大跨径连续刚构桥体外预应力索力测试及验证.pdf

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1、CMYK工程试验与研究大跨径连续刚构桥体外预应力索力测试及验证刘长胜（广东工业大学土木与交通工程学院）【摘要】以丫髻沙大跨径连续刚构桥体外预应力加固为工程背景，根据振动法测试索力原理，建立体外预应力索索力识别计算模型，并进行了4根索的索力测试。结果表明：不考虑预应力索的预应力损失，实测频率求得的索力与设计索力相差较大；考虑预应力损失的设计索力与实测索力的偏差在6%以内。【关键词】连续刚构桥；体外预应力索；索力；测试1概述限元法准确模拟体外索的振动，充分考虑索两端局部的构造、减震器、转向块等边界条件，建立体外预

2、应力索的广州丫髻沙大桥副桥为86m+160m+86m三跨连续预计算模型。索的有限元计算模型如图1所示，图1中：kw应力混凝土刚构桥，主梁采用单箱单室截面，梁高为索两端锚固点转动刚度，k为减震器或转向块的支撑2.5～9.0m，顶板宽15.75m，底板宽8.10m，采用三向预刚度；L为有限元划分单元长度；L0为索长度；T为索力；应力体系，纵向、横向均使用高强低松弛钢绞线,竖向使m、EI、A为索的线密度、抗弯刚度和面积。用H32精扎螺纹筋。由于丫髻沙大桥连续刚构引桥跨中和墩顶箱梁出现多处裂缝，刚度下降明显，跨中严重

3、下挠，故采用了体外预应力加固法、粘贴（灌注）钢板加固法、高强不锈钢绞线+渗透性聚合物砂浆加固法、增大截面加固法等四种方式相结合进行加固处理。引桥每幅桥共布置26束体外束，体外束分为三种类型：通长束（4图1有限元分析的力学模型束）、中跨束（6束）和中支点短束（每支点各8束）。中支点短束采用12-7Φ5钢绞线，通长束和中跨束采用采用有限元法对图1所示索进行自由振动分析，可31-7Φ5钢绞线。得（1）式特征方程（K-ω2体外索的索力是体外索加固设计的重要参数，也是M）φ=0（式1）体外索加固施工监控实施中需要监测与

4、调整的施工控式中：M、K分别为质量和刚度矩阵，K=KL+K0；KL为线制参数之一。体外索索力的量测效果将直接对结构施工弹性刚度矩阵(与EI有关)；K0为初应力刚度矩阵(与T质量和施工状态产生影响。体外索索力可以直接影响到有关)；ω为固有圆频率，ω=2πf，f为固有频率；φ为主梁的内力和线型，索力状态又是反映全桥加固后内力振型。若给定索力T，K0可通过对图3所示的拉索进行状态的重要指标。不管在加固施工过程中，还是在后期静力求解获取体外索应力后得到。求解方程（1）即可得进行桥梁安全评估中，都需要准确地了解体外索的

5、索力到在T作用下体外索的各阶固有频率fi(i=1,2，…，n)，实际状态。在保证大桥正常运营状况下，如何测试体外i为频率阶数，n为所考虑的最高阶频率的阶数。采用识预应力束的内力，对桥梁结构加固效果及安全评估非常别技术可准确识别有限元中难以获取的边界条件的参数，并且通过识别技术可以提高索力测试的精度[3,4]。文重要。献[4]中更是指出多参数识别对误差的影响，表明参数的2振动法测试索力原理识别值可以作为真实值的良好近似。识别公式为：22索力测试的常用方法难以考虑边界条件，导致难以EI∫φ＂﹙﹚xdx+T∫φ＇﹙

6、﹚xdxkφ﹙﹚x+kφ＇﹙﹚x21w2+=4πfi22准确测试索力；然而利用有限元理论可以较方便的考虑m∫φ﹙﹚xdxm∫φ﹙﹚xdx各种边界条件和利于索力的计算[1,2]。本文首先采用有（式2）CMYK工程试验与研究结构中的刚度参数可根据能量法选取近似的振型段。函数并结合实测的频率准确获取。选取采用有限元获得3.2测试内容与结果的振型函数及前几阶实测频率（一般都能获取前3阶），传感器布置见图2、图3，各体外索的频率采用东方由（2）式联立线性方程组，解出相应的待定体外索索力振动与噪声研究所的动态测试系统（D

7、ASP）测试，同样以和刚度参数。索力动测仪（JMM-268）为辅测试频率，获取前3阶测试最后采用迭代法反复修正有限元模型中的参数，使频率。最终测试了丫髻沙连续刚构引桥上游侧腹板的4识别的体外预应力拉索拉力与实际拉力更为逼近。一般根索：N1a、N1b、N3a和N3b，频率测试结果见表1。情况下进行几次迭代就可达到工程上的精度要求。但对3.3体外索索力计算于比较明确的参数条件，利用减振器的尺寸和橡胶的弹⑴体外索参数模等就可计算出减震器的刚度，为减少工作量，不必再从规范查得31-7Φ5钢绞线的基本参数，经整理换进行

8、参数识别。这样既方便求得索力，也满足精度要求。算为所需的体外索计算参数，见表2和表3。其中钢绞3试验与结果线考虑了环氧涂层和PE护套后的线密度为1.26kg/m，索的线密度据此计算为39.06kg/m。对于体外索，由于3.1体外索的选取空间曲线的平弯和竖弯角度很小，计算索长与直线索长体外索按类型和尺寸分别编号，N1a、N1b代表通长的误差小于0.1%，所以体外索按直线索建立模型可以索，N3a、N3b