银川市贺兰山路朔方大桥索力测试及分析[摘要] 简述频率法测量斜拉桥索力的基本原理及其测试方法，并分析影响测量精度的因素。提出斜拉索等效计算长度的概念，介绍了减小测量误差的措施、保证索力测量结果准确性。
[关键词] 矮塔斜拉桥索力检测频率法
银川市贺兰山路朔方大桥位于银川市贺兰山路阅海湖上，结构形式为（30m+70m+70m+30m）四跨连续独塔双索面部分斜拉桥。塔梁墩固结体系。桥梁全长为200m；桥面宽度为5.0m人行道+5.0m
非机动车道+4.0m机非分隔带+32m机动车道+4.0m机非分隔带+5.0m 非机动车道+5.0m人行道。桥面坡度为：纵坡2.0%，车行道横坡1.5%，人行道横坡1.0 %；
主梁结构采用鱼腹式箱梁结构，横向共两箱，每箱为单箱单箱四室结构，每个箱梁底为圆曲线，双箱之间用横隔板连接。主梁采用双向预应力体系。主塔采用纵向采用哑铃型结构，塔高30m，双塔横向独立，布置于机非分隔带上。
本桥斜拉索采用双索面，扇形布置，每个索面9对索，全桥共36根斜拉索。斜拉索采用ryb=1860mpa钢绞线索，斜拉索采用55-φj15.24.拉索，索外包挤pe防护套。每根斜拉索均设置减震器，并在其下端2.5m高的范围内外包不锈钢管。
斜拉桥拉索索力的变化，是衡量斜拉桥是否处于正常运营状态的一个重要标志。斜拉桥是一种内部高次超静定结构，通过调整拉索的索力可以使斜拉桥的线形和内力达到理想状态。如果实际索力
武陵山大桥索力监测 一、应用背景 武陵山大桥位于重庆市黔江区境内，为了保证桥梁运营的可靠性，在通车两年后检验桥梁的工作状况是否符合设计标准，并与桥梁通车前测试资料进行对比，为施工质保期终结工作及今后桥梁维护和评估提供原始数据。 二、检测设备 1、加速度节点A104 A104加速度(振动)传感器节点使用简单方便，极大地节约了测试中由于反复布设有线数据采集设备而消耗的人力和物力，广泛应用于振动加速度数据采集和工业设备在线监测。系统节点结构紧凑，体积小巧，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块组成，内置加速度传感器，封装在PPS塑料外壳内。
每个节点的最高采样率可设置为4KHz，每个通道均设有抗混叠低通滤波器。采集的数据既可以实时无线传输至计算机，也可以存储在节点内置的2M数据存储器内，保证了采集数据的准确性。节点的空中传输速率可以达到250Kbps，有效室外通讯距离可达300m。节点设计有专门的电源管理软硬件，在实时不间断传输情况下，节点功耗仅30mA。 2、无线风速/风向传感器WSD202(-EX) WSD202无线风速/风向节点使用简单方便，无线数字信号传输方式消除了长电缆传输带来的噪声干扰，整个测量系统具有极高的测量精度和抗干扰能力。无线传感器节点可以组成庞大的无线传感器网络，支持上千个测点同时进行风速风向试验。 节点结构紧凑，体积小巧，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块组成，封装在Ryton PPS塑料外壳内。节点采集的数据既可以实时无线传输至计算机，也可以存储在节点内置的1GB 数据存储器，保证了采集数据的准确性。节点的空中传输速率可以达到250K BPS，有效室外通讯距离可达100m。节点设计有专门的电源管理软硬件，使用内置的可充电电池。 3、GPRS网关BS909 外置式无线传感器网关，用来接收无线传感器节点信号，适用于远距离传输(1000米)，内置GPRS通讯功能，多种接口形式(USB、TCP/IP)。 4、BeeData采集控制软件
斜拉桥索力测试方法及原理综述 王玉田 （青岛理工大学土木工程学院青岛266033） 摘要斜拉索的索力大小直接决定着斜拉桥的工作状态，采用准确的方法进行合理的索力测试是保证斜拉桥顺利施工和安全运营的必要手段。本文针对目前斜拉桥索力测试中常用的方法及其原理进 行了阐述和比较，并指出了各种方法的特点和适用场合。 关键词斜拉桥索力测试综述 Summary of Methods and Theories to Cable Force Measurement of Cable—Stayed Bridges Wang Yu-tian (School of Civil Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao, 266033) Abstract Cable force decides the working state of the cable-stayed bridge directly. Measuring the cable force of the cable-stayed bridge through some exact method is the guarantee to construction and operation. This paper summarises the methods and their theories usually uesed in cable force of cable-stayed bridge measuring. Furthermore, Features and their applying places are pointed out. Keywords cable—stayed bridges cable force measurement summary 斜拉索是斜拉桥的一个重要组成部分，斜拉索的工作状态是斜拉桥是否处于正常状态的主要决定因素，所以，能否对斜拉索索力进行精确的测量，在很大程度上决定着斜拉桥施工的成败和正常的运营。斜拉桥索力测试的方法很多，经过近年来的实践，许多方法已经被淘汰（如“扭力扳手测试法”，误差较大），目前常用的有以下几种： 1. 压力表测定法 目前，斜拉索均使用液压千斤顶张拉。该方法的原理就是根据千斤顶张拉油缸中的液压推算千斤顶的张拉力，并认为千斤顶的张拉力就等于拉索索力。所以，只要通过精密压力表或液压传感器测定油缸的液压，就可求得索力。通常使用0.3~0.5级的精密压力表，并应事先对液压系统进行标定，测得索力的精度可达到1%~2%。 压力表测定法简单易行，比较直观、可靠，是施工中控制索力最适用的方法。但该法所用仪器较笨重，移动不便，且经常有油不回零的情况，影响测试精度。并且不适合于已张拉好的斜拉索，如运营中的索力测试。 2. 压力传感器测定法 张拉时，在张拉连杆上粘贴应变片或利用穿心式压力传感器，也可在锚头和锚座之间安装测
