摘 要

拉索是一种高效地承受拉力的结构构件,索作为一种柔性构件,有着与刚性构件不同的受力特性,具有以下几个特点:没有抗压刚度,只能承受拉力,几何非线性,松弛和应力损失0.在大型结构的健康监测中,对桥梁拉索索力的测量至关重要.因为桥梁拉索的受力与工作状态是直接反映桥梁是否处于正常运营的重要标志之一.在建桥过程中,必须对桥梁拉索索力和桥梁内力进行监测和优化,成桥后也需对拉索进行复测以了解拉索的工作状态.因此,准确测定桥梁拉索的索力具有重要的实际意义.

斜拉索是斜拉桥的重要组成构件,索将桥跨的重量及桥上绝大部分活荷载通过自身张力传递给索塔。通过对拉索索力的准确量测可以了解斜拉桥的内力分布,从而调整结构的整体对称性及整体的抗变形能力。索力测量对斜拉桥的施工及成桥后的健康检测都有十分重要的意义。

索力测试是掌握斜拉桥等带索结构物力学状态的重要环节，拉索索力的变化将直接影响到结构物的整体受力状态和线形的平顺程度。在役带索结构物的索力测试也是确保其安全运营的关键步骤。 本文以斜拉桥的索力测试为主要研究对象，通过国内外资料调研，选中振动频率测索力的方法进行深入研究。本文首先介绍了影响频率法测试结果的各种因素如抗弯刚度、边界条件、垂度、温度、减振器等，并介绍了现阶段减小各种因素的相应措施，对斜拉桥施工具有一定的指导意义。

目前常用拉索索力的测试方法有：千斤顶法、压力传感器法、磁通量法和振动法。千斤顶法和压力传感器法适用于施工阶段；磁通量法是一项非接触无损新技术，但目前技术还不很成熟，在国内应用较少；对于已建成的桥梁，振动法以其快速、无损、方便、可重复而得到广泛运用。

本文以天门河陆羽大桥的索力测试为主要研究对象，选中振动频率测索力的方法进行深入研究。本文首先介绍了影响频率法测试结果的各种因素如抗弯刚度、边界条件、垂度、温度、减振器等，并介绍了现阶段减小各种因素的相应措施;利用振动法的索力计算公式计算拉索的索力。

关键词：拉索索力、索力测试、测试方法、天门河陆羽大桥

ABSTRACT

Cable is a kind of efficiently under tension structures, as a kind of flexible components, has the stress characteristics of different from rigid member has the following features: no compressive stiffness, can only sustain tension, geometric nonlinearity, and stress relaxation loss 0. In health monitoring of large structures, the cable force measurement of the bridge is very important. Because of the stress of the bridge cable and working state is directly reflect whether the bridge is in normal operation of one of the important marks. In the process of the bridge, should be carried out on the internal forces of the bridge cable force and the bridge monitoring and optimization of a bridge after also need to know about retest lasso to lasso working condition. Therefore, the accurate determination of bridge cable hanger forces have important practical significance.

Cable-stayed bridge is an important component of the stay cables, cable will weight and the bridge of the bridge across the vast majority of live load tension to the cable tower by itself. Through the accurate measurement of the cable force can understand the internal force distribution of cable-stayed bridge, so as to adjust the structure of the overall symmetry and the overall ability of resistance to deformation. After cable force measurement of the cable-stayed bridge construction and bridge health detection has very important significance.

The completed test is cable-stayed bridge with cable structures such as an important part of the state of material science, cable force change will directly affect the overall structure stress and the degree of smooth line. The completed with cable structures in service of the key step in the test is to ensure the safety operation. Based on the test cable force of cable-stayed bridge as the main research object, through investigation and research at home and abroad, selected to conduct the thorough research to the vibration frequency of cable force measurement method. This article first introduces the impact frequency method of test results of various factors, such as bending stiffness, boundary conditions, sag, temperature, shock absorber, etc., and introduces the present factors reduce the corresponding measures, the cable-stayed bridge construction has a certain guiding significance.

Current methods of test of cable force are: jack, pressure sensor, magnetic flux method and vibration method. Jack and pressure sensor method is suitable for the construction phase; Flux method is a new non-contact nondestructive technique, but the technology is still not very mature, less in the domestic application; For Bridges have been built, the vibration method for its fast, nondestructive and convenient, repeatable and widely used.

Based on the cable force test of tianmen liu yu river bridge as the main research object, selected to conduct the thorough research to the vibration frequency of cable force measurement method. This article first introduces the impact frequency method of test results of various factors, such as bending stiffness, boundary conditions, sag, temperature, shock absorber, etc., and introduced the corresponding measures to reduce all kinds of factors at present stage; Using the method of vibration of cable in the cable force calculation formula of cable force.

