提高吊桿力識(shí)別精度的實(shí)用方案范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了提高吊桿力識(shí)別精度的實(shí)用方案參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)》2017年第6期

摘要:以馬家壟特大連續(xù)梁拱組合橋?yàn)楣こ瘫尘埃瑢㈩l率法與千斤頂法相結(jié)合，提出了一種提高吊桿力識(shí)別精度的實(shí)用方法:標(biāo)定試驗(yàn)法．在使用千斤頂初次張拉吊桿時(shí)，每根吊桿都采取分級(jí)張拉方式，使用索力動(dòng)測儀測試千斤頂在不同級(jí)持荷狀態(tài)下吊桿的基頻，然后使這些基頻與對(duì)應(yīng)的吊桿力進(jìn)行擬合，得到針對(duì)不同吊桿的兩者之間的關(guān)系式，并運(yùn)用到工程后續(xù)的二次張拉及吊桿力調(diào)整工作中．通過實(shí)際工程得出該方法的識(shí)別誤差基本控制在5%之內(nèi)，滿足實(shí)際工程的需要，可廣泛用于新建橋梁吊桿初張拉后吊桿力的測試工作中．

關(guān)鍵詞:梁拱組合橋;吊桿力;頻率法;標(biāo)定試驗(yàn)

0引言

吊桿是拱橋的關(guān)鍵構(gòu)件之一，可謂是整座橋的“生命線”，吊桿力的大小不僅影響結(jié)構(gòu)的線性，還直接影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，故準(zhǔn)確測定吊桿力，保證吊桿力在合理的范圍是非常有必要的．對(duì)吊桿力的測定，頻率法為目前應(yīng)用最廣泛的方法，其原理是基于吊桿線性振動(dòng)理論，通過檢測吊桿的固有頻率來求解吊桿力．該方法具有應(yīng)用方便、操作簡單、可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)，但此方法的計(jì)算精度卻受到許多因素的影響:如吊桿的抗彎剛度、邊界約束情況、減震系統(tǒng)等．本文提出了一種綜合考慮上述各因素的吊桿力簡單識(shí)別方法，并通過實(shí)際工程驗(yàn)證了本方法的正確性．

1頻率法測定吊桿力常用計(jì)算方法

1)假定吊桿兩端鉸接，不計(jì)入吊桿的抗彎剛度。2)考慮兩端固接的邊界條件時(shí)，可以得出特征頻率方程。4)何偉［4］等人提出了復(fù)雜邊界條件下的吊桿張力測定方法，該方法考慮了吊桿兩端有彈性支撐，并考慮拱肋、系梁里設(shè)置的減振墊減振效應(yīng)以及拱肋、系梁附加質(zhì)量影響，然后推導(dǎo)出了吊桿自振頻率與吊桿張力的隱式表達(dá)式，該方法從理論上可準(zhǔn)確計(jì)算出吊桿張力大小．

2頻率法測試吊桿索力的影響因素

吊桿力能否被準(zhǔn)確識(shí)別由兩個(gè)方面決定:1)吊桿振動(dòng)頻率的準(zhǔn)確識(shí)別．2)吊桿的索力與頻率之間關(guān)系式的準(zhǔn)確性．隨振動(dòng)測試技術(shù)的發(fā)展，通過計(jì)算機(jī)處理分析振動(dòng)信號(hào)得到相應(yīng)的振動(dòng)頻率已相對(duì)容易．然而，目前吊桿振動(dòng)與吊桿力關(guān)系求解通常采用梁理論或弦理論，因吊桿的抗彎剛度、邊界條件、溫度等的影響極其復(fù)雜，這些因素的影響系數(shù)很難確定，故反映實(shí)際情況索力與頻率之間的關(guān)系式很難準(zhǔn)確的得出．

2．1吊桿抗彎剛度的影響

劉文峰［5］等人通過研究發(fā)現(xiàn)，無論是理論分析還是實(shí)測數(shù)據(jù)都表明剛度對(duì)索力的影響是比較明顯的，特別是短索，當(dāng)索長8．21m時(shí)，索力誤差達(dá)5．60%．毛亞娜［6］通過對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行研究，證明系桿拱橋中短吊桿的彎曲剛度的影響隨著吊桿長度的減小而增大，考慮其影響對(duì)提高測試精度是有益的．對(duì)于抗彎剛度的取值問題，文獻(xiàn)［5］用同等直徑的鋼柱作為吊桿的抗彎剛度，文獻(xiàn)［7］則用單根鋼絲的抗彎剛度之和作為整個(gè)吊桿的抗彎抗度，而實(shí)際上，由于吊桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式、外包層的包裹、鋼絲間的粘結(jié)程度、索力的大小、振動(dòng)形式等不確定因素的影響，吊桿的抗彎剛度介于上述兩個(gè)取值之間，具體的值將難以被準(zhǔn)確的識(shí)別［8］．

2．2邊界約束的影響

目前研究一般將吊桿兩端的邊界簡化為兩端鉸接或兩端固結(jié)進(jìn)而求得吊桿力與吊桿自振頻率之間的關(guān)系，而實(shí)際的吊桿約束是有一定彈性剛度的彈性約束［9］．何偉等人提出了復(fù)雜邊界條件下的吊桿張力測定方法，但由于公式中所涉及的參數(shù)過多，且很多參數(shù)如拱肋與系梁的等效質(zhì)量、等效剛度，減振墊對(duì)吊桿軸向等效剛度，吊桿邊界條件等均無法被準(zhǔn)確識(shí)別，故不能準(zhǔn)確測定吊桿張力．

