉索是斜拉桥的生命线,斜拉桥结构内力对斜拉索索力变化比较敏感,如何精确模拟计算施工过程中斜拉桥索力是斜拉桥的建设的关键技术。

目前国内外众多学者提出了不少算法,包括初始应变法和温度荷载法模拟索力[1-2],其公式简单实用,但与目标索力具有一定的偏差,而且这种偏差并会逐步累积,可能会使计算最终结果的产生较大的偏差,导致理论计算难以指导施工。

为了减少这种施加索力与目标索力的偏差,本文将引入迭代法和影响矩阵法[3-4]这两种方法来模拟计算施工过程的索力,并结合工程实例验证这两种方法在斜拉桥施工过程索力模拟计算中达到较高的精确度,有效减少了施加索力与目标索力的偏差,大大提高斜拉桥施工过程中索力模拟计算的效率与精度。

2 斜拉索索力计算非线性影响因素斜拉桥是索、塔、梁组成的组合结构,属于高次超静定的柔性体系,复杂桥梁结构在荷载作用下受有轴力、弯矩、剪力、扭矩等作用,其截面应力处于复杂应力状态,其受力状态很难用数学公式来表达,结构体系呈现明显的几何非线性[5],斜拉桥结构内力和变形对斜拉索索力变化比较敏感,斜拉索索力的变化对整个结构体系影响很大,索力模拟受斜拉索垂度效应和斜拉索水平分力引起的主梁P-△效应及柔性结构大变形等非线性因素的影响。

桥梁索力测量方法

桥梁索力测量方法

桥梁索力测量方法我折腾了好久桥梁索力测量方法,总算找到点门道。

一开始我真是瞎摸索啊。

我知道传统的方法有频率法来测量索力。

这个方法呢,就像是听声音猜东西一样。

索就像一根琴弦,不同的索力下它振动的频率是不一样的。

通过测量这个振动频率,再根据理论公式来算出索力。

可操作起来没那么简单。

我开始做的时候,测量振动频率就出了问题。

我得用传感器去捕捉索的振动信号,可是传感器放哪里很有讲究。

我一开始就乱放,结果测出来的数据完全不对。

我放得太靠边,那只能检测到局部微弱的振动,就像你听音乐只听到一个小角落发出的很轻的声音,根本不是整个曲子的旋律。

后来我才知道,要放在比较合适的位置,最好是在索相对振动幅度比较大,能代表整体振动的地方。

还有一种方法是千斤顶张拉法。

我也试过。

就是在索上安装个千斤顶,给索加载力,在加载的过程中去测量。

这个就像是你给气球打气,边打气边看力量大小,不过索可不像气球那么简单。

在这个过程中我又犯错了,我在加载速度上没控制好,太快了,导致索的受力不均匀,测出来的数据波动很大。

正确的做法是要缓慢均匀地加载,就像你慢慢悠悠地拎东西,不要一下子猛拽。

另外,我听说近些年兴起了一些基于光纤传感器的新方法。

不过我自己对这个不是很熟悉,还得去深入学习呢。

我感觉在测量的时候要用好这些方法,一定要多校准仪器。

就像秤东西一样,你得确保秤是准的,不然不管你怎么称都得不出正确的重量。

反正我觉得桥梁索力测量这事儿得特别细心,每个环节都得好好把握,测量之前要把可能出现的问题都考虑到,不然就像我开始那样,总是得出错误结果。

索力动测仪测试结果分析

索力动测仪测试结果分析

2.019
72.2

2.530
124.9

2.790
152.0



2.023
83.7

2.006
88.9

2.209
99.7

2.510
129.2

2.778
150.6

3.068
183.7



1.846
60.4

1.935
66.3
西

3.187
152.5
西

3.003
135.5

3.881
174.4
对于索力动测仪, 我们可以用来测频率, 利用测得的频率
可以用一下实用公式计算拉索索力。
(1 )S0=4m(f1l )2[1-
2 . 20
c f1
- 0.550( c f1
)2], ! ≥ 17
(2
)S0=4m(f1l
)2[0

865-
11



c f1
)2], 6 ≤ " ≤ 17
(3
)S0=4m(f1l
7460
8000
桥梁立面布置图 一 号 索 索 长 6.176m, 二 号 索 索 长 9.462m, 三 号 索 索 长 11.782m, 四 号 索 索 长 13.454m, 五 号 索 索 长 14.624m, 六 号 索 索 长 15.371m, 七 号 索 索 长 15.736m。 3.2 一号桥测试索力情况分析如下表:
得出的结果与用拉索振动原理公式求得的结果非常一致, 其

索塔式斜拉桥受力性能数值分析与设计建议

索塔式斜拉桥受力性能数值分析与设计建议

索塔式斜拉桥受力性能数值分析与设计建议作者:张建华来源:《中文信息》2015年第08期摘要:为了解牵索塔式斜拉桥的力学性能,本文采用有限元软件ANSYS开展了一具体工程的受力分析,建立三维有限元模型,考察在自重、风载和地震作用下斜拉桥的性能,为其合理设计提供可靠的技术支撑。

关键词:斜拉桥索塔式 ANSYS 有限元分析抗震分析中图分类号:U448.27 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2015)08-0302-01一、引言随着改革开放,我国的经济体系的飞速发展,我们中国已经成为继美国以后的第二大经济和政治体系,这使得结构物在满足使用功能的同时,其对人文环境产生着深刻的影响和对文化韵味传达等方面的功能要求更加凸显出来,索结构中既有巍峨高大且雄浑有力的梁和塔,又有坚韧纤细的悬索,二者互补短长,相辅相成,因而使得众多设计师对这种兼有二者长处的独塔无背索斜拉桥青睐有加,独塔无背索斜拉桥是一种结构独特形式新颖的结构体系,是对常规斜拉桥造型的突破,无背索后倾的塔身形状表现出对相对纤细的桥面强大稳固支撑的力量感,给人醒目深刻的感受。