××大桥 成桥荷载试验方案 ×××××××××××××× 2012年6月18日
第1章概况 (1) 1.1 桥梁概况 (2) 1.2 试验目的 (3) 1.3 试验依据 (3) 1.4 项目实施内容 (3) 第2章结构初始状态检查 (4) 2.1检查目的 (4) 2.2 检查主要内容 (4) 2.2.1 桥梁有关资料的搜集 (4) 2.2.2 主桥跨结构外观质量检查 (4) 2.2.3 桥面标高测量 (5) 2.2.4恒载作用下斜拉索索力的测定 (5) 第3章静力荷载试验方案 (6) 3.1 测试截面的确定 (7) 3.2 测点布置 (7) 3.2.1 应变测点 (7) 3.2.2 主梁、主塔变位测点 (8) 3.2.3 索力测试 (9) 3.3 试验荷载 (9) 3.4 试验工况及加载位置确定 (10) 3.4.1 试验工况 (10) 3.4.2 试验荷载布置 (10) 3.5 加载效率 (13) 3.6 加载分级 (13) 3.7测试方法 (14) 3.7.1应变测试方法 (14) 3.7.2位移测试方法 (14)
3.7.3索力测试方法 (14) 3.8加载程序及试验规定 (14) 3.8.1加载程序 (14) 3.8.2试验规则 (15) 第4章动力荷载试验实施方案 (15) 4.1 动力荷载试验原则 (16) 4.1.1 试验目的 (16) 4.1.2 测试项目与测试方法 (16) 4.2 动力试验测试内容 (16) 4.2.1脉动试验 (16) 4.2.2无障碍行车试验 (16) 4.3动力试验的测点布置 (17) 4.3.1 脉动试验 (17) 4.3.2. 无障碍行车试验 (17) 第5章试验分工协作、实施细则与计划安排 (17) 5.1 分工协作 (18) 5.1.1试验现场准备工作 (18) 5.1.2 试验测试准备工作 (18) 5.1.3 试验加载测试车辆的准备工作 (18) 5.2 试验进度计划及人员安排 (19) 5.2.1 试验进度计划安排 (19) 5.2.2 人员安排 (19)
桥梁检查及检测的目的在于通过对桥梁的技术状况及缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势，弄清出现缺陷和损伤的主要原因，以便能分析评价既存缺陷和损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响，并为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。因此，桥梁检查是进行桥梁养护、维修与加固的先导工作，是决定维修与加固方案可行和正确与否的可靠保证。按照检查的范围、深度、方式和检查结果的用途等的不同，桥梁检查归纳为日常检查、定期检查和特殊检查。按照《公路养护技术规范》规定，日常检查和定期检查由公路管理机构和具有一定检查经验并受过专门桥梁检查培训及熟悉桥梁设计、施工等方面知识的检查工程师，按规定周期，对桥梁主体及附属结构的技术状况进行定期跟踪的全面检查，提交检查成果文件，提出养护建议，如有特殊检查需求，则限制交通进行特殊检查。 1桥梁外观检查方法与要点
外观检查包括桥梁总体性与局部构造几何尺寸的量测、结构病害的检查与量测 等，不同桥型在检查方面各有侧重点。一般来说，从总体上可将桥梁分为三部分: （1）上部结构，在梁式桥中主要指主梁; （2）下部结构，一般包括基础与承台、拱圈拱顶裂缝、墩的位移、桩以及桥台等; （3）附属结构一般应着重检查桥面铺装、伸缩缝、栏杆等，其它的还有梁桥 部分检查端部的斜裂缝与跨中部位的裂缝、挠度等检查要点。对于钢筋混凝土桥梁类型，主要是检测钢筋（保护层厚度、锈蚀状况测试）与混凝土（碳化深度、强度等级与耐久性有关的含碱量和氯离子含量）；对于材料检测类型，则主要是检查桥梁结构材料的无损或微损检测，这也是当前的重点研究领域；结构资料则主要是掌握桥梁的原施工工艺、结构设计以及桥梁的结构维修养护历史等过程，从而根据相关规范作为标准分析桥梁质量状况。此外，为了提高检查效率， 可采购用于桥面检测的先进高新技术仪器，如激光雷达，就是用来测量整桥；双频带红外线自动温度成像系统，可用来检测桥面；探地雷达成像系统，可用来检测桥面板等。 2荷载试验法
索力测量 索力测试方法有：１.电阻应变法2.拉索伸长量测定法3.索拉力垂度关系测定法4.张拉千斤顶测定法5.压力传感器测定法6.振动测定法等。 振动法测索力原理：方法是实测拉索的固有频率，利用索的张力和固有频率的关系计算索力。 扣索、系杆及吊杆索力是设计中重要参数。施工阶段扣索、系杆及吊杆的索力状况及索力误差分布是评估、判断施工阶段结构内力状况、安全状况及施工质量的重要依据。索力大小，直接影响到拱肋及主梁的线形、拱肋及主梁内力分布。所以在施工过程中，准确地测量索力值并把它调整到设计要求的范围以内，是保证本桥结构安全施工的关键。 A 、测量内容 本桥索力测量包括斜拉扣索索力测量和吊杆索力测量。 斜拉扣索索力测量主要采用频谱分析法进行，在扣索初张拉、扣索索力调整等阶段测试每根扣索索力。 吊杆索力监测采用频谱分析法和光纤压力传感器测量。