洪家佳

（中铁十二局集团第七工程有限公司 湖南长沙 410000）

1 工程背景

该桥为下承式钢管混凝土拱桥，拱肋采用混凝土拱肋和钢管桁架拱肋组合形式，拱脚部分采用混凝土形式，其余部分拱肋采用钢管混凝土桁架形式。跨径组合为35m+100m+35m，拱肋矢高20m，矢跨比为1/5，拱轴线采用二次抛物线线型。

该拱桥中南岸32′、40′、48′和北岸32号吊杆突然断裂导致相应桥面整体垮塌，并于2002年7月维修加固后通车。针对该桥局部吊杆断裂导致桥梁整体安全事故，有必要对吊杆索力的相关变量进行研究。为得到桥梁结构的相关监测数据，分别在边跨短吊杆和跨中长吊杆安置振弦式索力仪，传感器编号分别为：CF001N、CF002N和CF003N，在L/4和L/2分别安置加速速度传感器RSM1和RSM2，在桥面外安装温度传感器TE1。

2 环境温度与索力相关性分析

2.1 弦振动理论

基于加速度传感器的索力测量的理论基础是弦振动理论。张紧的斜拉索，并考虑其抗弯刚度，拉索微元的动力平衡方程为[1]：

式中：y-横向坐标（垂直于索长度方向）；x-纵向坐标（沿索长度方向）；w-单位索长的重量；g-重力加速度；T-索的张力；t-时间，EI-索的抗弯刚度。如果索的两端是铰支的则方程（1）的解为：

式中：L-为索的长度；n-为索的振动阶次；fn-索的第n阶振动频率；E1-拉索抗弯刚度。

弦振动理论假设两端铰结，而实际情况是两端近似于固结，近似计算结果也有一定的误差，但误差值不会太大。这里采用简化算法批量处理拉索的振动数据。系杆拱桥中，拱桥吊杆为重要传力构件也是非常容易损坏的构件，在拱桥的两根短吊杆及两根跨中长吊杆上安装了加速度传感器，监测其索力情况。……