独塔无背索斜拉桥[1]是利用倾斜主塔的自重来平衡主梁的竖向荷载,取消了背索的使用,形式更加的简单优美受力也更加的合理,本文将以亚洲第一座独塔无背双索面斜拉桥-太阳桥为工程背景进行研究,太阳桥是国内设计最为独特的桥梁之一[2],它位于太阳岛靠松花江处的河口,整体形状是单个斜臂桥塔,斜拉索全集中在桥塔的钝角一侧。

本文首先回顾了斜拉桥在受力特点结构体系索塔形式等方面的发展历程,总结了独塔无背索斜拉桥的结构特点和发展现状,然后对独塔无背索斜拉桥的索塔结构设计参数和合理成桥状态进行了理论研究。

二、斜拉桥的特点与发展无背索斜拉桥,是景观桥梁中的一种形式,最著名的一座是Alamillo桥,由西班牙的建筑师与工程师Calatrava为1992年世博会建的景观桥,跨度200m,当时桥梁使人为之一振,Calatrava本人也被IABSE(国际桥协)评为杰出青年工程师。

斜拉索的索力测试

斜拉索的索力测试
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中外公路
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斜拉索的索力测试
贺修泽,付晓宁
(岳阳市洞庭湖大桥管理局,湖南 岳阳 +!+((()
本文的创新性工作主要包括: (1)精确的计算出拉索的静力索长。这是测量索力的前提。因为现行公式的推导及计算均需用到拉索的静力索长。现行的规范公式建立在二次抛物线的基础 上,文献[2.3]提出的公式虽然是建立在悬链线的基础上,但因为其为超越方程,必须用到牛顿-拉普森等方法,在现场的快速索长计算中,应用非常不方便。 本文通过对某些条件的假设,推导出索长计算的显式表达公式,能快速地计算出拉索的索长。同时,通过计算及比较,证明了此公式的合理性,并且有足够的 精度。 (2)如何准确地获得拉索的振动频率。因为环境因素的影响,现场测出的频率与理论值有一定的差距。如何剔除其他因素的影响,获得最准确、最合理的频 率必须用到一定的处理方法。目前,在现场快速的索力测试中,最常用的处理方法为频差法、平均频差法、新基频法等。但上述的这些处理方法均存在一定的 不合理性。如果当某一阶的频率因为与外界发生共振等影响时,还用频差法处理的话,其相邻的两个频差均为错误,其得出的频率值自然也是错误的。本文提 出用倒频谱法识别拉索的基频,方法简单实用。同时,通过对测量得出的频率作最小二乘处理,使每一阶频率的误差影响降至最小,从而提高了拉索实测基频 的精度。实测结果表明,本方法行之有效,克服了过往方法的某些弊端,识别结果精确可靠、值得推广。 (3)确定拉索与频率之间的关系(即如何用实测的频率计算出拉索的拉力)。各参考文献中提出了各种各样的索力计算公式。文献[3.11]提出的公式在近年实 际工程中应用甚广。然而,其适用范围有一定的限制(斜拉索的张紧程度ξ必须大于或等于200)。当随着斜拉桥的发展,其公式的局限性进一步呈现,突破此限 制的斜拉索已不在少数,以此计算出来的结果与其他计算方法如有限元法得出的结果相比显得偏小。本文从能量法的角度入手,推导出简洁、实用的索力公式 ,并且在ξ≥200时,结果也较精确,与有限元法、有限差分法等方法得出的结果较相近,这也间接地证明了本文公式的正确性。 本文通过对斜拉桥索力监测技术的研究成果及工程经验进行回顾和总结,对上述提及的影响索力测试结果的三个方面做出了一定的改进,并在湛江海湾大 桥斜拉桥上进行了应用,提高了索力测量的精度,取得了预期的效果。

浅析桥梁检查中存在的问题及对策

浅析桥梁检查中存在的问题及对策

设计采用的极限状态分为承载能力极限状态和 正常使用极限状态 . 承载能力极限状态包括两层含
3 施工中存在的问题
施工是实践设计 的过程 ,是设计思想在实践 中 义: ①指结构达到极限承载能力时, 结构整体的稳定 的检验 ;同时,施工的质量也将影响桥梁的整体性 性; ②指在重复荷载作用下构件 , 由于材料的疲劳而 有时尽管设计正确 , 由于施工方法不 当, 但 施工 导致破坏的疲劳极限 . 现行 《 公路钢筋混凝土及预 能 , 应力混凝土桥涵设计规范》 指出, 对于钢筋混凝土桥 质量控制不严,常常导致桥梁的承载能力和耐久性
1 桥梁病害
1 1 上 部结构 .
钢筋混凝土主梁普遍存在受力裂缝 ,其宽度大 及使用过程中发生的损伤、 老化、 裂缝 、 腐蚀等诸多 . m 主梁翼板被压碎或从根断裂 , 梁 原因而最终造成立体结构非正常开裂 ,引起结构钢 多在 02 m以上 ; 缝宽大约在 0 5 m左右 , . m 超过了 筋锈蚀 , 部分附属构件使用功能丧失 , 结构承载能力 端剪切裂缝明显 , 下降 . 特别是近几年来交通量的大幅增长 ,超限超 我国现行规范的裂缝限值 ,致使混凝土的碳化的深
梁, 因其结构重量 占总荷重的比例很大 , 荷载引起的
能降低 , 不能达到设计的预期 目的 .
. 疲劳影响较小 ,因此不考虑重荷载时结构产生 的疲 3 1 保 护层 的厚 度不够 混凝土保护层为钢筋提供了良好 的保护 ,其厚 劳影响 ¨ . 】 该理论对于桥墩台、 主梁等不失为一种
现行车道板单板受力 , 最终导致桥板断裂 . 极 限状 态法 能准确地反 映结构 的实际应力分布情 13 下部 结构 . 并通过安全系数提供较可靠的安全度 , 能较好地 部分实体块室墩台, 由于支座老化距台帽 3 m 0 况, m 反映构件在荷载作用下的受力情况 . 实际上 ,通过 处 出现横向贯通裂缝 ,由于基础沉降引起桥墩台横 向裂缝 ; 柱式墩台由于受力截面小 , 柱内混凝土不密 桥梁的荷载是动荷载 ,这些车辆在桥上通过时使桥 梁产生颤动, 激振的结果会引起桥梁的动力响应 , 桥 实, 立柱出现纵向裂缝和钢筋锈蚀 .