其中，1号短吊杆采用光纤压力传感器测量，其余采用频谱分析法测量。吊杆张拉调整完毕测试其索力。 B 、测量方法及原理 本桥斜拉扣索和长吊杆索力均采用频谱分析法进行测试，1号短吊杆和系杆采用光纤压力传感器进行测量。 频谱分析法是利用紧固在缆索上的高灵敏度传感器，拾取索在环境振动激励下的振动信号，经过滤波、放大、谱分析，得出缆索的自振频率，根据自振频率与索力的关系，来迅速确定索力。 如果环境振动不易激起拉索较强振动，不易测得满足拉索频率分析的振动信号。根据我院长期以来对多座大型桥梁的索力测试经验，传递函数法能够较好解决这一问题，该办法主要利用小型力锤敲击（此敲击力度很小，力锤带橡皮头，对索无损伤），对索进行激励，再利用高灵敏度传感器拾取振动信号，并分析得到拉索的传递函数，由此获得拉索正确频率，根据自振频率与索力的关系来确定索力。 将拉索视为弦的振动，在拉索上任意截取单元体，其基本平衡方程为： 0222244=??+??-??t y m x y P x y EI （5-3） 其中：EI ——拉索的弯曲刚度； P ——索力； m ——拉索单位长度的质量； y ——拉索的振幅； x ——沿拉索方向的坐标； t ——时间。 在拉索两端为铰支的情况下，（5-3）式的解式 2 222 22/4l EI K k f ml P k π- = （5-4） 其中：ｌ——拉索的计算索长； ｋ——拉索的自振频率的阶数，k=1,2,3； fk ——拉索的第k 阶自振频率。 式（3-4）是拉索的自振频率和相应索力的一般关系式，一般而言拉缆索的弯曲刚度与
斜拉桥索力测试方法及其发展趋势 黄尚廉唐德东 重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044 摘要：索是斜拉桥的主要受力构件之一，它的受力状态是桥梁安全与正常使用的重要指标。监测桥索的索力对于及时反映桥索的工作状态和调整桥索的结构内力是极为重要的，从而有效防止桥索的偏载和维护桥梁的运行安全。本文综述了常用索力测试方法，并分析了每种方法的基本原理和优缺点，指出它的发展趋势和需要研究和解决的问题。 关键字：桥索；索力；频率；磁弹效应 Method of measure cable stress and trend of development Huang Shang-lian Tang De-dong The Key Lab for Optoelectronic Technique and System, Ministry of Education, Dept. of Optoelectronic Engineer, Chongqing University, Chongqing 400044 Abstract: Steel cable is one of components which supports stress of cable stay bridge, which tense state is important index of bridge safety and nature use. In order to effectively avoid deflection load of cable and maintain bridge safe of using, monitoring cable tense stress state parameters is very important to feedback cable working states in time and adjust cables tense stress. This article present method of measure cable stress in common use, analyze its ultimate principle and its merits and defects, and point its development trend and problem of solving. Key words: bridge cable; cable tense; frequency; magnetoelastic phenomenon 1引言 随着人类生产生活水平的提高，对大跨度桥梁的建设需求越来越迫切，加上建桥技术和高强度材料的日益发展，斜拉桥逐步有能力胜任对大跨度发展的要求。如国内外已建的斜拉桥中，它们的跨度分别为：法国诺曼底桥856m，日本多多罗大桥890m，上海杨浦大桥602m，南京长江第二大桥628m，这些已向人们展示了斜拉桥强大的跨越能力。 斜拉桥为高次超静定结构，它依靠斜拉索为主梁提供弹性约束，桥跨结构的重量和桥上活载绝大部分或全部通过斜拉索传递到塔柱上，因此，索是斜拉桥的主要受力构件之一，它的受力状态直接影响斜拉桥本身的健康状态。由于在斜拉桥施工或成桥后的日常使用过程中，存在各种误差和偶然因素的联合作用，将使索的结构内力和线形偏离正常状态，因此及时监测斜拉桥索的受力状态是非常重要的，已成为斜拉桥健康监测的重要内容之一。 索力测定目前国内外一般采用4种方法[1]：(1)压力表测定；(2)压力传感器测定；(3)频率测定法；(4) 磁弹效应法。因此，如何选用合 高等学校博士学科点专向科研基金资助：20030611023 理有效的测试方法对斜拉桥施工监控和成桥后的健康监测具有重要意义。 2常用测试方法的原理及其优缺点 2.1 压力表法 用千斤顶张拉桥索时（如图1），通过精密压力表或液压传感器测定油缸的液压，就可求得索力[1][2]。这种方法简单易行，是施工中控制索力最实用的方法，其精度可达1%～2%。它可以用在斜拉桥施工过程中对索力的调整，但由于压力表本身的一些特性，有指针易偏位，高压时指针抖动激烈，读数人为误差大，负荷示值需转换等缺点，不可用于成桥后的动态索力监测。 图1 千斤顶张拉斜拉索示意图 2.2 压力传感器法 https://www.doczj.com/doc/3e10064814.html,
