斜拉橋索力測試方法介紹(shào)
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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索力測試無論是在斜拉(lā)橋的建設過程中(zhōng)還是在其日常維(wéi)護檢測中都具有舉(jǔ)足輕重的地位。索力是(shì)否處在合理的範圍內將直接影響(xiǎng)結(jié)構的整體受力狀態和(hé)線形的平(píng)順程度(dù),所以對拉索的索力進行定時的(de)測試是斜拉橋、下承式拱橋和懸索橋等帶索橋梁日常維(wéi)護的重要內容。
經實(shí)踐驗證,進行索力測試時,不(bú)同的測(cè)試方法和不同的工程也存在較大的差異,這是由(yóu)於不同的索力測試方(fāng)法所需的計算參數不能(néng)準確測定,不同工程也因其具有自(zì)身特點和各異的環境(jìng)因素所致(zhì)。索力測試前必須選定合適的測(cè)試方法,考慮到影響測試(shì)精度的各種因素,例如影響振動法測試(shì)精度的因(yīn)素有:儀器、計算模式、邊界條件、索長(zhǎng)、外界環境、斜度以(yǐ)及垂度等。當這些因素在索力(lì)測試時如果處理不當則會對測試結果造成不小的誤差。所(suǒ)以,對不同的(de)索力測試方法及其影響因素進行分析顯(xiǎn)得格(gé)外重(chóng)要。
索力測試方法
01千斤頂壓力表測定法(fǎ)
現階段斜拉橋(qiáo)的施(shī)工(gōng)現場,斜拉索(suǒ)均使用千斤頂張拉,其原理為:千斤頂張拉油缸中的液壓和斜拉索的拉力(lì)有直接的關係,所(suǒ)以我們可以根據精密壓力表或液壓傳感器測定油缸的液壓,然後就(jiù)可根(gēn)據(jù)液壓反推出索力。但此法現階段還存在以下缺陷:
(1)當拉(lā)索安裝完成後,若還想用此法來測(cè)試索力將會變的十分困難和不便,工程量也很大。
(2)千(qiān)斤頂在張拉過程中對拉索(suǒ)的錨杆螺紋會產生很(hěn)大的損害。
(3)此法所得到的索力值隻能代表張拉端的局部(bù)索力,不能(néng)代表(biǎo)整根拉索的索力大小。
(4)在(zài)測(cè)試之前需要事先標定,如果標定粗糙,誤(wù)差將會很難控(kòng)製。
02壓力傳感(gǎn)器測定法
該方法一般(bān)與(yǔ)振動法聯合使用,可作為對振動(dòng)法測定索力結果的一種校核,已安裝的傳感器還可以在成橋後的運營階段連續測定(dìng)索力值,還適用於成橋(qiáo)後運營狀態下的(de)索力長期監控。壓力傳感器測定法的原理是永久安裝壓力(lì)傳感器在斜拉索的錨固端或(huò)張拉端,傳(chuán)感器的感應錨頭的壓力與斜拉索的索力成一定的比例關係(xì),所以可通過傳感器感應錨頭的壓力來反算斜拉索的索力(lì),此法測量結果精(jīng)度高,而且索(suǒ)力在索(suǒ)中(zhōng)的位置明確。
但壓力傳感器測定法現在還存在(zài)以(yǐ)下缺陷未能解決:(1)壓(yā)力傳感(gǎn)器的造價高,其自身質量(liàng)也很(hěn)大,所以會給施工造成一些不便。(2)測量的索力值具有一定的局限性,它隻能代表索頭的張力,不能代表整索的實際索力值。特(tè)別是如果在張拉過程中發生(shēng)拉(lā)索在某位置(zhì)被卡住的情況時,測量結果會出現端頭索力很大,而拉索中部索力卻較小的情況,此時若用此方法會得出(chū)錯誤的測量結(jié)果,並且這種情況在斜拉索(suǒ)的張拉過程中並不(bú)少見。特別是成(chéng)橋後拉索如果安裝上(shàng)阻尼減振(zhèn)裝置後,這種方(fāng)法所測索力值的誤差將會更大。況且現階段壓力傳感器的耐久性還未在實際工程中得到有(yǒu)效驗證。所以,這種方法雖然測定的精度較高,但由(yóu)於其(qí)還存(cún)在以上缺陷,因而此法往往(wǎng)要和振動法聯合(hé)使(shǐ)用,作為(wéi)對振(zhèn)動法測試結果(guǒ)的校對,有時也隻能在特定場合和特(tè)定的某(mǒu)根(gēn)拉索下使用。
