• 关注安普工程网
    微信扫一扫关注
    安普工程网

斜拉索索力测试方法

原作者: 朱尚清 来自: 检师学社 收藏 分享 邀请
 由于索力是斜拉桥拉索、悬索桥和系杆拱桥吊杆测试的关键参数,本文专门对拉索测试索力测试方法进行总结,期望对检测工程师有所帮助。
 一、拉索索力测试的方法有哪些?
 答:目前拉索索力测试的方法有:
 1、千斤顶张拉测试法
 千斤顶张拉测试法主要用于斜拉桥拉索、悬索桥和拱桥吊杆施工过程中的张拉力的控制和测量,在桥梁运营过程中也有少量采用此法进行测试,但测试过程极为困难和不便。千斤顶张拉测试法的测试原理:千斤顶张拉油缸中的液压和斜拉索的拉力有直接的关系,所以我们可以根据精密压力表或液压传感器测定油缸的液压,然后就可根据液压反推出索力。
 2、压力传感器测定法
 该方法一般与振动法联合使用,可作为对振动法测定索力结果的一种校核,已安装的传感器还可以在成桥后的运营阶段连续测定索力值,还适用于成桥后运营状态下的索力长期监控。压力传感器测定法的原理是永久安装压力传感器在斜拉索的锚固端或张拉端,传感器的感应锚头的压力与斜拉索的索力成一定的比例关系,所以可通过传感器感应锚头的压力来反算斜拉索的索力,此法测量结果精度高,而且索力在索中的位置明确。