某某桥梁检测方案 委托单位：某某公司 技术负责： 编写： 审定： 某某检测机构 2016年12月15日
目录 第1章桥梁概况 (1) 第2章试验目的和依据 (1) 2.1试验目的 (1) 2.2试验依据 (1) 第3章试验项目和方法 (2) 3.1桥梁结构外观检查 (2) 3.2桥梁结构静力荷载试验 (2) 3.2.1试验荷载 (2) 3.2.2测试参数及方法 (3) 3.2.3测点布置 (3) 3.3桥梁结构模态试验 (4) 3.3.1测试参数及方法 (4) 3.3.2测点布置 (4) 第4章试验准备及实施 (5) 4.1荷载试验的预备工作 (5) 4.2荷载试验实施 (6) 第5章试验费用预算 (8) 第6章试验成果报告 (9)
第1章桥梁概况 某某桥梁建于1998年，1999年正式投入运营，是游客进出的唯一人行通道。该桥是一座跨径为74.9m的单跨地锚式人行悬索桥，主索矢跨比为1/10。经过多年使用后，桥梁结构构件不同程度地出现老化和破损，亟待对该桥进行必要的检测，查明桥梁的性能状态，评定其使用功能，为桥梁管养、维修加固提供依据。受某某公司的委托，我单位针对某某桥梁的实际情况，制定了本检测方案，待业主单位审核批准后，遵照实施。
第2章试验目的和依据 2.1试验目的 试验的目的主要包括三个方面： (1)通过对桥梁结构构件进行外观检查，全面了解爱伲寨吊桥个 主要构件的技术状况，即使发现桥梁结构的异常状况，为评 定该桥的使用功能、制定管养计划提供依据； (2)分析、测试桥跨结构在试验荷载作用下的应变和位移，检验 桥梁的结构强度、刚度和稳定性是否达到设计和规范要求， 评价其在设计荷载作用下的工作性能； (3)建立桥梁结构的技术档案，为今后的运营、管养、检测提供 依据。 2.2试验依据 《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）； 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）； 《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 11-2011）； 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2012）； 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）； 《公路工程质量检验评定标准》（JTG F801-2012）； 《公路桥梁加固设计规范》（JTG-T 522-2008）； 《公路桥梁抗震设计细则》（JTG-T B02-01-2008）； 《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）； 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-1986）。
2.斜拉索索力 主要提供各根斜拉索的初始张拉力，并对张拉过程中各根钢绞线的均匀性及整根斜拉索索力值进行监控。根据张力弦振动公式： ρ δL F 21= (3) 式中：F ——弦的自振频率； L ——弦的长度； δ——弦的应力； ρ——弦的材料密度。 可知，明确了弦的材料和长度之后，测量弦的振动频率就可以确定弦的拉力。 当张紧的斜拉索横向抗弯刚度忽略不计时，其动平衡微分方程为： 假定斜拉索两端是铰接，解微分方程可得索力 式中：f n —斜拉索第n 阶自振频率（Hz ）； L —斜拉索计算长度（m ）； n —振动频率阶数。 如考虑斜拉索的抗弯刚度，则索力： 02222=??-???x y T t y g W g n f W L T n 2224=22 22224L EI n g n f W L T n π-=（4） （5） （6）
式中：EI —斜拉索抗弯刚度。 上式中第二项222L EI n π表现为斜拉索弯曲刚度对索力的修 正。 对于施州大桥的斜拉索是两端固定匀质受力的钢索，因此也可以似作为弦，将式（5）中的g WL /42提出来作为一个比例系数K ，则斜拉索的拉力T 与其基频F 可简化为如下关系： 2KF T = （7） 式中：K ——比例系数； F ——索的基频； T ——钢索索力（kN ）。 其中基频 n f F n /= （8） 其中： f n ——斜拉索第n 阶自振频率（Hz ）； n ——振频率的阶数。 因此，通过测量钢索的主振动频率，就可以求出钢索的拉力。其中（7）式中比例系数K 为 g W L K /42= （9） 其中： W ——索的单位长质量（kg/m ）； L ——索两嵌固点之间的长度（m ）。 通过对斜拉索单位长质量和各个索的计算索长的确定可以计算出各个斜拉索的比例系数见表3.2.1（表中BS1-BS14 、ZS1-ZS14分