03電阻應變片(piàn)測定法
該方法(fǎ)屬於早期測定索力的方法,其原理是直接在拉索上粘貼應(yīng)變片,通過測量應變後,然後根據應變和應力之間的(de)關係來直接求出索力。由於此方法(fǎ)存在以下缺陷:
1)應變片不易(yì)防護,貼片存活率低;
2)因拉索張拉後伸長量較大,零點的選定(dìng)需要十分慎(shèn)重,否則(zé)容易超過量程範圍。因以(yǐ)上缺陷現階段此方法已經較少使用。
04磁通(tōng)量測定法
磁通量法測索力的原理為:當給(gěi)磁通量(liàng)傳感器通入電流時,在激磁線(xiàn)圈中會引起磁(cí)化力。根據電磁感應原理(lǐ),就會在構件縱向產生磁場,進而在測(cè)量線圈中產生感應電壓。當磁心的磁通量滲(shèn)透變化時,輸出電壓也就會相應發生(shēng)變化,所以,可通過輸出的電壓值(zhí),就可以測得磁心的外加力。
05振動頻率測定法
斜拉索在各種環境因素的作用下通常(cháng)會激發起微小的振(zhèn)動,如果通過使用高靈敏度的拾振傳感(gǎn)器及其相應的數據(jù)采集設(shè)備和分(fèn)析軟(ruǎn)件,由結構的振動分析出若幹階自振頻率,最後由索力與其(qí)自振頻率、邊界條件、剛度等的關係式通過頻率來反算索力。該方法具有測(cè)定簡單、方便、快捷、測試設備可重複使用(yòng)等突出(chū)優點,成為了現階段工程界最受歡迎的索力測量方法之一。其頻率的測定方法有(yǒu)接觸式測量和非接觸式測量兩種。
(1)接觸(chù)式測量
接觸式測量主要是給拉索的相應位置(zhì)安裝加速度傳感(gǎn)器,通(tōng)過環境或人(rén)工激振使斜拉索開始振動,再(zài)利用相應(yīng)的數據采集儀器,識別拉索的振動數據,使用(yòng)相關的軟件對數據進行接收、分析(xī)、處理,最後(hòu)得到斜拉索的振動頻率,然後再根據頻率與索力的關(guān)係式反算索(suǒ)力,采用此種方法得到的基(jī)頻(pín)具有(yǒu)較高的精度(dù),但是由於其在測量基頻時需要進行複雜的布線(xiàn),而且往往會因現(xiàn)場實際測試條件的限製,傳感(gǎn)器常常不能(néng)安(ān)裝在(zài)其合適的位置,所以這也會給測量結果造成一(yī)定的誤差。
(2)非接觸式測量
非接觸式測量拉(lā)索的振動頻率,是利用激(jī)光技術的遠程檢測方法,通過激光(guāng)發射和接收裝(zhuāng)置實時監測斜拉索的隨機振動,並通過相應的程序分析出(chū)斜拉索的振動頻率,從而根據索力與振動(dòng)頻率的關係式再反算出索力,此方法屬(shǔ)於(yú)無損檢測,不(bú)需布(bù)置傳感器,又由於不(bú)需在拉索上(shàng)進行繁瑣(suǒ)的布線(xiàn),所以它也是一種無(wú)線檢測方法,比接觸式(shì)測量方法方(fāng)便,它也屬於一種遠程檢(jiǎn)測方法,所以特別是對於測(cè)試一些傳感器難以安(ān)裝的長索的振動頻率時,應用此方法將變得極為方便,最後必須指出非接觸式測量隻能實現即時測量(liàng),不能對斜拉索進行長期的頻率監(jiān)測,所以它也有自己的局限性。
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