专利名称：部分斜拉桥拉索钢绞线张力测试方法
技术领域：
本发明涉及一种部分斜拉桥拉索钢绞线的张力测试方法。
背景技术：
钢索作为一种受拉构件使用，不但可以充分发挥高强度材料的使用效率，同时可 方便桥梁的设计和施工。钢索自1883年首次在美国Brooklyn桥梁中使用以来，已广泛应 用于拱桥、斜拉桥和悬索桥结构。部分斜拉桥由于塔身截面较小，拉索采用分丝管的形式穿 过桥塔，每根分丝管穿一根环氧钢铰线。环氧钢绞线采用逐个张拉的方法施工，张拉完成后 通过索夹连接成整体并套上外防护套筒。因此，这种短拉索的弯曲刚度及边界条件对拉索 结构基频影响明显，且各钢绞线之间的张力很不均勻。拉索张力(通常称为索力)是评估桥梁力学性能的重要依据，准确了解索力是确 保桥梁结构使用安全和延长桥梁使用寿命的前提。目前，国内外常用的索力测定方法主要 有压力传感器法、液压千斤顶法、振动频率法、磁通量法等几种。振动频率法是根据索力和 自振频率之间关系，从自振频率(通常是基频)实测结果求得张力的方法。采用精密的拾 振器，在环境振动下记录时程数据，经过滤波、放大和频谱分析得到其自振频率，进而推算 得到索力。这种方法具有操作方便、成本低及适合日常检测等优点，是目前应用最为广泛的 一种索力测试技术。采用振动频率法测试索力，应具有明确的边界条件、结构刚度和质量参数。而部分 斜拉桥拉索的环氧钢绞线之间是靠两端的索夹捆绑在一起的，拉索长度相对较短，不能忽 略弯曲刚度和边界约束条件对自振频率的影响，但目前传统的测试方法对拉索钢绞线的弯 曲刚度均难以精确识别，导致振动频率法测试拉索钢绞线张力的精度不高。因此需要研究 合理的索力测试方法，提高测试精度，以满足实际工程安全管理的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种部分斜拉桥拉索钢绞线张力测试方法。为 此，本发明采用以下人为模拟边界条件的技术方案在部分斜拉桥拉索钢绞线中固定一段长度的钢绞线，通过测试该段钢绞线的基频 以及弯曲刚度，根据该段钢绞线的基频、弯曲刚度、长度、质量参数，按照考虑弯曲刚度影响 的索自由振动计算理论，推算拉索钢绞线的张力；所述基频的测试过程包括以下步骤(1)、选取部分斜拉桥拉索钢绞线中一段长度的钢绞线作为测试段，对其两端用刚 性梁固定，使测试段钢绞线的两端边界条件明确；(2)、采用加速度传感器及配套的采集仪测量测试段钢绞线的基频。在采用以上技术方案的基础上，可以采取进一步的方案(1)、选取一段张力已知的钢绞线，其截面积、材质与所述测试段钢绞线相同，对其 两端用刚性梁进行固定，固定长度与所述测试段钢绞线相同；(2)、采用加速度传感器及配套的采集仪测量这段钢绞线的基频；
(3)、根据已知张力条件反算出该张力已知段钢绞线的弯曲刚度，并将其作为部分 斜拉桥拉索测试段钢绞线的弯曲刚度。采用本发明的技术方案，可得到高精度的钢绞线张力测试结果，而且测试过程方 便，满足部分斜拉桥拉索钢绞线施工过程以及运营期间的张力测试需要。
图1为本发明在测试中所采用的边界固定装置的结构示意图。
