环境温度及桥面加速度与拱桥吊杆索力相关性研究
2020-05-11洪家佳
建材与装饰 2020年12期
关键词:振动
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。……
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