斜拉桥检测 斜拉桥应定期进行动力特性、重要部位的内力、拉索索力、拉索探伤和静载的检测,时间间隔不得超过7年。检测报告应结合历年的各项检测结果综合分析。应通过结构监测，掌握桥梁在使用过程中结构构件的变化和力学性能及空间位移情况。 每天宜巡检1~2次。 1 塔 斜拉桥索塔部分的养护，视其结构类型可按钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥及钢桥的相关规定进行。 按期检查索塔的变位、倾斜和混凝土表面的破损情况，必要时可进行混凝土强度检测。发现主塔混凝土产生裂纹，应在其表层涂聚合物防水材料予以预防。塔体裂缝宽度在0.2mm 以上的，应采取高压灌注环氧树脂封闭。裂缝宽度在0.2mm以下的，可采用环氧或聚合物防水材料进行刮涂封闭。 2 拉索 斜拉索的保护层，通车后第1、2年内每季度检查一次，以后每半年检查一次。每天应目测检查一次(可借助简单工具)，对异常情况作好记录，进一步检查，并做出技术状况的评定。 每3年对拉索护层及钢丝锈蚀情况进行检测，可采用无损探伤或剥开已损坏的护层检查，并测量锈蚀钢丝的实际有效面积。 拉索索力每年进行一次测量，大桥竣工最后一次调索的索力应与设计索力进行比较，了解拉索索力变化状况及松弛现象。 必须经常观察拉索的振动情况，并作好风速、风向、雨量、拉索振动状况的记录，并应检查拉索减振措施的有效性，对失效的减振装置应重新安装或更换。 拉索梁端的护筒及护套不得有锈蚀、开裂、剥落、连接螺栓松动、崩断、护套与拉索的接合部护层的损伤和露丝。塔端锚头、钢主梁端锚头必须每半年进行一次保养，对在钢梁外侧并有钢盖板盖的锚头应每3年进行一次保养。 锚具的锚杯及锚杯外梯形螺纹和螺母不得锈蚀和变形，锚板不得断裂;墩头应无异常。 锚固结构的支承垫块不得锈蚀、位移、变形;梁端锚箱不得锈蚀、变形;锚箱与主钢梁腹
斜拉桥索力测试方法 1.引言 索力测试无论是在斜拉桥的建设过程中还是在其日常维护检测中都具有举足轻重的地位。索力是否处在合理的范围内将直接影响结构的整体受力状态和线形的平顺程度，所以对拉索的索力进行定时的测试是斜拉桥、下承式拱桥和悬索桥等带索桥梁日常维护的重要内容。经实践验证，进行索力测试时，不同的测试方法和不同的工程也存在较大的差异，这是由于不同的索力测试方法所需的计算参数不能准确测定，不同工程也因其具有自身特点和各异的环境因素所致。索力测试前必须选定合适的测试方法，考虑到影响测试精度的各种因素，例如影响振动法测试精度的因素有：仪器、计算模式、边界条件、索长、外界环境、斜度以及垂度等。当这些因素在索力测试时如果处理不当则会对测试结果造成不小的误差。所以，对不同的索力测试方法及其影响因素进行分析显得格外重要。 2.索力测试方法 2.1千斤顶压力表测定法 现阶段斜拉桥的施工现场，斜拉索均使用千斤顶张拉，其原理为：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。但此法现阶段还存在以下缺陷： （1）当拉索安装完成后，若还想用此法来测试索力将会变的十分困难和不便，工程量也很大。 （2）千斤顶在张拉过程中对拉索的锚杆螺纹会产生很大的损害。 （3）此法所得到的索力值只能代表张拉端的局部索力，不能代表整跟拉索的索力大小。 （4）在测试之前需要事先标定，如果标定粗糙，误差将会很难控制。 2.2 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。
现代物业?新建设 2012年第11卷第5期 1 引言 斜拉索的索力是斜拉桥设计的一个重要参数，在施工和维修中要准确控制索力。迄今为止，测定索力普遍采用下述四种方法： 1.1 压力表测定 当前，拉索均使用液压千斤顶张拉，无一例外。由于千斤顶张拉油缸中的液压和张拉力有直接关系，所以只要测定张拉油缸的液压，就可求得索力。 由液压换算索力的办法由于其简单易行，因而是在施工过程中控制索力最实用的一种方法。 1.2 压力传感器测定 斜拉索张拉时，千斤顶的张拉力通过连接杆传到拉索锚具，如果在连接杆上套一个穿心式的压力传感器，张拉时处在千斤顶张拉活塞和连接杆螺母之间的传感器，在受压后就输出电讯号，于是就可在配套的二次仪表上读出千斤顶的张拉力。压力传感器的售价相当高，特别是大吨位的传感器就更贵，自身质量也大。因此，这种方法虽然测定的精度高，却只能在特定场合下使用。 1.3 频率法 索的张拉和频率之间存在一定关系。 对于柔性索： 式中：w —— 单位长度索重； L —— 索长； f n —— 第n阶自振频率。 对于两端铰接的刚性索： 式中：EI —— 索的弯曲刚度。 实际上，工程结构中的拉索，并不处在绝对静止的状态，而是时刻发生着随机振动。只是这种振动不那么明显，而且各阶频率混在一起，要用精密的拾振器才能发现，通过频谱分析，根据功率图谱上的峰值，才能最后判定拉索的各阶频率。频率既得，即可据此求算索力。现有的仪器及分析手段，测定频率的精度可达到0.005Hz。 通常拉索的端点并未作铰接处理，在靠近端点处还常安装减振圈，而拉索自身又或多或少具有一定的弯曲刚度。因此，拉索的计算长度L将稍短于拉索的实际长度 L ，需要适当给予修正。具体应视拉索和锚具的构造及减 振器安装的位置而定。如直接将索长L 代入公式，所得索力必然偏大。 现代建设 Modern Construction 斜拉桥的索力测试及应用 王力强1 刘经伟2 （1.嘉兴学院，浙江 嘉兴 314001；2.云南省交通规划设计研究院，云南 昆明 650021）摘 要：斜拉索的索力大小直接决定着斜拉桥的工作状态。采用准确的方法进行合理的索力测试是保证斜拉桥顺利施工和安全运营的必要手段。本文针对目前斜拉桥索力测试中常用的方法及其原理进行了阐述和比较,并结合工程实践重点介绍振动频率法在斜拉索的索力测试中的应用，并将测试结果与设计进行对比，评价桥梁的健康状况并提出进一步的维修和保养意见。 