两种特殊构造斜拉索的索力测试方法分析

两种特殊构造斜拉索的索力测试方法分析

重庆交通大学硕士毕业论文第四章主梁一拉索一阻尼器耦合振动对索力影响4.1本章思路本章主要是分析主梁.拉索.阻尼器耦合振动对拉索面内振动频率的影响,文中首先介绍了主梁.拉索.阻尼器耦合振动的研究发展状况,对本文研究的具体拉索,通过有限元分析软件建立单根拉索的主梁.拉索.阻尼器模型并进行瞬态分析,引入索力测试时拉索与阻尼器端部实际存在的外界环境激励,分析该种激励对基于频率法测试拉索索力的影响。

第二、通过对拉索模型瞬态分析采集数据的对比,说明外置阻尼器对拉索的明显减振作用。

第三、在拉索阻尼器附近布置多个信号采集点,对比拉索频率的识别效果,为现场索力测试拾振器安放位置进行优化选择提供参考。

第四、讨论了安装阻尼器前后,拉索频率的变化。

最后以厦漳跨海大桥的2根斜拉索为例,分别讨论了拉索垂度、外置减振阻尼器的刚度和阻尼系数、主梁.拉索.阻尼器耦合振动3个因素对拉索索力测试的影响程度,并给出相应的修正方法。

4.2主梁一拉索一阻尼器耦合振动介绍随着有限元计算方法的不断发展,以前很复杂的耦合振动问题,已成为现在一个很热的研究领域,包括公路工程中考虑汽车.桥面耦合振动分析,来研究桥梁本身的动力性能和改善桥面状况来提高乘车的舒适性。

随着高铁行业的快速发展,轨道交通领域的铁轨.车辆的耦合振动研究也取得了丰富的成果。

国内在桥面.拉索.阻尼器耦合振动的研究很多,但是大多集中在理论研究,以及对这种系统的简化处理。

桥面.拉索.阻尼器耦合振动对基于频率法测试索力影响的研究较少,没有结合相关的实例进行数值分析。

本章主要以安装外置阻尼器减振设备的长短斜拉索为对象,初步讨论桥面振动对拉索索力测量的影响,通过建立有限元分析模型,在模型中施加白噪声激励来模拟现场的环境激励,分以下几种情况下讨论:(1)、不考虑桥面对拉索端部的外界时程激励;(2)、只考虑桥面对拉索端部的外界时程激励;(3)、只考虑桥面对阻尼器安装端部的外界时程激励;(4)、同时考虑桥面对拉索端部和阻尼器安装端部的外界时程激励。

斜拉桥索力测试分析

斜拉桥索力测试分析

交通科技与管理127工程技术1 绪论 斜拉索是斜拉桥的主要受力结构,需定期对拉索进行导波检测和索力测试,且索力值的大小直接影响全桥受力状态。

该斜拉桥的斜拉索采用平行钢丝索,双索面,每侧50根,对称分布。

通过分析本次试验结果,得出影响索力测试值的因素。

通过对该桥100根斜拉索和锚固端的检查与导波检测,可知斜拉索PE护套完好,斜拉索上、下锚头性状良好,钢索基本无锈蚀,初步判断斜拉索整体性状良好,实测索力与计算理论索力比较符合。

2 索力测试研究 本次斜拉索索力测试采用JMM-268动测仪,除考虑仪器主频阶次修正外,还应考虑温度、测试位置的影响。

2.1 仪器主频阶次修正 测试时仪器频谱图形中出现多个峰值点,每个峰值代表一个自振频率,理论下两相邻峰值点间距离相等,且每两相邻自振频率的间距与基频相等。

实际中多数情况下某些阶次信号微弱,不会显示在频谱图上,造成两相邻峰值点间距离不相等。

此时,以相邻两峰点之间的频率最小值作为基频,以主振频率f n除以该基频值作为主振频率的阶次n。

列举实测基频波形图说明相邻峰值点间距不同时,判断主频阶次n,见图1所示。

图1 实测基频波形图 频谱图中共出现了七个峰值频率,第四峰值频率最大,作为主振动频率f n而间隔最小值为 f4-f3,f n(即f4)大致应为f4-f3的三倍,确定主振频率的阶次为n = 3而非n = 4。

仪器测量分析后会自动给出一个n值,需分析确定后键入正确的n值。

斜拉桥索力测试分析苏 雯(石家庄铁道大学四方学院,石家庄 050000)摘 要:斜拉索对斜拉桥受力、线型影响大,因此准确的进行索力测试,对评定在役斜拉桥的整体状态具有重要作用。

本文一斜拉索采用JMM-268动测仪测试索力,对仪器主频阶次修正、温度和测试位置对基频影响进行了分析,并给出索力测试建议,为类似斜拉桥拉索索力测试提供实测和理论依据。

关键词:斜拉索;索力测试;基频表1 不同温度和测试位置下斜拉索基频测试表凌晨(温度18℃~21℃)中午(30℃~33℃)不同温度同测点差值百分率理论基频不同测点与理论值差值百分率拉索编号距索端3 m处拉索1/2处差值百分率距索端3 m处拉索1/2处差值百分率距索端3 m处拉索1/2处距索端3 m处拉索1/2处L1 3.988 3.957 3.1 3.980 3.957 2.30.80 6.56 258260.3 L2 3.343 3.326 1.7 3.341 3.322 1.90.20.4 5.76 241.9243.8 L3 3.020 3.009 1.1 3.014 2.998 1.60.6 1.1 5.14 212.6214.2 L4 3.018 3.005 1.3 3.010 2.997 1.30.80.8 4.59 158159.3 L5 2.428 2.4200.8 2.423 2.38 4.30.54 4.13 170.7175 L6 2.240 2.24 2.243 2.18 6.3-0.32 3.76 151.7158 L7 1.879 1.842 3.7 1.876 1.815 6.10.3 2.7 3.44 156.4162.5 L8 1.732 1.687 4.5 1.729 1.675 5.40.3 1.2 2.93 120.1125.5 L10 1.643 1.5935 1.631 1.586 4.5 1.20.7 2.55 91.996.4 L12 1.578 1.5017.7 1.560 1.4897.1 1.8 1.2 2.73 117124.1 L14 1.422 1.368 5.4 1.398 1.354 4.4 2.4 1.4 2.2585.289.6 L190.9780.922 5.60.9730.920 5.30.50.2 2.12114.7120 L210.9660.921 4.50.9660.919 4.700.2 1.98 101.4106.1 L220.9570.910 4.70.9560.899 5.70.1 1.1 1.8690.496.1 L240.9110.854 5.70.9060.849 5.70.50.5 1.7584.490.1 L250.9170.852 6.50.9090.846 6.30.80.6 1.6675.181.4作者简介:苏雯(1986-),女,河北邢台人,硕士,工程师,研究方向:桥梁施工控制、工程检测。

