体外预应力加固简支梁桥钢索自由长度确定

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1、8O桥梁结构城市道桥与防洪2013年3月第3期刚度计算式，将式So=goA和m,=pA式代人上述公结构破坏。在做加固设计时，为了避免体外索加固式有：结构的共振现象的发生，往往通过限制体外索的自由长度，改变索的自振频率，使体外索的自振频=21、V／(5)p率与被加固结构的自身频率相互错开，达到防止(6)共振和疲劳现象发生的目的。寺、／(1)为了使体外索与外部激励的频率不同，首先以钢绞线作为体外预应力筋，索的自由长度要了解外部激励的频率的范围，对于汽车激励的以5—20m为例计算体外索弯曲刚度影响系数。钢频率大约在0．1~2Hz，而桥梁基频率在15Hz。绞线的抗拉强

2、度为1860MPa，弹性模量为1．95，现以钢绞线为例，由式(5)可得不同索的自由长度假设体外索的自由长度为5、10、15、20m，体外索下不同张拉力结构自振频率见表3。截面为圆形，直径为d，张拉应力取0．6倍的抗拉强度(见表1)和0．75倍的抗拉强度(见表2)，即表3不同有效应力及索德自由长度的自振频率(单位：Hz)为l116和1395，则可计算的值。表1体外索抗弯刚度影响系数表2体外索抗弯刚度影响系数表1和表2中计算的数量级为×10。由表1、表2和6的表达式，对于一般采用体外预应力加固的体外索，弯曲刚度影响系数与自由长度的二次方成反比，且随着体外索的界面面

3、积的增大而增大，随张拉力的增大而减小。但弯曲刚度影响系数皆小于3％，可以忽略不计，而统一由表3绘制出索在不同有效应力、自由长度采用式(5)计算。与自振频率的关系图如图3、图4所示。3体外索自由长度的确定频率．应力桥梁采用体外预应力法加固后，体外索与主30梁除在锚固点和转向装置相互接触处，其它部分2S●—．rl都是分离(见图1)，它们的振动是独立，有着各自2o．一．rl-_-＼的自振频率。当体外索的自振频率达到某个范围甜15鼙1O时，行人、车辆、风等外荷载可能会引起结构产生S共振现象，不仅会使行人和车辆行驶产生不舒服的感觉，而且当体外预应力结构固有频率与外荷载的

4、频率接近时，会使结构的振幅大大增大，导致体外索在转向处或锚固处出现弯折疲劳破坏和原图3体外索自由长度为10m时频率与应力图2013年3月第3期城市道桥与防洪桥梁结构8l况下，体外索的自由长度不大于10In时『4_，体外索的频率能与梁河车辆激励频率相互错开，且有具有一定的安全度，这样就可以有效地避免共振现象的产生；当体外索自由长度大于10nl，可以设置定位装置或减震装置；当具体桥梁的频率已测得时，也可通过震动分析，验算其自由长度，确保体外索的自振频率为外部荷载激励频率的3～5倍。4结语注：纵轴表示体外索的频率(Hz)，横轴表示体外索的自由长(1)对于一般采用钢绞

5、线作为体外预应力加固度(Il1)。索的结构，弯曲刚度影响系数较小，可以忽略不图4体外索的基本频率与其长度的关系图计，而统一采用式(5)计算。由图3、图4和表3可发现：体外索的自振频(2)采用体外预应力加固法加固时，体外索的率随着张拉应力的增大而增大，其增幅逐渐减小；自由长度应不大于10ITI；当不满足要求时应设置随着自由长度的增大，其的固有频率在迅速减小，定位装置，或者进行振动分析，确定其索的自由特别在0～20ITI的区间内。假设体外索在无侧向支长度。撑的情况下的自由长度为10ITI，当采用的钢绞线的(3)通过钢索频率测试，可反算其有效预应力，抗拉强度为=18

6、60MPa，张拉控制应力在0．．．～．从而对体外预应力加固结构进行健康监测。0．75范围内，考虑体外索有20％应力损失，体外索的有效应力为595．2—1116MPa，则根据式(4)参考文献计算得体外索的自振频率在13．71—18．77Hz之【1】张劲泉，王文涛．桥梁检测与加固手册(上册)【M】．北京：人民交通间；当用的钢绞线的抗拉强度为=1720Mla，体出版社，2007．外索的有效应力为550．4～1032MPa，体外索的自[2】宋一凡．公路桥梁动力学【M】．北京：人民交通出版社，2000，189—224．振频率在13．18～18．O5Hz之间。与桥梁基频和

7、车【3】王寿生，王恒栋．体外预应力索自由长度分析【A]．中国土木工程学会水业分会结构专业委员会四届四次会议论文[c]．2007，辆激励的频率相比皆大于2．64倍。138-143．因此，对于采用钢绞线作为体外预应力材料[4]JTG／TG22—2008，公路桥梁加固规范【s】．北京：人民交通出版社，进行加固，控制应力在0．．．～0．75．范围内的情2008(上接第78页)(3)本文的动力测试与分析结果为钢筋混凝土6结语拓宽拱桥的静动力特性分析提供参考，建立的有(1)通过环境振动测试，采用频时域的随机子限元模型可以进一步用于桥梁动力响应分析以及空间法可以识别得到拓宽

8、钢筋混凝土拱桥的频率桥梁承载能力评估。