关键词：斜拉桥；索力测试；振动频率法；维修保养 中图分类号：U448.27 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2012）05-0008-04 Cable Force Measurement and Application of Cable-stayed Bridge WANG Li-Qiang1 LIU Jing-wei2, (1. JIAXING UNIVERSITY, 314001 ；2.YUNAN DESIGN INSTITUTE Yunnan,Kunming 650021) Abstract: The cable force directly determines the working state of cable-stayed bridge. The accurate method for rational cable force test is to ensure the smooth construction of cable-stayed bridge and the safe operation of the necessary means. This article in view of the present cable force of cable-stayed bridge tests commonly used in the method and its principle are described and compared, and combined with the engineering practice, introduces the vibration frequency method of cable force measurement in the application, and the test results are compared with the design, evaluation of the health state of the bridge, and put forward the further repair and maintenance views. Keywords: Cable-stayed bridge; Cable force measurement; Vibration frequency method; Repair and maintenance – 8 –
索力测试 索力恒载张力的测定采用专用夹具将加速度计固定在吊杆上，由磁带记录仪和数据采集装3同时测记人工激振和环境随机振动引起的吊杆横向振动响应，经频谱分析得到吊杆的多阶段横向振动频率，然后用有限元法进行多频拟合分析，确定吊杆恒载张力。杆张力的计算依据为弦振动理论。吊杆两端为铰结情况下，则有： T=4ωl2f2n/(n2g)-n2EIπ2/l2 式中：ω—单位索长的质量 g—重力加速度 T—索的张力 EI—索的抗弯刚度 5．系杆逐根一次性张拉 设计上，通过整体计算得出各张拉阶段的张拉力Nj。施工中，采用由边墩拱脚单端张拉系杆，忽略系杆支架的影响，认为系杆的控制张拉力为： N k=N j+Aσsj 式中：A——系杆载面积 σsj——系杆在通过拱脚内空间曲线管道时与管道壁摩擦造成的预应力损失。 依据《公桥规》第5.2.6条，σsj按下式计算： σsj =σk+[1-e-(μθ+κχ)] 式中：σk——张拉钢筋时锚下的控制应力 μ——预应力钢筋与管道的摩擦系数 κ——管道每m局部偏差对摩擦的影响系数 χ——从张拉端至计算截面的管道长度，以m计 θ——从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和（空间曲线应计在竖直和水平两个面的管道部分切线夹角之和的代数和），以弧度计。 系杆的伸长量依据《公路桥涵施工技术规范》中的公式计算： △L=P p L/(A p E p) P p——预应力钢筋的平均张拉力(N) L——预应力钢筋的长度(mm) A p——预应力钢筋的面积(mm2) E p——预应力钢筋的弹性模量(Mpa) 6.横梁顶升一次性就位 在同类桥梁施工中，一般是通过控制每根横梁吊装进的阶段标高，来实现桥面系标高精度的控制，由于实际施工过程中受各种客观因素影响较大，如工期、气温、光照、同步的施工荷载、测量因素（受荷载、周期、条件、精度）等，难以达到设计中每根横梁吊装工况的理想状态，因而使横梁的吊装标高控制施工复杂、精度低，不得不在全部横梁就位后整体重调标高以满足设计要求，而在本桥横梁吊装过程中，采取了下锚头螺纹距离控制法，全桥横梁的一次性吊装就位新技术在本桥的施工中取得了圆满成功。横梁一次性吊装就位后，没量结果显示，全桥34根横梁标高最大误差8mm，对于跨径125m的半柔性桥，精度完全满足设计要求。并且大大的简化了施工工序，确保了施工工期。 其主要思路是：首先通过灌注混凝土张拉系杆的过程，由实测的墩顶、拱顶位移与原计
绵阳飞安昌河飞来石大桥主桥吊杆及系杆检测方案 西南交通大学结构工程试验中心 二○○九年八月
绵阳市安昌河飞来石大桥主桥吊杆及系杆检测方案一、工程概况 绵阳市安昌河飞来石大桥位于安昌河下游，左岸经引道与临园干道相接，右岸与绵阳中路相通，路网连接顺畅。该桥主桥采用三跨钢筋混凝土下承式系杆拱，引桥采用钢筋混凝土变截面连续板。主桥跨度为68.8m+80m+68.6m，拱肋尺寸分别为1.6×2.2m和1.6×2.4m箱形断面，横向设两片拱肋，矢跨比为1/5，肋间中距22m，拱圈线形为二次抛物线无铰拱。横梁为预应力钢筋混凝土梁，桥面板为预制钢筋混凝土板，桥面铺装为8.0cm等厚度30号防水混凝土。桥面宽为净－20+2×2.5m人行道，设计荷载等级为汽－20，挂－100，人群4.0kN/m2，设计行车速度为40km/h。绵阳市安昌河飞来石大桥实景见图1.1。 为了解目前桥梁结构的吊杆和系杆实际工作状况，绵阳市城市建设管理处委托，西南交通大学结构工程中心对该桥的吊杆和系杆进行检测，为了更好地完成检测工作，特制定本方案。 图1.1 绵阳市安昌河飞来石大桥全景 二、检测目的 1、了解桥梁结构吊杆和系杆的现有状况； 2、了解桥跨结构吊杆和系杆的实际工作状态； 3、为桥梁结构吊杆和系杆维修、管理提供技术依据；