体外索加固T构桥的索力检测与评价.

体外索加固T构桥的索力检测与评价.

体外索加固T构桥的索力检测与评价<1.2、大桥原设计主要情况井冈山大桥上部结构悬臂箱梁分9块采用预制干接缝悬臂拼装。

悬臂箱梁预应力钢筋采用45硅2钛(45Si2Ti)Φ12mm冷拉时效光圆钢筋,JM12-6锚具。

每分块接缝截面内钢束采用在墩的两端各以两束分批对称张拉,1~7号块件预应力钢筋张拉控制应力为675Mpa,8~9号(牛腿)块件预应力钢筋张拉控制应力为650Mpa.本桥箱梁采用明槽布置预应力钢筋,因此在铺筑桥面铺装前设计要求在明槽顶铺设油毛毡防水层以加强防水性。

1.3、大桥结构特点评述吉安井冈山大桥上部结构为预制节块干接缝悬拼施工的带挂孔预应力混凝土T构,在二十世纪七十年代初期尚属技术先进的桥型;该桥跨径71m、全长1000余米,亦属大型桥梁。

由于此种桥型上部结构的悬臂部分与桥墩固结,其力学性质仍属静定结构,从当时的桥梁设计理论、设计计算手段以及施工能力等方面来说,都是最佳和先进的桥梁结构型式。

但是,我国早期采用悬臂施工的带挂孔T构桥梁,由于构造上的原因,以及施工工艺、预应力束的材料等,以及设计理论与计算手段的局限,使之存在一些固有的缺陷。

这种型式的桥梁,经过一段时间的使用后,在T构悬臂端部,即支承挂孔的牛腿处都有明显的下垂现象、支座与伸缩缝亦非常容易损坏,行车时的冲击和桥梁振动都比较强烈。

井冈山大桥的支座与伸缩缝虽经多次维修更换,都时隔不久后损坏。

其主要原因就是:挂孔与T构悬臂连接处,因结构原因而变形复杂、变形量大,并伴有旋转,导致伸缩缝间隙呈上窄下宽的八字形,加上夏季高温使得伸缩缝受挤压损坏。

而牛腿处(即悬臂端部)下垂较大的原因是多方面的,主要是混凝土的收缩徐变,以及部分预应力损失所致。

所以,预应力损失是影响预应力桥梁结构安全的最主要因素之一,这种现象在悬臂法施工的预应力桥梁上尤为明显,特别是早期采用预制节块悬臂施工的预应力桥梁。

而井冈山大桥上部结构采用的就是早期悬臂法施工工艺:预制节块、干接缝悬臂拼装后施加预应力,相邻块件的两端面直接贴合,因而不易保证接缝密合,易受水气侵袭,且容易产生局部应力集中现象,对桥梁的整体性、以及预应力钢筋受大气侵袭而锈蚀都不利。

桥梁钢缆索力测试简化方法的误差分析与控制

桥梁钢缆索力测试简化方法的误差分析与控制

桥梁钢缆索力测试简化方法的误差分析与控制摘要:钢结构桥梁以其轻质、良好的受力性能得到人们越来越多的重视,尤其斜拉桥和悬索桥以其良好的跨越能力成为大跨径桥梁的首选方案,不管施工运营,掌握其主要构件拉索的受力状态十分重要,本文针对目前在拉索结构上广泛使用的振动测试索力方法,从误差定律、结构阻尼、边界条件、拉索刚度等方面探讨了其对拉索索力估计的影响,并通过分析提出了评估各因素对结果的影响大小的方法及改进建议。

关键词:钢结构;索力;误差;振动法拉索已经广泛运用与各种结构中,在斜拉桥中是承担荷载的主要构件之一,在其他结构中如张弦梁、张弦桁架等结构中,主要承担拉力。

拉索的受力对结构的内力和结构受力安全有着重大的影响。

因此,分析研究拉索计算索力的误差来源对指导工作实践有很大意义。

目前常用拉索索力的测试方法有:千斤顶法、压力传感器法、磁通量法和振动法。

千斤顶法和压力传感器法适用于施工阶段;磁通量法是一项非接触无损新技术,但目前技术还不很成熟,在国内应用较少;对于已建成的桥梁,振动法以其快速、无损、方便、可重复而得到广泛运用。

索力的控制对拉索结构的施工和使用阶段有着至关重要的作用,振动法虽然存在不少优点,但其在实际运用中受到诸多条件影响,有时会导致测试结果不可忽视的误差。

作为实践分析人员,如果要控制好估算结果的准确度,就必须要充分认识了解到这些误差的存在。

1 误差定律假设相对误差都为1%,则其结果误差为5%。

但是如果仅是要评估两阶段的索力变化,则其索力估计中得误差只有频率测量,精度很高。

但前提是两阶段的估算取的其他参数一致,如果为不同单位估算,前后沟通不够;或由于各种原因估算资料缺失,只有结果;或者基于认识的不同对模型的不同理解,取的参数不一致,则会降低其对比结果的意义。

