專利名稱：部分斜拉橋拉索鋼絞線張力測試方法
技術領域：
本發明涉及一種部分斜拉橋拉索鋼絞線的張力測試方法。
背景技術：
鋼索作為一種受拉構件使用，不但可以充分發揮高強度材料的使用效率，同時可 方便橋梁的設計和施工。鋼索自1883年首次在美國Brooklyn橋梁中使用以來，已廣泛應 用于拱橋、斜拉橋和懸索橋結構。部分斜拉橋由于塔身截面較小，拉索采用分絲管的形式穿 過橋塔，每根分絲管穿一根環氧鋼鉸線。環氧鋼絞線采用逐個張拉的方法施工，張拉完成后 通過索夾連接成整體并套上外防護套筒。因此，這種短拉索的彎曲剛度及邊界條件對拉索 結構基頻影響明顯，且各鋼絞線之間的張力很不均勻。拉索張力(通常稱為索力)是評估橋梁力學性能的重要依據，準確了解索力是確 保橋梁結構使用安全和延長橋梁使用壽命的前提。目前，國內外常用的索力測定方法主要 有壓力傳感器法、液壓千斤頂法、振動頻率法、磁通量法等幾種。振動頻率法是根據索力和 自振頻率之間關系，從自振頻率(通常是基頻)實測結果求得張力的方法。采用精密的拾 振器，在環境振動下記錄時程數據，經過濾波、放大和頻譜分析得到其自振頻率，進而推算 得到索力。這種方法具有操作方便、成本低及適合日常檢測等優點，是目前應用最為廣泛的 一種索力測試技術。采用振動頻率法測試索力，應具有明確的邊界條件、結構剛度和質量參數。而部分 斜拉橋拉索的環氧鋼絞線之間是靠兩端的索夾捆綁在一起的，拉索長度相對較短，不能忽 略彎曲剛度和邊界約束條件對自振頻率的影響，但目前傳統的測試方法對拉索鋼絞線的彎 曲剛度均難以精確識別，導致振動頻率法測試拉索鋼絞線張力的精度不高。因此需要研究 合理的索力測試方法，提高測試精度，以滿足實際工程安全管理的需要。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種部分斜拉橋拉索鋼絞線張力測試方法。為 此，本發明采用以下人為模擬邊界條件的技術方案在部分斜拉橋拉索鋼絞線中固定一段長度的鋼絞線，通過測試該段鋼絞線的基頻 以及彎曲剛度，根據該段鋼絞線的基頻、彎曲剛度、長度、質量參數，按照考慮彎曲剛度影響 的索自由振動計算理論，推算拉索鋼絞線的張力；所述基頻的測試過程包括以下步驟(1)、選取部分斜拉橋拉索鋼絞線中一段長度的鋼絞線作為測試段，對其兩端用剛 性梁固定，使測試段鋼絞線的兩端邊界條件明確；(2)、采用加速度傳感器及配套的采集儀測量測試段鋼絞線的基頻。在采用以上技術方案的基礎上，可以采取進一步的方案(1)、選取一段張力已知的鋼絞線，其截面積、材質與所述測試段鋼絞線相同，對其 兩端用剛性梁進行固定，固定長度與所述測試段鋼絞線相同；(2)、采用加速度傳感器及配套的采集儀測量這段鋼絞線的基頻；
(3)、根據已知張力條件反算出該張力已知段鋼絞線的彎曲剛度，并將其作為部分 斜拉橋拉索測試段鋼絞線的彎曲剛度。采用本發明的技術方案，可得到高精度的鋼絞線張力測試結果，而且測試過程方 便，滿足部分斜拉橋拉索鋼絞線施工過程以及運營期間的張力測試需要。
圖1為本發明在測試中所采用的邊界固定裝置的結構示意圖。
