[发明专利]系杆拱桥吊杆的索力测试及其施工控制方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁检测及施工监控技术领域，具体涉及一种系杆拱桥吊杆的索力测试及其施工控制方法。

背景技术

系杆拱桥是一种由系梁、拱肋与吊杆组成的外部静定、内部超静定的梁拱组合体系，系杆拱桥吊杆的索力大小是评价该类桥梁使用状况的一个重要指标，索力的分布是否合理，将直接影响到系杆拱桥结构的线形及内力分布的均匀性，因此，对吊杆索力测定的精确与否直接关系到施工控制的顺利实施和桥梁在运营期间的准确监测。

目前，常用的索力测试方法有压力传感器法、磁通量法以及频率法等。其中，频率法是利用吊杆的索力与振动频率之间的确定性关系，通过实测吊杆的振动频率来计算分析其索力。上述频率法测定索力的力学原理是基于弦振理论，进而求解均匀弦的自由振动微分方程，工程中常常采用下面的公式(a)近似计算吊杆索力T：

T＝Kf²  (a)

其中，f为所测吊杆振动的一阶频率，K＝4ωL²/g，L为所测吊杆的计算长度，ω为所测吊杆单位长度的索重，g为重力加速度。在测试某一吊杆的索力时，通常的做法是，采用张拉千斤顶将该吊杆张拉至某一给定的拉力T₀，在保持T₀恒定的情况下测定该吊杆的一阶频率f₀，将T₀与f₀代入到公式(a)中反算出吊杆的计算长度L₀，在该吊杆此后的索力测试过程中，将测得的一阶频率f_i，连同计算长度L₀代入公式(a)中求解索力T_i。但是，采用上述方法测试吊杆索力时，忽略了索体抗弯刚度对索力测定的影响，通过给定张拉力T₀、一阶频率f_i，并结合公式(a)一次求出吊杆计算长度L₀的方法会带来较大的偶然误差，甚至会得出错误的结果，失去索力测定的意义。因此，如何减小索力测定过程中的偶然误差，更为简便地考虑索体抗弯刚度对索力测量的影响是系杆拱桥设计和施工过程中的关键问题之一。

发明内容

针对现有系杆拱桥吊杆的索力测试方法，未考虑索体抗弯刚度对索力测量的影响，导致测定误差大的问题，本发明提供了一种系杆拱桥吊杆的索力测试及其施工控制方法，索力测试操作方便、偶然误差小、且精度较高，以实现吊杆索力的精确测试，从而保证施工质量。

本发明解决其技术问题所采用的系杆拱桥吊杆的索力测试方法，步骤如下：

步骤一：将所述吊杆的顶端固定于所述系杆拱桥的拱肋上，所述吊杆的底端连接张拉千斤顶，对所述吊杆进行分级张拉，测量并记录所述吊杆在i级张拉力T_i作用下对应的一阶频率f_i，i为整数，且i≥1；

步骤二：将所述步骤一测得的张拉力T_i和对应的一阶频率f_i分别代入公式一：

T＝Kf²-b  (一)

其中，K为与所述吊杆计算长度、线密度相关的参数，b为与所述吊杆索体抗弯刚度相关的参数；

步骤三：对经所述步骤二得出的方程式进行线性回归分析，并通过线性回归方程计算得出所述吊杆对应的索力计算参数K和b；

步骤四：初步张拉施工结束后，将所述吊杆的底端锚固于所述系杆拱桥的系梁上，并进行索力调整，实测所述吊杆的一阶频率f，通过所述公式一和所述吊杆对应的参数K和b计算得出所述吊杆的索力T，判断此时索力T是否达到目标值，未达目标值时，对所述吊杆继续进行张拉，直至其索力T达到目标值。

优选的，所述步骤一中采取4级张拉，经步骤三得出所述吊杆对应的参数K和b的计算公式二：