要减小从误差原理上考虑的误差,在频率的测量上,我们要提高采样频率,提高频率分辨率,在考虑预估基频的前提下,根据我们可接受的测量误差设定数据采样频率;熟悉设计施工文件,根据相关资料正确确定计算索长;根据斜拉索材料正确计算单位长度质量。

平行钢绞线斜拉索索力的有限元模拟分析

平行钢绞线斜拉索索力的有限元模拟分析

平行钢绞线斜拉索索力的有限元模拟分析斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,斜拉索的受力大小和状态直接关系到施工安全和运营期间桥梁的健康状况,因此对索力进行测量是很有必要的。

在斜拉索挂设张拉完成以及桥梁运营期间,对索力的测试一般都采用频率法。

本文以中牟绿博园区人文路贾鲁河大桥为工程背景,对频率法测量安装有减振器的平行钢绞线斜拉索的索力进行了研究,主要包括以下几个方面:(1)对已有的关于频率法测索力的研究进行了总结,研究了频率法测索力的基本理论;分析了拉索的抗弯刚度、垂度、边界条件、减振器等因素对索力测试的影响;运用换算索长的方法求解出拉索的有效振动索长来反映减振器对索力的影响;通过对常用索力计算公式的分析选取了工程实用索力计算公式。

(2)运用有限元软件ABAQUS,对安装有减振器的平行钢绞线斜拉索分别用实体单元和梁单元进行了模拟,得到的结果与设计索力吻合较好,两种单元类型的模型都能很好的反映拉索的振动特性。

同时还发现减振器对拉索两端的振型影响较大,会对测得的拉索频率产生影响,在用频率法实测拉索的索力时要考虑减振器的影响。

(3)在实际工程中,有时会在平行钢绞线斜拉索上安装约束圈来增强索体的整体性。

为了分析约束圈的布置间距对频率法测索力的影响,运用完全耦合约束模拟约束圈对索体的作用,建立了不同耦合间距的实体单元模型和梁单元模型,发现随着耦合间距的增大,测出的索力误差也在变大,因此在布置约束圈时,间距不宜太大,宜为3~5米。

(4)针对安装有减振器的平行钢绞线斜拉索的特点,即在索中间和减振器处各钢绞线接触,而在其他位置相互离散,以及索中各钢绞线索力不均,选取长、中、短三根斜拉索,用实体单元和梁单元建立安装有减振器的单根钢绞线、整索、61根钢绞线的不同接触区域耦合模型,并对模拟结果进行对比分析,验证了频率法测量安装有减振器的平行钢绞线斜拉索索力的可行性。

(5)频率法测拉索索力时一般是将拾振器直接安装在拉索的HDPE外套管上,而外套管的直径比钢绞线索体的直径大,且在中间部分套管会与钢绞线索体接触,针对这些问题,建立了考虑减振器的索体—HDPE外套管模型,对模拟结果进行分析,发现HDPE外套管对索力的影响较大,不能忽略其对索力的影响,可通过修正索体的线密度来减小外套管对索力的影响。

钢管混凝土拱桥吊杆索力测试与有限元分析

钢管混凝土拱桥吊杆索力测试与有限元分析
( Sell63) 。在拱脚及墩上立柱底部按固定设置约束 。
图3 主桥单元模型图
钢管及管内混凝土 、 缀板及缀板内混凝土采用双 单元法进行模拟 ,钢管和混凝土分别按实际截面建立 梁单元 ,在节点处变形协调相互作用 。桥面纵梁进行
5 测试结果分析
由于上 、 下游幅桥结构形式及尺寸基本相同 ,故仅
中 外 公 路 27 卷 68 测试上游幅桥在恒载下的吊杆索力 。经测试及对其结 果进行分析 ,分别考虑刚度和不考虑刚度的影响 ,与有 限元分析的结果加以对比 ,得出吊杆拉力列于表 1 ,表 中上游侧吊杆与下游侧对应吊杆拉力基本相近 , 测试 拉力在 514 ~ 627 kN 之 间 , 上 游 吊 杆 最 大 拉 力 为 626. 161 kN ( 26 # 杆 ) , 下游吊杆最大拉力为 626. 160 kN ( 26 # 杆) 。从表 1 可以看出 , 有限元计算结果与测 试值比较接近 ,误差小于 5 % 。 5. 1 约束的影响 表 1 中的 1 # 及 27 # 吊杆较短 ,长度和 2 # 以及 26 # 差不多 ,但 1 # 和 27 # 由于上弦管锚固 , 下弦管又有约 束作用 ,刚度太大 ,用频率测试有较大误差 , 对索力测 试的影响较大 ,因此没有给出测试值 ,只给出有限元计
钢管混凝土拱桥在施工和运营过程中 , 吊杆索力 的测定和分析非常重要 , 本文采用环境随机振动法对 桂林石家渡漓江大桥 ( 中承式钢管混凝土拱桥) 成桥时 吊杆索力进行了测试 , 并运用吊杆索力分析的理论和 有限元软件 AN S YS 进行了分析 。 目前索力的测量方法有 : ①油压表读数法 ; ②传 感器读数法 ; ③ 频率法 。前两种方法具有操作简便 、 直观的优点 ,在拱桥 、 斜拉桥和吊桥施工过程的初始张 拉索力测试中常用 。而目前经济 、 方便 、 快捷的量测方 法是频率测定法 ,此方法适应范围广 ,可对张拉后的索 进行测试 ,重复性好 ,是钢管混凝土拱桥等施工和运营 检测中最为适用的方法 。

斜拉桥索力实测及分析

斜拉桥索力实测及分析

斜拉桥索力实测及分析欧文春(广西生态工程职业技术学院,广西柳州545000)摘要:对某座特大跨径斜拉桥的索力进行索力测试,并与几次历史记录进行比较,分析结果表明,该斜拉索的受力性能良好。