具體實施例方式本發明所提供的測試方法利用部分斜拉橋拉索鋼絞線中的一段鋼絞線作為測試 段鋼絞線，測試該段鋼絞線的基頻以及彎曲剛度，根據該段鋼絞線的基頻、彎曲剛度、長度、 質量參數，按照考慮彎曲剛度影響的索自由振動計算理論，推算部分斜拉橋拉索鋼絞線的 張力；所述基頻的測試過程包括以下步驟(1)、選取部分斜拉橋拉索鋼絞線中任意一段長度的鋼絞線作為測試段鋼絞線，通 過兩端之間連接剛體的方法使測試段鋼絞線的兩端固定；(2)、采用加速度傳感器及配套的采集儀測量測試段鋼絞線的基頻。所述彎曲剛度測試過程包括以下步驟(1)、選取一段無張力作用的鋼絞線，對其兩端用人為邊界進行固定，其長度、截面 積和材質和所述測試段鋼絞線相同；(2)、采用加速度傳感器及配套的采集儀測量這段鋼絞線的基頻；(3)、根據已知張力條件(如零張力時)反算出測試段鋼絞線的彎曲剛度。參照圖1，本實施例采用下述裝置對測試段鋼絞線1的兩端11、12固定。該裝置包括條狀剛體2以及鋼絞線連接器31、32，所述鋼絞線連接器31、32固定在 條狀剛體2上并分別用于和測試段鋼絞線的兩端連接，以對測試段鋼絞線兩端固定。條狀剛體2可采用鋼梁，附圖標號4為振動傳感器，它采用加速度傳感器，比如東 華電子儀器廠生產的DH301型電容式三向傳感器，并用DH5901手持式動態信號測試分析儀 5進行采集和分析。根據鋼絞線兩約束邊界之間的計算長度1、截面參數(單位長度質量m、 截面抗彎剛度EI和截面積A)從頻率實測值f推算鋼絞線的張力T。根據鋼絞線兩約束邊界之間的計算長度1、截面參數(單位長度質量m、截面抗彎 剛度EI和截面積A)從頻率實測值f推算鋼絞線的張力T。下面闡述根據頻率推算張力的計算理論。考慮彎曲剛度影響的鋼絞線自由振動方程為
權利要求
1.部分斜拉橋拉索鋼絞線張力測試方法，其特征在于它利用人工模擬邊界的方法測試 部分斜拉橋拉索鋼絞線的張力所述方法在部分斜拉橋拉索鋼絞線中固定一段長度的鋼絞線，通過測試該段鋼絞線的 基頻以及彎曲剛度，根據該段鋼絞線的基頻、彎曲剛度、長度、質量參數，按照考慮彎曲剛度 影響的索自由振動計算理論，推算部分斜拉橋拉索鋼絞線的張力；所述基頻的測試過程包 括以下步驟(1)、選取部分斜拉橋拉索鋼絞線中一段長度的鋼絞線作為測試段，對其兩端用剛性梁 固定，使測試段鋼絞線的兩端邊界條件明確；O)、采用加速度傳感器及配套的采集儀測量測試段鋼絞線的基頻。
2.如權利要求1所述的部分斜拉橋拉索鋼絞線張力測試方法，其特征在于所述彎曲剛 度測試過程包括以下步驟(1)、選取一段張力已知的鋼絞線，其截面積、材質與所述測試段鋼絞線相同，對其兩端 用剛性梁進行固定，固定長度與所述測試段鋼絞線相同；(2)、采用加速度傳感器及配套的采集儀測量這段鋼絞線的基頻；(3)、根據已知張力條件反算出該張力已知段鋼絞線的彎曲剛度，并將其作為部分斜拉 橋拉索測試段鋼絞線的彎曲剛度。
全文摘要
本發明提供一種部分斜拉橋拉索鋼絞線張力測試方法，在部分斜拉橋拉索鋼絞線中固定一段長度的鋼絞線，通過測試該段鋼絞線的基頻以及彎曲剛度，根據該段鋼絞線的基頻、彎曲剛度、長度、質量參數，按照考慮彎曲剛度影響的索自由振動計算理論，推算拉索鋼絞線的張力。本發明可得到高精度的鋼絞線張力測試結果，而且測試過程方便，滿足部分斜拉橋拉索鋼絞線施工過程以及運營期間的張力測試需要。
文檔編號G01L5/04GK102121858SQ20101059708
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者孫良鳳, 申永剛, 謝旭 申請人:浙江大學