体外预应力索自由长度分析

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1、54桥梁结构城市道桥与防洪2012年3月第3期体外预应力索自由长度分析王寿生(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市200092)摘要：转向块(锚固端)间的体外预应力索可能产生独立于梁的振动，若其频率与梁的固有频率接近，就可能发生共振。当频率相近时，改变粱的截面特性或体外索的正常使用应力都不是好的解决办法，而通过改变体外索的约束长度来改变其固有频率，在经济、效果及可行性方面，都不失为一个理想的方法。体外索的无侧向支承的自由长度不应过大，根据常见桥梁频率和我国钢绞线的使用情况，体外索可控制在12m之内，这样桥梁和体外索的自振频率就相互错开，也就避免了共振问题。关键词：体外预应

2、力；共振；频率；自由长度中图分类号：U441．5文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)03—0054—04外，自然成为一个相对于组成结构整体的单独构0前言件。所以在承受动力荷载的体外预应力结构设计当体外预应力桥梁结构自振频率处于某些范中，必须考虑到体外索与结构是独立振动的，应防围时，外荷载，包括行驶车辆、行人、地震风载、海止二者共振，而且当体外预应力索在动力荷载(如浪冲击等可能会引起体外预应力结构共振，使得车辆等)作用下发生共振时，就易发生锚具的疲劳乘客和行人感觉不舒服，甚至振幅过大危及体外破坏和转向构件处的预应力筋的弯折疲劳破坏。预应力桥梁安全运营。利用结构的自振频

3、率与其也就是说，体外预应力索仅在锚固和转向块处刚度和质量有着确定的关系，在设计时就要避免受到约束，当梁受到活载作用时，转向块(锚固端)引起体外预应力混凝土结构共振的强迫振动振间的预应力筋索可能产生独立于梁的振动，如果源，如风、车辆等的频率与桥跨自振频率耦合。特体外索的固有频率和梁的固有频率接近，就可能别应指出的是若要研究体外预应力结构病害诊发生共振。共振不仅影响梁的正常使用，甚至导致断，实际也可以体外预应力结构或构件固有频率体外索断裂，梁破坏。所以应该采取构造上的措施的改变为依据的。体外和体内预应力结构在结构来避免体外索和梁发生共振，其中体外索锚固块构造上的根本区别就是预应力索位于混

4、凝土结构与转向块之间或两个转向块之间的自由段长度的的外部，仅在锚固及转向块处可能与结构相连，因确定就是非常重要的一个问题，以确保体外索的此，体外索的应力是由结构的整体变形所决定的；自振频率和结构本身的频率相互错开，从而避免而在体内有粘结预应力结构中，力筋位于混凝土共振和疲劳破坏的发生。结构的内部，与结构完全粘结，在任意截面处都与1体外索自由长度的确定结构变形协调，因此力筋的应力是与某个混凝土截面息息相关的。一般的研究对体内预应力筋是下面作者就将通过较为详细的理论分析，得出不被看作一个单独构件的。而体外索在混凝土体在实际工程设计中，体外索锚固块与转向块之间或两个转向块之间的自由长度的建

5、议取值。收稿日期：2011-12—191．1常用体外索的频率作者简介：王寿生(1978一)，男，安徽桐城人，工程师，从事桥体外预应力索固定于转向块(或锚固端)之间，不梁和地下结构设计工作。式系杆拱桥的桥面系通过吊杆、系杆与钢管混凝参考文献【1】陈宝春、郑怀颖．钢管混凝土飞鸟式拱桥桥型分析[J】．中外公土拱肋连成了整体结构，从振型上可以看出桥面路，2006，(12)：43—50．的竖向振动为该桥梁体系的整体竖向振动。【2】熊红霞、邓玉梅．飞鸟式钢管混凝土拱桥自振特性的模态分析(4)该桥结构各阶实测自振频率均高于理论[J1．交通科技，2007，(4)：1-3．[3】周劲草、严志刚、盛洪飞

6、．大跨度中承式钢管混凝土拱桥的面内计算值，说明成桥结构的动力特性优良、整体刚度动力特性分析[J]．公路交通科技，2005，(9)：87—89．优于设计值，成桥状态满足设计要求。[4]陈宝春．钢管混凝土拱桥【M】．北京：人民交通出版社，2007．2012年3月第3期城市道桥与防洪桥梁结构55计梁体振动引起的预应力增量，忽略预应力索中阻频率范围则应该将体外索的抗弯刚度考虑进去。尼的影响，则体外预应力索弦向振动的方程为：当=1860MPa时，张拉控制应力不应小于．0．4，若考虑有20％的损失，则一般体外索的％孕一：0(1)．一O一最小有效应力应为=0．4×0．8×1860MPa=式中：Ⅳ口

7、——在正常使用时体外预应力索中的有效595．2MPa，而体外索最大应力不应超过1320张拉力；MPa。当~=595．2MPa时，由式(3)知道，体外m——预应力索单位长度的质量。索基本频率与其长度的函数关系式为：对于二端固定的体外预应力索，类似本章前，1丽138．12面所述方法求解方程(1)得到频率计算公式为：一一—_；当=l320MPa时，同样由式(3)知道，体外索基本频率与其长度的函(2)式中——体外预应力索的阶自振频率；数关系式为=~_fl320x1