Keywords: pull the cable force；cable force test；the test method；Liu yu tianmen river bridge

目录

第1章 绪 论 8

1.1引言 8

1.2 论文研究目的和意义 8

1.3和本课题相关的斜拉桥国内外现状 9

1. 4本文研究的主要内容 12

第2章 桥梁拉索索力测试 13

2.1 引言 13

2.2桥梁拉索索力测定方法综述 13

2.2.1千斤顶压力表测定法 14

2.2.2压力传感器测定法 14

2.2.3磁通量法 14

2.2.4声发射技术 15

2.2.5电阻应变片测定法 15

2.2.6振动法 15

2.3各种测试方法的优缺点 16

2.4桥梁拉索索力测试 17

2.4.1 基本原理 17

2.4.2吊杆索力测试 18

2.4.3测试仪器 18

2.4.4测试系统的精度 18

2.5小结 19

第3章 天门河陆羽大桥实例测试分析 20

3.1天门河陆羽大桥情况简介 20

3.2天门河陆羽大桥索力测试结果 21

3.2.1 吊杆时程曲线和频率图 21

3.2.2 天门河陆羽大桥索力结论表 27

第4章 桥梁拉索索力影响因素分析 29

4.1激励方式的选取 29

4.2传感器安装位置的确定 29

4.3弯曲刚度的影响 29

4.4附加质量的影响 30

4.5温度的影响 31

4.6其它因素的影响 32

第5章 结论与展望 33

5.1主要结论 33

5.2展望 33

参考文献 34

致 谢 34

第1章 绪 论

1.1引言

索力测试是索承重桥梁从施工到运营及养护阶段经常要做的一项重要工作。斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,拉索受力的大小、变化和分布是评估桥梁受力状态的重要依据,因此拉索的索力测试十分重要。目前国内工程实践中主要采用频率法进行索力测试,在准确性方面存有疑议,所以有必要对索力测试方法进行进一步的研究。主要内容包含以下几个方面: (1)概括介绍了拉索的工程特性,并且通过分析索力测试方法的研究现状,总结了目前在理论和应用方面存在的主要问题。 (2)重点分析了频率法测索力的基本原理,详细研究了拉索面内外振动是否耦合、垂度、边界条件等因素对拉索索力与频率关系的影响。 (3)为了在实际测试中准确获得拉索的频率数据,分别对传感器的布置、激励位置和频率分辨率进行了研究,在此基础上进一步研究了索力与测试频率之间的相互关系。

1.2 论文研究目的和意义

桥梁是道路的重要组成部分，在不断的发展。古代桥梁在17世纪以前，一般是用木、石材料建造的，并按建桥材料把桥分为石桥和木桥。石桥　石桥的主要形式是石拱桥，如建于公元816～819年的宝带桥。木桥　早期木桥多为梁桥，如秦代在渭水上建的渭桥，即为多跨梁式桥。1857年由圣沃南在前人对拱的理论、静力学和材料力学研究的基础上，提出了较完整的梁理论和扭转理论。这个时期连续梁和悬臂梁的理论也建立起来。19世纪末，弹性拱理论已较完善，促进了拱桥发展。20世纪20年代土力学的兴起，推动了桥梁基础的理论研究。近代桥梁按建桥材料划分，除木桥、石桥外，还有铁桥、钢桥、钢筋混凝土桥。20世纪30年代，预应力混凝土和高强度钢材相继出现，材料塑性理论和极限理论的研究，桥梁振动的研究和空气动力学的研究，以及土力学的研究等获得了重大进展。从而，为节约桥梁建筑材料，减轻桥重，预计基础下沉深度和确定其承载力提供了科学的依据。现代桥梁按建桥材料可分为预应力钢筋混凝土桥、钢筋混凝土桥和钢桥。

进入新的世纪以来,随着我国经济建设和对外开放的迅速发展,桥梁技术的不断进步和人们对桥梁美学因素的要求,促进了拉索结构桥梁建造技术的快速发展.拉索作为一种高效地承受拉力的结构构件,广泛地应用于桥梁工程中,包括斜拉桥,悬索桥,拱桥等.这些桥梁结构以整体刚度及抗风性能好,造型优美,建设相对容易等特点而成为现代桥梁工程中发展最快,最具有竞争力的桥型.随着桥梁建设对美观和环境的要求越来越高,其逐渐成为桥梁建设项目中优先考虑的结构形式,得到越来越广泛的应用.