索力报告测试作业指导书

索力测试作业指导书

1目的

1.1为正确使用JMM-268索力动测仪，测试斜拉桥拉索、中承式拱桥吊杆等结构的索力，满足测试的准确性和精确，特编制此指导书。

2适用范围

2.1斜拉桥拉索索力检测。

2.2中承式拱桥吊杆索力检测。

2.3预应力钢筋、钢丝拉力的测量。

3 引用标准和相关文件

3.1《大跨径混凝土桥梁的试验方法》；

3.2《市政桥梁工程质量检验评定标准》（CJJ2-90）；

3.3《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62－2004）；

3.4《公路斜拉桥设计规范（试行）》（JTJ 027－97）；

3.5 JMM-268索力动测仪使用说明书。

4 工作程序和要求

4.1测试原理

根据张力弦振动公式

F=

式中F——弦的自振频率

L——弦的长度

ρ——弦的材料密度

δ——弦的应力

可知，明确了弦的材料和长度之后，测量弦的振动频率就可确定弦的拉力。对于两端固定匀质受力的钢索也可近似作为弦。钢索的拉力T 与其基弦F 有如下关系：

2T KF = (4-2)

式中 K ——比例系数

F ——钢索基频

T ——钢索拉力（kN ） n F F n = （4-3） 式中 n F ——主振动频率（Hz ）

n ——主振频率的阶次

因此，通过测量钢索的主振动频率，就可求出钢索的拉力。

4.2比例系数K 的确定

4.2.1理论计算

（4-4）

式中 W ——钢索单位长质量（kg/m ）

L ——钢索两嵌固点之间的长度（m ）

4.2.2试验标定

对钢索分级张拉。通过张拉千斤顶和油表或其它装置，读取各级张拉力T ，用JMM-268索力动测仪测量各级拉力下钢索的基频F ，则比例系数K 可通过最小二乘法求出。

211P i Z i i

i ZT K F

===∑∑ （4-5） 式中 P ——张拉级数；

Z——同一级的测量次数。

式（4-4）是作了如下假设后推导出来的：

1）钢索是只能受拉而不能受弯、受剪，即只有抗拉钢度。

2）钢索质量在全长范围内是均匀的。

3）钢索振动时没有外力作用其上且横向位移极小。

4）钢索两端嵌固。

因此（4-4）式仅为一近似计算值。如果条件许可，建议采取标定公式（4-5）对于自振频率与拉力具有一一对应关系而不能用公式（4-2）表达的钢索,用本仪器测量自振频率,用标定曲线计算索力。

注意：仪器标定方法和标准力的准确性决定计算拉力的精度。建议采用标准力传感器（锚索计）。

4.3频率分辨率宜小于测试频率的1%；

4.4在计算过程中科采用频谱分析法和多次平均法进行数据处理。；

4.5仪器自动读数法频率阶次的确定方法

钢索的振动信号是由多谐振动信号组成的复合振动信号。因此作频谱分析后，频谱图形上会有多个峰值点出现，每个峰值点代表钢索的一个自振频率，根据式（4-3）可知钢索的自振频率近似为其基频的整数倍，JMM-268动测仪测量后显示的频率为峰值最高点的频率，简称为主振频率，为求出一阶频率（基频）必须求出主振频率的阶次n。在谱图上，每一个峰值点都代表钢索的一个自振频率，根据式（4-3），如果钢索自振频率均出现在频谱图上，那么每两个相邻自振频率的间距也与基频相等。但实际上钢索振动时某些阶次的振动信号会很微弱，而在频谱图上看不到，造成两峰值值点之间的距离不相等，因此，我们以相邻

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

n

下面举例说明主振频率阶次的确定方法。

0 1F 2F 3F

上图是某一信号的频谱图，上图共出现了三个峰值频率，其中主振动频率n F 为其第二个峰值频率2F ，而间隔最小值为21F F -，从图形上看，F 大致应为21F F -的三倍，因此可确定主振频率n F 的阶次n 为3不是2。

仪器测量分析后会自动给出一个n 值，当频谱图比较标准时这个n 值才是正确的。您可根据频谱图确认n 值。

4.6频谱分析法频率阶数的识别和确认，以下图为例：

索力与频率的平方成正比，因此频率的准确测量

十分重要。要合理地选择分析频率带宽，保证有足够

的频率分辨率，同时根据各阶自振频率的倍频关系确

定频率的阶数。

对于理想的弦，各阶振型之间的频率差值是相等

的，即：f 2=2 f 1，f 3=3 f 1 ，f 4=4 f 1…….，如图所示的拉索实测频谱图，有f 1=1.4766-0.8924≈1.9625-

1.4766≈

2.4485-1.9625，因此可以判定：f 2=0.9824Hz ，f 3=1.4766Hz, f 4=1.9625Hz ……..。

4.7索计算长度确定问题：应该是无约束自由部分的索长，这一点也应特别加以说明；

4.8对于横向抗弯刚度不能忽略的短索，应进行索力修正，应给出具体修正方法，并特别注意计算的量纲问题：

2

222224L EI n g n f WL T n π-=

W——索线密度（kg/m）；

g——重力加速度（9.8m•s-2）；T——索张力（kg）；

EI——斜拉索的抗弯刚度。

f n——斜拉索第n阶自振频率（Hz）；L——斜拉索计算长度（m）；n——自振频率阶数。