关键词:斜拉桥;索力测试;基频法中图分类号:U448.27文献标识码:A文章编号:1672—1144(2009)O和一0146—舵CableForceMeasurementandAnalysisofCable-stayedBridgeOUWell.churl(仇哪痧Vocat/ona/andTechn/ca/嘶of西幽咖zEn咖ser/ng,/hEhou,仇吲痧545004,CTdna)Abstract:Thecableforcetestof8largespancable-stayedbIidgeismade。

andanumberofhistoricalrecordsarecomparedwiththistestresult.Theanalysisresultsshowthatthemechanicalbehaviordtheslayedcableisgood.Keywords:cable-stayedbridge;cabletest;frequency-basedmethod0前言斜拉索是斜拉桥的主要受力构件,由于拉索布置在梁体外部并长期处于高应力状态下,其截面尺寸小,故对腐蚀非常敏感,斜拉索的锈蚀程度会直接影响到它的工作性能。

早期的斜拉桥拉索外部没有护套,拉索为链杆或粗钢筋,其防护措施同普通钢结构桥梁一样采用油漆防护。

斜拉桥拉索索力的变化是衡量斜拉桥是否处于正常运营状态的重要标志,通过对斜拉索索力的测试u_5J,可以了解斜拉桥的内力分布,从总体上把握斜拉桥的受力状况。

1索力测试基本原理斜拉索的后期索力测试是基于弦振动理论,先测定拉索的固有频率,然后根据索力与固有频率的关系换算得到张力。

对于张紧的斜拉索,其自由振动微分方程为:n雾+EzⅣe--Z—r骞=0(1)式中:菇为沿索长方向坐标;Y为垂直于索长方向坐标;Pf为拉索的线密度;E1为索的抗弯刚度;T为索的张力[6j。

基于振动频率法对某系杆拱桥的索力测试分析

基于振动频率法对某系杆拱桥的索力测试分析

基于振动频率法对某系杆拱桥的索力测试分析摘要:本文采用振动频率法对某系杆拱桥的索力进行测试,并对其影响因素进行分析,得出相关结论,可为同类桥型的索力测试提供参考。

关键词:振动频率法;系杆拱桥;索力测试;误差分析。

0 引言工程结构中的吊杆并非处于绝对静止状态,而是时刻在发生着环境随机振动。

通过在吊杆上附着高灵敏度的传感器,测定其振动特性,然后根据结构动力学中振动频率与索力之间的关系,求出吊杆的索力,这就是振动频率法的原理。

该方法以其仪器携带安装方便、操作简单快捷、测定结果可靠等优点,在索力测试中得到广泛应用。

该方法测得的索力受索长、刚度等影响较大,需要进行相应修正。

1 振动频率法力学原理振动频率法是根据结构动力学原理,利用索力与索的振动频率间的对应关系,在已知索长、边界条件、质量线密度和抗弯刚度等参数条件下,通过测量索的振动频率,进而计算出索力的一种方法。

吊杆索力测试中,需将吊杆做如下简化假定:假定1:吊杆在面内振动和面外摆振不具有耦合性,可以看成平面问题来研究;假定2:振动引起的挠度远小于吊杆的静载挠度。

基于上述假定,根据张力弦振动理论,当忽略其垂度影响时,吊杆的无阻尼振动平衡方程为:(1)式中:为吊杆的弯曲刚度;x为沿吊杆轴向的坐标;y为吊杆的振幅;T为吊杆的索力;为吊杆单位线密度,t为时间。

对于两端铰接的刚性吊杆,其索力值为:(2)上式中,TEI=为索力抗弯刚度修正值,该值与索的长度L成反比,与阶次n 成正比。

若测得频率为其振动基频f1,则其索力值为:(3)由上式可知,在已知线密度、索长L、基频f1和抗弯刚度EI的情况下,可以计算得出吊杆的索力值T。

2 工程背景某120m钢管砼下承式系杆拱桥,计算跨径为115m,拱轴线采用二次抛物线,矢跨比1/5,矢高23m,为刚性系杆拱。

全桥共设吊杆16根,间距6.0m,单根吊杆采用109φ7mm高强钢丝,标准强度为1670MPa,钢丝束外部采用双层HDPE防护。

混合梁斜拉桥合理索力及施工索力计算分析

混合梁斜拉桥合理索力及施工索力计算分析

「4.84929P+004 卜4 .0 0 6l8r+ 004
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• 20 •
兰州工业学院学报
第 28卷
拉 桥 成 桥 索 力 ,成桥索力与合理 索 力 误 差 在 允 许 范 围内 ,即 通 过 正 装 迭 代 法 获 得 的 索 力 张 拉 值 是 合 理的.
参考文献:
[ 1 ] 谭 仕强.大 跨 混 合 体 系 斜 拉 桥 静 力 性 能 分 析 [D].长 沙 :湖 南 大 学 ,2016.
第 28卷 第 3 期 2021年 6 月
兰州工业学院学报 Journal of Lanzhou Institute of Technology
文 章 编 号 :1 0 0 9 -2269(2021)03-0017-04
Vol.28 No.3 Jun.2021
混合梁斜拉桥合理索力及施工索力计算分析
杨 炎 炎 ,王安东
(陕西铁路工程职业技术学院铁成(创 新 )学 院 ,陕 西 渭 南 714000)
摘 要 :以 某混合梁斜拉桥为研究背景,采 用 Midas C iv il有限元分析软件并利用改进的零位移法确 定斜拉桥合理索力,根据正装迭代法对斜拉桥进行分阶段施工模拟分析,得到按一定顺序分2 次