 压力传感器测试法分为在施工中控制拉索索力和长期运营过程中测试拉索索力两类。在斜拉索采用先单根张拉后整体张拉时,压力传感器往往采用小型的压力传感器来测试单根张拉钢绞线张拉端锚头端的单根钢绞线的拉力,根据单根钢绞线拉力值来控制拉索索力的离散性。
 对于施工过程以及长期运营桥梁检测拉索索力通常采用在锚板和锚头之间安装大型的压力环来进行拉索索力的测试。
 3、电阻应变片测试法
 该方法属于早期测定索力的方法,其原理是直接在拉索上粘贴应变片,通过测量应变后,然后根据应变和应力之间的关系来直接求出索力。此法为早期测试拉索索力的方法,目前使用较少。
 4、磁通量测试方法
 磁通量法测索力的原理为:当给磁通量传感器通入电流时,在激磁线圈中会引起磁化力。根据电磁感应原理,就会在构件纵向产生磁场,进而在测量线圈中产生感应电压。当磁心的磁通量渗透变化时,输出电压也就会相应发生变化,所以,可通过输出的电压值,就可以测得磁心的外加力。
 5、频率测试法
 斜拉索在各种环境因素的作用下通常会激发起微小的振动,如果通过使用高灵敏度的拾振传感器及其相应的数据采集设备和分析软件,由结构的振动分析出若干阶自振频率,最后由索力与其自振频率、边界条件、刚度等的关系式通过频率来反算索力。该方法具有测定简单、方便、快捷、测试设备可重复使用等突出优点,成为了现阶段工程界最受欢迎的索力测量方法之一。
 (1)接触式测量
 接触式测量主要是给拉索的相应位置安装加速度传感器,通过环境或人工激振使斜拉索开始振动,再利用相应的数据采集仪器,识别拉索的振动数据,使用相关的软件对数据进行接收、分析、处理,最后得到斜拉索的振动频率,然后再根据频率与索力的关系式反算索力,采用此种方法得到的基频具有较高的精度,但是由于其在测量基频时需要进行复杂的布线,而且往往会因现场实际测试条件的限制,传感器常常不能安装在其合适的位置,所以这也会给测量结果造成一定的误差。
 (2)非接触式测量
 非接触式测量拉索的振动频率,是利用激光技术或毫米波雷达的远程检测方法。
 1)激光技术测试法
 通过激光发射和接收装置实时监测斜拉索的随机振动,并通过相应的程序分析出斜拉索的振动频率,从而根据索力与振动频率的关系式再反算出索力,此方法属于无损检测,不需布置传感器,又由于不需在拉索上进行繁琐的布线,所以它也是一种无线检测方法,比接触式测量方法方便,它也属于一种远程检测方法,所以特别是对于测试一些传感器难以安装的长索的振动频率时,应用此方法将变得极为方便,最后必须指出非接触式测量只能实现即时测量,不能对斜拉索进行长期的频率监测,所以它也有自己的局限性。
 2)毫米波雷达测试法
 微变形雷达是基于干涉测量技术实现斜拉桥、悬索桥和吊杆拱桥等线缆体系桥梁拉索、吊杆受力状态的一款检测设备。测量时,该产品无需在拉索或吊杆上安装任何辅助设施,离测量对象一定距离,发射微波信号,通过反射接收后的信号计算相位,通过两次发射相位差来测量拉索或吊杆的振动时程曲线,然后进行频谱分析计算拉索索力(见图2)。毫米波雷达测试索力不需要在拉索上安装测量装置,其采用非接触测量方式,在雷达视场范围内能实现多根拉索同时测量,测试效率高。
 二、各种拉索索力测试方法的适用范围?
 答:根据拉索索力测试原理及使用条件现对斜拉索索力测试测试方法的使用条件总结如下:
 (1)斜拉桥施工控制阶段
 斜拉桥施工控制阶段常用的索力控制方法为:千斤顶张拉控制法、压力传感器测试法、频率测试法等方法。其中最常使用的方法为千斤顶张拉控制法,在施工过控制中常采用频率法进行测试。压力传感器测试法中小型的压力传感器通常平行钢绞线拉索体系中应用,压力传感器用于钢绞线拉索单根索力离散性的控制;而压力环则用于斜拉桥拉索整体张拉时拉索的索力控制,则后期运营中安装的压力环仍可用于拉索索力的测试。
 但压力传感器测定法现在还存在以下缺陷未能解决:(1)压力传感器的造价高,其自身质量也很大,所以会给施工造成一些不便。(2)测量的索力值具有一定的局限性,它只能代表索头的张力,不能代表整索的实际索力值。特别是如果在张拉过程中发生拉索在某位置被卡住的情况时,测量结果会出现端头索力很大,而拉索中部索力却较小的情况,此时若用此方法会得出错误的测量结果,并且这种情况在斜拉索的张拉过程中并不少见。特别是成桥后拉索如果安装上阻尼减振装置后,这种方法所测索力值的误差将会更大。况且现阶段压力传感器的耐久性还未在实际工程中得到有效验证。所以,这种方法虽然测定的精度较高,但由于其还存在以上缺陷,因而此法往往要和振动法联合使用,作为对振动法测试结果的校对,有时也只能在特定场合和特定的某根拉索下使用。
 (2)桥梁运营阶段
 桥梁运营阶段桥梁拉索索力测试的方法有磁通量法、压力传感器法(压力环)、频率法等。压力传感器法需要在施工过程中在锚板和锚头之间安装压力环,压力环无法在施工后安装,因此只有施工中安装压力传感器的拉索后期运营过程中才能使用该法进行拉索索力测试。由于该法测试的为拉索锚端的压力值,考虑到上、下锚端张拉力以及拉索垂度影响等,测试力值与中部索力有一定的偏差,因此压力传感器法在后期运营中常与平率测试法配合使用。
 磁通量测试法测试拉索索力同样需要安装磁通量传感器,该方法需要在拉索中安装小型电磁传感器用于磁化拉索材料,但不会影响拉索的力学和物理特性。该方法的使用条件是必须安装磁通量传感器才能进行拉索索力测试。该方法在国外使用比较广泛,但在国内斜拉桥上使用较少。
 频率法是运营阶段拉索索力测试常用的方法。利用频率推算索力的过程中忽略了拉索抗弯刚度的影响,因此对于细长比极小的拉索,边界条件对索力的影响不大采用频率法推算索力的精度较高。对于一些特殊的(较粗、不太长)的拉索,边界条件的影响较大、拉索抗弯刚度的影响不可忽略,因此采用频率法推算的拉索索力难以真实反映真实的索力。
 综上所述,在桥梁运营阶段拉索索力测试的方法以频率法为主,在安装压力传感器和磁通量传感器的桥梁才能使用压力传感器法和磁通量法进行索力测试,但也常与频率法配合使用。

鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋
该文章已有0人参与评论

请发表评论

全部评论

粉丝1 阅读217 回复0
上一篇:
BDI结构监测系统在导管架平台监测中的应用发布时间:2019-02-12
下一篇:
桥梁裂缝检测技术分析发布时间:2019-03-12
热门推荐
阅读排行榜

微信扫描二维码

关注安普工程网公众号

安普工程技术交流群交流Q群:809721097

400-881-9196

安普客服(服务时间 9:00~18:00)

安普QQ客服
地址:武汉市洪山区邮科院路880号
电邮:jiangzhen@anpu-best.com
移动电话:15827610297

Powered by Discuz! X3.4© 2001-2013 Comsenz Inc.( 鄂ICP备17021504号-2 )

安普工程网是一个土木工程行业从业者互动交流的监测网站