2．3減震器系統(tǒng)的影響

考慮減震器對(duì)吊桿的影響，文獻(xiàn)［10］建議，采取選用L－Ld作為計(jì)算長度來計(jì)算拉索索力．文獻(xiàn)［11］結(jié)合有限元法、頻率法、牛頓插值法，繪制出三維剛度識(shí)別曲面，建立了考慮減震器作用的吊桿索力識(shí)別實(shí)用方法．而在實(shí)際工程中，由于施工工藝的影響，使得減震器對(duì)吊桿產(chǎn)生極其復(fù)雜的影響，即使同類型減震器對(duì)不同吊桿實(shí)測頻率的影響也存在很大區(qū)別，所以想要得到減震系統(tǒng)對(duì)吊桿頻率的準(zhǔn)確影響參數(shù)是相當(dāng)困難的．

3本文使用方法

綜上可知，受吊桿的抗彎剛度、邊界約束情況及減震系統(tǒng)等復(fù)雜因素的影響［12］，如果想得到反映實(shí)際情況的吊桿力計(jì)算公式可謂是難上加難．考慮以上因素，本文提出了一種提高吊桿力識(shí)別精度的實(shí)用方法，在使用千斤頂初次張拉吊桿時(shí)，每根吊桿都采用分級(jí)張拉，張拉值分別為初張目標(biāo)索力的20%、40%、60%、80%、100%，使用索力動(dòng)測儀測試千斤頂在分級(jí)持荷狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的吊桿基頻，然后使這些基頻與對(duì)應(yīng)的吊桿力進(jìn)行擬合，得到針對(duì)不同吊桿的兩者之間的關(guān)系式，這些關(guān)系式即可運(yùn)用到工程后續(xù)的二次張拉及吊桿力調(diào)整工作中．

3．1工程概況

以馬家壟特大連續(xù)梁拱組合橋?yàn)檠芯繉?duì)象，主梁采用單箱雙室變高度箱形截面，拱肋采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，吊桿采用PES(FD)7-61型低應(yīng)力防腐拉索．全橋共設(shè)15組雙吊桿，吊桿的順橋向間距為9m。

3．2現(xiàn)場試驗(yàn)方法的標(biāo)定

針對(duì)每一根吊桿，采用本文所述的方法，測出20%、40%、60%、80%目標(biāo)初張拉力下吊桿的基頻，與千斤頂所測分級(jí)吊桿力進(jìn)行擬合，得到兩者關(guān)系公式，然后測出100%張拉力下的基頻分別代入得到的公式中，得到吊桿力計(jì)算值，將此計(jì)算值與千斤頂力進(jìn)行校核比對(duì)．限于篇幅，本文僅列出了左幅D01A、D03A、D05A、D07A號(hào)吊桿的分級(jí)測試數(shù)據(jù)。

4結(jié)語

本文提出了一種提高吊桿力識(shí)別精度的實(shí)用方法:標(biāo)定試驗(yàn)法，并以馬家壟特大連續(xù)梁拱組合橋吊桿力識(shí)別為例，對(duì)本文提出的方法進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明:該方法能有效地識(shí)別吊桿力，識(shí)別誤差控制在5%以內(nèi)，滿足實(shí)際工程的需要．這種方法可廣泛用于新建橋梁吊桿初張拉后吊桿力的識(shí)別工作中．

參考文獻(xiàn):

［1］林元培．斜拉橋［M］．北京:人民交通出版社，2004．

［2］徐霞飛．考慮邊界條件影響的吊索索力估算與試驗(yàn)［D］．長沙:中南大學(xué)，2008．

［3］李國強(qiáng)，魏金波，張開瑩．考慮邊界彈性約束的索力動(dòng)力檢測理論與試驗(yàn)研究［J］．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2009，30(5):220-226．

［4］何偉，陳淮，王博，等．復(fù)雜邊界條件下基于頻率法的吊桿張力測定研究［J］．土木工程學(xué)報(bào)，2012，45(3):93-98．

［5］劉文峰，應(yīng)懷樵，柳春圖．考慮剛度及邊界條件的索力精確求解［J］．振動(dòng)與沖擊，2003，22(4):12-14，25．

［6］毛亞娜，劉世忠，葉丹．基于頻率法對(duì)系桿拱橋吊桿索力測試的分析［J］．蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29(1):124-128．

［7］孟少平，楊睿，王景全．一類精確考慮抗彎剛度影響的系桿拱橋索力測量新公式［J］．公路交通科技，2008，25(6):87-92．

［8］陳彥江，程建旗，閆維明，等．基于參數(shù)靈敏度分析的吊桿索力識(shí)別［J］．振動(dòng)與沖擊．2007，30(7):256-260．

［9］包儀軍．大跨度非對(duì)稱梁拱組合橋施工控制研究［D］．蘭州:蘭州交通大學(xué)，2016．

［10］王修勇，譚艷．斜拉橋拉索減震阻尼器對(duì)索力測量的影響研究［J］．振動(dòng)與沖擊，2008，27(11):80-82．

［11］單德山，董俊，劉昕玥，等．具有減震器的吊桿施工期索力識(shí)別［J］．中國公路學(xué)報(bào)，2015，28(8):31-39．

［12］王榮輝，薛禮建．矮塔斜拉橋索力測試方法研究［J］．中外公路，2007，31(2):116-120.

作者：王樹棟；丁明波 單位：蘭州交通大學(xué)