基于光纤光栅传感原理的桥梁索力测试方法研究与应用的开题报告

基于光纤光栅传感原理的桥梁索力测试方法研究与应用的开题报告

基于光纤光栅传感原理的桥梁索力测试方法研究与应用的开题报告摘要本文介绍了一种基于光纤光栅传感原理的桥梁索力测试方法的研究与应用。

该方法利用光纤光栅传感器实时监测桥梁索力,并通过数据处理与分析计算索力值。

本文研究的目的是为了解决传统桥梁索力测试方法存在的准确度和实时性等问题,提高桥梁的安全性和使用寿命。

首先,介绍了桥梁索力的相关知识和传统测试方法的原理及存在的问题。

其次,详细介绍了光纤光栅传感原理及其在桥梁索力测试中的应用。

然后,给出了具体的测试方案和实验流程,并进行了实验验证。

最后,结合实验结果,分析了该方法的优缺点及未来的发展方向。

实验结果表明,光纤光栅传感器能够实时准确地监测桥梁索力,并且测试结果与传统方法相比更为可靠和精准。

该方法的优点包括高灵敏度、实时性好、测量范围广、可重复性高、价格低廉等。

未来的研究方向包括进一步提高测试精度和灵敏度、拓展其应用范围、完善数据处理和分析方法等。

关键词:光纤光栅传感器;桥梁索力;测试方法;实时监测;数据处理AbstractThis paper presents a research and application of a bridge cable force testing method based on fiber optic grating sensing principle. This method uses fiber optic grating sensors to monitor bridge cable force inreal time, and calculates the force value by data processing and analysis. The purpose of this study is to solve the problems of accuracy and real-time performance of traditional bridge cable force testing methods, and to improve the safety and service life of bridges.Firstly, this paper introduces the relevant knowledge of bridge cable force and the principles and problems of traditional testingmethods. Secondly, the principle of fiber optic grating sensing and its application in bridge cable force testing are introduced in detail. Then, a specific testing scheme and experimental process are given, and theexperiment is verified. Finally, based on the experimental results, theadvantages and disadvantages of this method and future developmentdirections are analyzed.The experimental results show that fiber optic grating sensors canmonitor bridge cable force in real time and accurately, and the testresults are more reliable and accurate compared with traditionalmethods. The advantages of this method include high sensitivity, good real-time performance, wide measurement range, high repeatability, and low price. The future research directions include further improving the testing accuracy and sensitivity, expanding its application range, and improving the data processing and analysis methods.Keywords: fiber optic grating sensor; bridge cable force; testingmethod; real-time monitoring; data processing。

一种新型桥梁索力测试系统及方法

一种新型桥梁索力测试系统及方法

一种新型桥梁索力测试系统及方法
陈得民; 储伟伟; 王亚涛
【期刊名称】《《传感器世界》》
【年(卷),期】2013(019)003
【摘要】索力测试是桥梁健康监测的重要测试项目,通过相关索力测试技术的研究,设计开发一种基于频率法测索力的无线桥梁索力测试系统。

设计开发了无线MEMS电容式加速度传感器,阐述了系统设计原理,论述了索力测试中,测点的布置及新型基频计算算法,并根据实际工程,对系统的使用进行了详尽的描述。

通过相关索力计算算法的论证,得出动测法索力精确计算比较准确,并通过实验进行了验证。

为桥梁测量工程提供了一种高效、可靠和便捷的索力测试系统及方法,对工程人员具有重要的参考价值。

【总页数】5页(P21-25)
【作者】陈得民; 储伟伟; 王亚涛
【作者单位】北京东方振动和噪声技术研究所北京10008
【正文语种】中文
【中图分类】TP393; TH7; TU31
【相关文献】
1.一种新型桥梁加固技术--SRAP加固方法 [J], 程慧林
2.一种新型的桥梁主动防船撞监测预警系统 [J], 刘畅;周曙;张彩云
3.一种新型桥梁索力测试系统及方法 [J], 陈得民;储伟伟;王亚涛;
4.一种新型易更换桥梁支座系统 [J], 潘志强;李浩
5.一种新型桥梁索力测试系统及方法 [J], 陈得民; 储伟伟; 王亚涛
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浅析公路桥梁检测方法 王海涛

浅析公路桥梁检测方法 王海涛

浅析公路桥梁检测方法王海涛发表时间:2018-04-08T15:51:06.603Z 来源:《基层建设》2017年第36期作者:王海涛[导读] 摘要:公路桥梁工程建设需要大量材料,同时也离不开相关技术措施的应用。

宁夏路鑫工程试验检测有限公司宁夏回族自治区 750001摘要:公路桥梁工程建设需要大量材料,同时也离不开相关技术措施的应用。

为确保工程质量,必须加强材料质量控制和施工过程管理。

而检测是了解和控制公路桥梁质量的重要工作,在检测过程中,只有掌握科学合理的方法,合理应用检测技术,才能提高检测效果,实现对公路桥梁工程质量的有效控制。

然而,新形势下,在公路桥梁检测过程中,由于受到检测人员、检测设备等因素制约,检测工作仍然存在不足,影响检测质量提高,对公路桥梁工程建设也会带来不利的影响。

应该改变这种情况,采取相应措施,全面提升公路桥梁检测质量,合理应用检测技术措施,为确保公路桥梁工程质量奠定基础。

关键词:公路桥梁;检测;方法引言在公路建设当中,桥梁是跨越江河湖海,连接公路的构造物,在桥梁建设是最重要的一部分。

每一座桥梁都有一定的使用年限,在经历各种负载破坏之后,桥梁就会出现一定的损伤,这时就需要对桥梁进行检测。

桥梁结构检测就是对待测桥梁的结构状况、破坏程度进行调查,找出出现病因的部位,并分析其造成病因的原因,判断其对桥梁的质量和使用承载能力的影响,为桥梁加固提供有力依据。

1 公路桥梁无损检测方法1.1 高应变动测法高应变动测法又称CAPWAP法或CASE法,是用锤重大于桩身重量的10%或单桩竖向承载力的1%的重锤以自由落体状击打桩顶,以获得相应的动力系数,然后通过分析计算,得出桩身单桩的竖向承载力及完整性系数。

与静载荷试验法相比,高应变动测法的检测费用更低,但检测程序复杂,因此在公路桥梁桩基检测中的应用较少。

1.2 低应变动测法低应变动测法是先将传感器粘结在桩顶,用以接收小锤击打桩顶时桩中产生的应力波信号,然后再依据应力波理论,分析桩土体系动态响应的频率信号与实测速度信号,以判断桩身的质量。

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银川市贺兰山路朔方大桥索力测试及分析[摘要] 简述频率法测量斜拉桥索力的基本原理及其测试方法,并分析影响测量精度的因素。

提出斜拉索等效计算长度的概念,介绍了减小测量误差的措施、保证索力测量结果准确性。

[关键词] 矮塔斜拉桥索力检测频率法
银川市贺兰山路朔方大桥位于银川市贺兰山路阅海湖上,结构形式为(30m+70m+70m+30m)四跨连续独塔双索面部分斜拉桥。

