頻率法測(cè)試拱橋吊桿索力的試驗(yàn)研究.pdf

1、頻率法測(cè)試拱橋吊桿索力是一種間接測(cè)量法,通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)吊桿自振頻率,然后根據(jù)頻率與索力間的理論公式計(jì)算出吊桿索力,多應(yīng)用于成橋后的吊桿索力檢測(cè)工作。國(guó)內(nèi)外存在大量理論推導(dǎo)后的索力計(jì)算公式,但在實(shí)際工程應(yīng)用中,尤其是短吊桿索力測(cè)試,誤差較大。
　　本文針對(duì)以上情況,以提高拱橋短吊桿索力測(cè)試計(jì)算公式精確程度為目標(biāo),開展吊桿頻率測(cè)試與索力計(jì)算的室內(nèi)相似試驗(yàn)研究,基于梁振動(dòng)理論鉸接邊界條件的解析解,提出了適用于實(shí)橋短吊桿索力測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)公式,

2、并通過既有拱橋短吊桿索力測(cè)試對(duì)其精確程度進(jìn)行了實(shí)際工程的驗(yàn)證。本文主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　(1)頻率法計(jì)算吊桿索力基本原理綜述。在分析了弦模型和梁模型解析解的基礎(chǔ)上,認(rèn)為實(shí)際工程拱橋短吊桿索力計(jì)算應(yīng)采用考慮剛度影響的梁模型,但吊桿兩端的錨固邊界條件是介于鉸接和剛接之間。
　　(2)拱橋吊桿振動(dòng)特性數(shù)值分析。通過2組共14個(gè)Ansys模型的數(shù)值分析,分別研究了吊桿長(zhǎng)細(xì)比、兩端邊界條件對(duì)吊桿自振頻率的影響。結(jié)果表明,吊桿長(zhǎng)

3、細(xì)比越小,兩端邊界條件對(duì)吊桿自振頻率的影響越大,索力計(jì)算結(jié)果誤差也更大。
　　(3)吊桿索力測(cè)試室內(nèi)試驗(yàn)裝置開發(fā)。基于實(shí)際工程調(diào)研,設(shè)計(jì)了一套頻率法測(cè)試吊桿索力的室內(nèi)試驗(yàn)裝置,實(shí)現(xiàn)了裝置頻率與拱橋頻率接近,滿足了試驗(yàn)吊桿與拱橋吊桿長(zhǎng)細(xì)比一致,室內(nèi)試驗(yàn)條件符合實(shí)際工程要求。
　　(4)頻率法測(cè)試吊桿索力室內(nèi)試驗(yàn)。開展了三根不同長(zhǎng)度拱橋吊桿的振動(dòng)試驗(yàn)研究,提出基于梁振動(dòng)理論的吊桿索力計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式,并對(duì)比了三組文獻(xiàn)索力計(jì)算公式的精

4、確程度。結(jié)果表明,當(dāng)?shù)鯒U長(zhǎng)細(xì)比接近102至167之間時(shí),本文提出的索力計(jì)算公式和經(jīng)典梁理論公式相比,計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際值。同時(shí),基于室內(nèi)試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果,提出不同索力計(jì)算公式的適用范圍。
　　(5)頻率法測(cè)試吊桿索力工程驗(yàn)證。以奉化徐家渡大橋?yàn)楣こ虒?shí)例,通過橋上七根吊桿的振動(dòng)試驗(yàn),研究了本文公式與文獻(xiàn)三組索力計(jì)算公式的精確程度。結(jié)果表明,當(dāng)?shù)鯒U長(zhǎng)細(xì)比接近123至150之間時(shí),本文提出的索力計(jì)算公式精確度更高。同時(shí),工程驗(yàn)證結(jié)果