4、为桥梁结构吊杆和系杆的病害处理及加固改造设计提供技术依据。 三、检测与试验依据 1、《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)； 2、《大跨径混凝土桥梁的试验方法》(YC4-4/1982)； 3、《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)； 4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85) 5、《公路旧桥承载能力鉴定方法》(试行1988)； 6、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004) 7、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)； 8、《超声回弹法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2005)； 9、《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000)； 10、《绵阳市安昌河飞来石大桥竣工图》； 同时，参考其它同类桥梁的检测、试验方法。 四、检测内容 1、吊杆检测 1)下锚头锚固状况； 2)吊杆外包钢管表观状况； 3)吊杆渗水、咬丝及锈蚀状况。 2、系杆检测 1)两端锚头锚固状况； 2)系杆渗水、咬丝及锈蚀状况； 3)系杆索力测试。 五、检测方法 1、吊杆检测 根据飞来石大桥吊杆实际状况，检测按以下步骤进行： 首先打开上、下锚头，检查上、下锚头锚固状况，锚头钢绞线锈蚀情况以及有无渗水（特别具有无锈水渗出），有无断丝情况发生。
第一节：测量控制方案 一、工程概述 本项目起于丽水市南外环路与紫金路的交叉口，终点为紫金路与大猷路的交叉口，路线长度米。全桥总长520m，主桥：160+160米单塔花瓶型斜拉桥，跨越大溪江，塔高，桥面以上塔高，下塔柱为矩形实心断面，中、上塔柱为矩形箱型断面，塔上挂索采用空间锚固方式，斜拉桥采用双索面，扇形密索布置，梁上索距8m；引桥：南岸2×25预应力砼小箱梁+北岸6×25预应力砼小箱梁。 二、人员与仪器配备 1、人员 主塔及主梁施工时至少配备两名精通测量内外业的测量技术人员，还要配备两名身体健康、手脚灵活、胆大心细的立尺员。否则，测量人员如果人手不够或者专业人员不能保证到位，将可能造成测量被动甚至出错，从而影响施工。 2、仪器 由于斜拉桥对于全站仪的依赖性较大，所以主塔及主梁施工时，应当保证有两台全站仪。在调锚箱和索导管时，在河的一岸将不能够全视目标，需要两台全站仪同时调索导管的上出口和下出口；斜拉桥测量精度要求很高，一台全站仪一旦出现问题，将可能对施工造成很大影响。如果有两台可以相互复核外业数据。另外，在变形观测时，水准仪的精度要保证，要保证仪器误差在1mm 之内。 三、控制网建设 本项目我们建立了12个控制点，在大溪江的南岸布设三个控制点，在大溪江的北岸观光大堤上布设三个控制点，利用这六个控制主塔和主梁的测量施工。密度满足施工要求。由丽水市测量大队利用静态GPS测量了这些点的三维
坐标。经复核控制点的精度满足施工要求。依照规范及监理工程师的指示，我们将适时做好控制网的复测、加密、联测、平差等工作，以确保控制网的精度。 四、部分分项、分部工程的控制措施 1、钻孔桩平面位置的控制 本项目钻孔桩共计41根，其中主塔基桩φ3m，共8根；过渡墩基桩φ2m，共8根；引桥基桩φ，共21根；10#桥台基桩φ，共4根。成桩采用挖孔和冲击钻形式。 钻孔桩测量控制程序：坐标经复核正确再进行放样；桩位放样经复核（监理工程师）正确再开孔；每个桩位具有保护桩；灌注前再复核一次；灌注后进行检测，以检验控制效果。 钻孔桩难点在主塔桩基定位。主塔桩基位于大溪江江中，水流较急，桩径大。首先，在钻孔平台上定出待打桩的十字桩，在下护筒时，采用导向架，保证护筒的准确定位。护筒打设完成后，测量护筒的平面位置和高程，经监理工程师验收通过后方可开钻。其次，在钻机钻入过程中要始终保证钢丝绳的垂直及其位置正确，要进行多次复核。另外注意经常观测钻孔平台以及钻机的沉降变形情况。 2、墩台帽施工测量控制 墩台帽是控制引桥跨径和桥面标高的重要分项工程。对于墩台帽的施工放样，拟采用四次放样控制。第一次放样墩柱中心，以控制底板位置；第二次放样侧板位置；第三次放样档板位置；第四放样垫石位置和标高，在浇筑垫石时，水准仪要架立旁边随时进行测量控制。通过这四次测量，以保证墩台帽位置、尺寸、标高等符合规范要求。 3、塔柱及索导管施工测量控制
BCJ大桥吊杆索力测试方案 GDXXX设计研究院 201X年X月X日
XXX 桥索力测试方案 1前言 NG 市WX 大道BCJ 桥位于WX 新区，跨越YY 江支流BCJ ，西接WX 大道，东接YY 宁PJ 路。大桥由主桥和引桥组成，桥孔布置分别为：主桥为1－111.5m 中承式钢管混凝土拱结构；西岸引桥为2×13m （钢筋混凝土连续板桥）＋3×20m （预应力混凝土先简支后连续空心板桥）；东岸引桥为6×20m （预应力混凝土先简支后连续空心板桥）＋2×13m （钢筋混凝土连续板桥）。整座桥梁分为左右对称的两幅桥。共有吊杆112根，受建设方拟委托我院对成桥的吊杆进行索力检测，特制订本方案。 吊杆是中承式钢管混凝土拱桥结构中重要的构件，它的作用是把主梁承受的恒载、活载转递到主拱圈上，再传递至基础；同时对于主梁在活载作用下起到一个弹性支撑的作用。吊杆索力的对拱圈、主梁的受力和变形尤为重要。因此无论在拱桥的施工过程还是在运营过程中，精确测量索力的大小以便准确预知桥梁结构的受力和状态，为决策者提供可靠的数据和判断的依据是十分重要的。 2索力测试方法 本次索力的测试方法为频率法。 吊杆索力测试的基本原理是弦振动理论，对于每一根张紧的吊杆、斜拉索，通过建立其振动微分方程，可以导出其振动与索力之间的关系式，这是采用频率法测试吊杆、斜拉索索力的基本原理。不计入吊杆、斜拉索抗弯刚度的影响，则索力计算公式为： 22)(4n f m L T n 式中 T ：索的拉力（kN ） m ：索的单位质量（kg/m ）