塔梁墩固结体系。

桥梁全长为200m;桥面宽度为5.0m人行道+5.0m
非机动车道+4.0m机非分隔带+32m机动车道+4.0m机非分隔带+5.0m 非机动车道+5.0m人行道。

桥面坡度为:纵坡2.0%,车行道横坡1.5%,人行道横坡1.0 %;
主梁结构采用鱼腹式箱梁结构,横向共两箱,每箱为单箱单箱四室结构,每个箱梁底为圆曲线,双箱之间用横隔板连接。

主梁采用双向预应力体系。

主塔采用纵向采用哑铃型结构,塔高30m,双塔横向独立,布置于机非分隔带上。

本桥斜拉索采用双索面,扇形布置,每个索面9对索,全桥共36根斜拉索。

斜拉索采用ryb=1860mpa钢绞线索,斜拉索采用55-φj15.24.拉索,索外包挤pe防护套。

每根斜拉索均设置减震器,并在其下端2.5m高的范围内外包不锈钢管。

斜拉桥拉索索力的变化,是衡量斜拉桥是否处于正常运营状态的一个重要标志。

斜拉桥是一种内部高次超静定结构,通过调整拉索的索力可以使斜拉桥的线形和内力达到理想状态。

如果实际索力
偏离了设计索力,会使索塔和主梁产生弯矩。

通过对斜拉索索力的测试,不仅能总体上评价斜拉桥的技术状况,同时也能发现拉索的锚固系统、防护系统是否完好,拉索是否发生锈蚀等。

1.测试方法
目前斜拉索的各种测试方法中,只有压力传感器和频率法具有较高的精度。

在实际工程中,需要及时,准确、快捷的测量索力,频率法方便快捷、造价低的特点,但频率法存在一定误差,尤其短索及安装阻尼减震器的索,如何确定斜拉索的等效长度尤其重要。

本桥测量索力时采用频率法测量索力。

2.频率法检测原理
微振法测试索力的原理是:在一定条件下,索拉力与索的振动频率存在对应的关系;在已知索的长度与分布质量时,可通过索股的振动频率来计算索的拉力。

当忽略索拉索垂度的影响,拉索无阻尼时的动力平衡方程为:
(1)
该法要求索两端的约束条件要比较明确,否则要通过现场试验确定换算索长。

对于两端固定均质受力的钢索,在索力一定时,钢索的固有自振频率是不变的。

在不考虑钢索弯曲刚度影响时,索的振动公式为:t=-ei (2)
式中:t为钢索的张拉力;ρ为钢索的材料线密度;l为计算索长;fn为测量索的第n阶频率;n为频率的阶数;e为索的弹性模
量;i为索的抗弯惯性矩。

若不考虑抗弯刚度,则可简化索力公式为:
t=(3)
3.检测过程及结果分析
3.1 检测步骤
本次检测采用jmm-268型双通道索力仪,并将检测结果与监控值进行对比分析。

检测步骤如下:
(1)分析确定拉索索力参数;
(2)利用传感器采集拉索振动信号;
(3)根据对采集的信号进行数据处理后,计算索力功率频谱图;
(4)根据功率频谱图的峰值确定拉索各阶频率,然后利用索力与频率的关系计算出索力。

3.2索力计算的影响因素
3.2.1 边界条件的影响因素
本桥拉索两端有强大的锚固装置,且在拉索钢管入口处设置阻尼器,阻尼器嵌在斜拉索和钢导管之间构成阻尼支点,这样拉索相当于被分割为中间长,两端短的三段,而拉索索力未发生变化,相当于拉索被缩短。

因此需要对拉索索长进行修正。

图1 拉索锚固区及分丝管结构示意图
3.2.2 抗弯刚度的影响因素
矮塔斜拉桥索长短,索的抗弯刚度对拉索的振动频率影响较大,进而对索力测试精度影响较大。

为减小拉索抗弯刚度对索结构自振
特性的影响,可采用迭代消去法消去公式2中抗弯刚度,即用两阶固有频率表示拉索索力。

如用1阶频率、2阶频率表示拉索索力,可按下式计算:
t=ml2(4)
3.2.3 测量条件的影响
斜拉桥索力测量为现场测试,易受外界环境的影响,例如传感器的安装位置,索塔自身的振动以及风雨等因素的影响,及人工激振的方式等不确定因素,均会干扰索频率的测量。

因此在测量时应该避开:
(1)风雨天气对索振动的影响;
(2)传感器应尽量远离拉索下锚点,尽量接近拉索中心位置;
(3)尽量选择在温度较稳定的时段进行测量,如夜间或清晨日出前。

3.3 测量结果
综合考虑边界条件和抗弯刚度等因素的影响,并结合银川市贺兰山路朔方大桥实际情况,因对索长按下式进行修正:leq=l-k(s1+s2)(5)
式中:leq为拉索修正长度;l为拉索两端锚固点之间的长度;s1、s2为拉索两端刚性长度(减震器至锚固点的长度);k为调整系数取值0.5。

索力计算时采用以上方法对索力测量值进行修正,并对比成桥时的索力测量值和进行误差分析,结果见表1。

4.结语
(1)矮塔斜拉桥索力测量采用频率法进行索力测量时,公式2、公式4可以满足索力测量精度要求。

但短索索力计算,必须根据拉索边界条件对拉索计算长度进行合理修正。

(2)桥梁运营阶段的索力测量,应尽量采取多种测量方法(如压力环)对索力测量结果进行校核,以提高索力修正精度。

参考文献
[1] 王超华. 斜拉桥索力测量的影响因素分析[j]. 世界桥梁,2004(3):4-67.
[2] 林元培.斜拉桥[m].北京:人民交通出版社,1993.
[3] 吴海军,陈思甜,龚尚东等斜拉桥索力测试方法研究.重庆交通学院学报,2001,20(4):23-25.
作者简介:
陈瑾(1983年),男, 宁夏银川,大学学历,助理工程师,主要从事公路试验检测。

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