具体实施例方式本发明所提供的测试方法利用部分斜拉桥拉索钢绞线中的一段钢绞线作为测试 段钢绞线，测试该段钢绞线的基频以及弯曲刚度，根据该段钢绞线的基频、弯曲刚度、长度、 质量参数，按照考虑弯曲刚度影响的索自由振动计算理论，推算部分斜拉桥拉索钢绞线的 张力；所述基频的测试过程包括以下步骤(1)、选取部分斜拉桥拉索钢绞线中任意一段长度的钢绞线作为测试段钢绞线，通 过两端之间连接刚体的方法使测试段钢绞线的两端固定；(2)、采用加速度传感器及配套的采集仪测量测试段钢绞线的基频。所述弯曲刚度测试过程包括以下步骤(1)、选取一段无张力作用的钢绞线，对其两端用人为边界进行固定，其长度、截面 积和材质和所述测试段钢绞线相同；(2)、采用加速度传感器及配套的采集仪测量这段钢绞线的基频；(3)、根据已知张力条件(如零张力时)反算出测试段钢绞线的弯曲刚度。参照图1，本实施例采用下述装置对测试段钢绞线1的两端11、12固定。该装置包括条状刚体2以及钢绞线连接器31、32，所述钢绞线连接器31、32固定在 条状刚体2上并分别用于和测试段钢绞线的两端连接，以对测试段钢绞线两端固定。条状刚体2可采用钢梁，附图标号4为振动传感器，它采用加速度传感器，比如东 华电子仪器厂生产的DH301型电容式三向传感器，并用DH5901手持式动态信号测试分析仪 5进行采集和分析。根据钢绞线两约束边界之间的计算长度1、截面参数(单位长度质量m、 截面抗弯刚度EI和截面积A)从频率实测值f推算钢绞线的张力T。根据钢绞线两约束边界之间的计算长度1、截面参数(单位长度质量m、截面抗弯 刚度EI和截面积A)从频率实测值f推算钢绞线的张力T。下面阐述根据频率推算张力的计算理论。考虑弯曲刚度影响的钢绞线自由振动方程为
权利要求
1.部分斜拉桥拉索钢绞线张力测试方法，其特征在于它利用人工模拟边界的方法测试 部分斜拉桥拉索钢绞线的张力所述方法在部分斜拉桥拉索钢绞线中固定一段长度的钢绞线，通过测试该段钢绞线的 基频以及弯曲刚度，根据该段钢绞线的基频、弯曲刚度、长度、质量参数，按照考虑弯曲刚度 影响的索自由振动计算理论，推算部分斜拉桥拉索钢绞线的张力；所述基频的测试过程包 括以下步骤(1)、选取部分斜拉桥拉索钢绞线中一段长度的钢绞线作为测试段，对其两端用刚性梁 固定，使测试段钢绞线的两端边界条件明确；O)、采用加速度传感器及配套的采集仪测量测试段钢绞线的基频。
2.如权利要求1所述的部分斜拉桥拉索钢绞线张力测试方法，其特征在于所述弯曲刚 度测试过程包括以下步骤(1)、选取一段张力已知的钢绞线，其截面积、材质与所述测试段钢绞线相同，对其两端 用刚性梁进行固定，固定长度与所述测试段钢绞线相同；(2)、采用加速度传感器及配套的采集仪测量这段钢绞线的基频；(3)、根据已知张力条件反算出该张力已知段钢绞线的弯曲刚度，并将其作为部分斜拉 桥拉索测试段钢绞线的弯曲刚度。
全文摘要
本发明提供一种部分斜拉桥拉索钢绞线张力测试方法，在部分斜拉桥拉索钢绞线中固定一段长度的钢绞线，通过测试该段钢绞线的基频以及弯曲刚度，根据该段钢绞线的基频、弯曲刚度、长度、质量参数，按照考虑弯曲刚度影响的索自由振动计算理论，推算拉索钢绞线的张力。本发明可得到高精度的钢绞线张力测试结果，而且测试过程方便，满足部分斜拉桥拉索钢绞线施工过程以及运营期间的张力测试需要。
文档编号G01L5/04GK102121858SQ20101059708
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者孙良凤, 申永刚, 谢旭 申请人:浙江大学