L ：参振索长（m ） n f ：为第n 阶拉索振动频率（Hz ） 若计入拉索的抗弯刚度的影响，则索力计算公式： EI L n n f mL T n 22 222 )(4π-= 式中 EI ：为拉索抗弯刚度。 现场测试主要利用环境随机振动方法对斜拉索的横向振动频率进行测定。具体方法是：把加速度传感器捆绑于吊杆距桥面约2m 左右的位置上，此时可采用人工激振或直接利用环境随机振动使吊杆产生微幅振动，并由加速度传感器拾振，并转化为电信号，由DH5290动态数据采集系统进行采集。对信号进行FFT 分析，可以得到吊杆横向振动的各阶频率，通过索力计算软件计算可得出各吊杆的索力。 3吊杆数量 BCJ 大桥共有吊杆112根。 4吊杆索力测试费用 由于XX 区内无相关收费标准，因此参照xxx 省物价局批准的收费标准XXX 价函[2004]405号进行计费。 检测费用单价为：400元/根，共112根，合计112*400=44800元。
2.系统设计 由于桥梁质量的变化是一个长期的过程，所以需要对桥梁进行一个长期的监测，从而稳定可靠的数据采集和传输系统是至关重要的。在桥梁索力测量的应用中，ZIGBEE计数具有低功耗、低成本、数据传输可靠、网络功能强大的优势。在低功耗待机模式下，两节3.7V 的锂电池可以维持一个节点工作6~24个月，ZIGBEE抗同频干扰的能力非常强，采用AES-128加密算法，避免数据的冲突碰撞，保证数据可靠地传输，ZIGBEE节点分为三种类型，分别是协调器、路由器和终端，在同一网络中至少需要一个协调器，也只能有一个协调器，负责各个节点16位地址分配（自动分配），理论上可以连上65536个节点,本系统采用Webee CC2530模块进行开发，而且ZIGBEE协议栈专利免费，成本较低。系统框图设计如图1所 度传感器和具有数据无线传输等功能的CC2530模块组成，节点与协调器间通过ZIGBEE拓扑网络通信，协调器与STM32间通过串口通信，STM32相当于上位机，通过协调器控制各个节点，并且对收集的数据进行分析处理，结果在LCD触摸屏上显示。 2.1硬件设计 （1）前端数据采集部分 前端数据采集部分包括前端加速计传感器、ZIGBEE无线传输模块、SDRAM 和电源等， 如图所示。 前端加速度传感器采用飞思卡尔的MMA7455, MMA7455是一款数字输出（I2C/SPI）、低功耗、紧凑型电容式微机械加速度计，具有信号调理/低通滤波器、温度补偿、自测、可配置通过中断引脚（INT1 或INT2）检测0g、以及脉冲检测（用于快速运动检测）等功能。0g偏置和灵敏度是出厂配置，无需外部器件。用户可使用指定的0g寄存器和g-Select量程选择对0g偏置进行校准，量程可通过命令选择3个加速度范（2g/4g/8g）。MMA745xL系列具备待机模式，使它成为以电池为电源的手持式电子器件的理想选择。ZIGBEE无线传输模块采用WeBee CC2530核心板该模块体积小（3.6*2.7cm），重量轻，引出全部IO口，标准2.54排针接口，可直接应用在自制PCB版上，该模块使用2.4G全向天线，可靠传输距离达250米，自动重连距离达110米，该模块有一个系统复位键和两个LED指示灯，其中一个为电源指示灯，另一个为组网指示灯。存储器为SDRAM ，SDRAM 是一种易失性存储器，掉电后其存储的数据会丢失，价格比同容量的FLASH要便宜，本系统每个节点需要采集大批量数据且存在多个节点，又因zigbee网络数据传输速率较低且CC2530的数据存储器容量较小，为了防止采集的数据丢失和数据传输过程的信息拥堵，所以本系统增加了一个存储
1.昆明同德广场膜索结构张拉索索力测试 (1) 工程简介 伞状膜索结构，类似雨伞结构，分为上、中、下三类张拉索。上索类似骨架，覆盖工程防水布；中索类似雨伞撑架，承受上部结构载荷；下索支撑整个膜索结构，为整个构件承力关键部件。拉索直径60mm，上中下索分别长12/6/18m，设计张拉力分别为1/3/6吨。 (2) 测试目的与要求 三类索均为360度对称结构，由于主体结构直接悬于空中，拉索安装过程需要对称张拉。即当某根上索张拉时，其对称的上索同时进行张拉。张拉采用千斤顶加载，分三次加载，第一次张拉至设计值30%，第二次张拉至70%，第三次张拉至100%。为保障张拉过程不出现过载和张拉不对称情况，要求实时监测两个拉索拉力，并实时对照千斤顶压力值转换计算的拉力值。 (3) 测试工况环境 测试过程属于拉索安装调试阶段，现场包含焊接施工、吊装施工，现场噪声
较大。 (4) 测试方式 本次使用仪器为SET-PF1-11型单通道索力动测仪，实行单索实时检测。 悬挂固定传感器后上索与中索测试采用自振方式，下索由于施工搭建的围板未拆除，外界迫振条件不足，因此采用手锤敲击迫振。 (5) 测试结果 测试结果显示，SET-PF11-11型索力动测仪测试值与多数千斤顶张拉力值吻合，平均误差范围≤ 1%，完全可作为千斤顶张拉力判定标准。测量过程发现，少数千斤顶压力表存在较大误差，需拆卸返厂重新计量。
2. 吕梁悬索景观桥张拉索索力测试 工程简介 常规单拱斜拉桥，已试通车。拉索已完成吊装作业，未完成张拉，张拉方式采用螺扣旋转张拉。单侧拉索数量为16根，索径120mm ，索长26~6m ，设计张拉力10~20吨。 测试目的与要求 拉索要求对称张拉，每根索张拉一般分两次完成，第一次要求达到设计值60%，第二次完成100%。张拉过程由于未安装锚索计等张拉力测试传感器，而人为拧螺扣过程并无法计算张拉力。因此，张拉过程需要实时检测张拉力大小，作为控制张拉施工的依据，测试误差要求不超过3%。 测试工况环境 测试过程属于拉索安装阶段，现场无其他施工，现场噪声干扰小。 测试方式 测试采用SET-PF1-11型单通道索力动测仪，实行单索测试。悬挂固定传感器后长索采用自振方式测试，短索采用人为迫振。