斜拉桥施工过程斜拉索力监测分析

山 西建筑

SHANXI ARCHITECTURE

Vol.43No.12Apr. 2017

• 169 •

文章编号：1009-6825 (2017) 12-0169-02

斜拉桥施工过程斜拉索力监测分析

李助曄

(上海市政建设有限公司，上海200092)

摘要:介绍了采用频率法测试某斜拉桥施工过程索力的难点与步骤，分析了运用频率法测试其索力的各种影响因素，并提出了 索力频率法测试误差的控制措施，通过现场实践证明了该测试方法的有效性。关键词:斜拉桥,频率法，索力，误差

中图分类号:U446

1斜拉桥索力频率法测试的难点分析

能否对斜拉索索力进行精确的测量，在很大程度上决定着斜

拉桥施工质量和正常运营。斜拉桥索力测试的方法很多，其中频 率法确定斜拉索力具有精度高、使用方便、适合长期和多次测试 的优点。其原理是利用索力与索的振动频率之间存在对应关系 的特点，在已知索长度、两端约束情况、分布质量等参数时，将高 灵敏度的拾振器绑在斜拉索上，拾取拉索在环境振动激励下的振 动信号，经过频谱分析即可测出斜拉索的自振频率，进而由索力 与拉索自振频率之间的关系获得索力。

1.1 斜拉索频率测试

在斜拉索的中间位置，振动的能量主要集中在低阶频率上， 而在锚固点附近，振动的能量相对比较平均。在测试时传感器的 布置不可能放到拉索的中点位置，只能布置在相对靠近锚固点的 位置，故斜拉索基频的测试精度不高，甚至有些时候测不到准确 的基频。

1.2斜拉索力计算

频率法是间接测试索力，拉索的质量、刚度、垂度、长度和减 震器都会影响索力的计算精度。斜拉桥施工过程中未安装减震 器，并且拉索的质量和长度都可以比较准确的取值，对索力计算 影响最大的是拉索本身的刚度。

目前大多数商业软件计算索力时假定斜拉索为一根张紧的 弦，忽略其本身抗弯刚度的影响，张紧弦的频率之间成倍数关系，

即从低阶到高阶的各阶频率值的比例为1:2: 3: 4…，因而有 /=/„/〜其中为斜拉索基频;/•为斜拉索的™阶频率，并且相 邻阶数频率之差为基频。因此在测试中只要确定出频率差，或者 判断出某阶频率的阶数就能够计算索力。但是大跨度斜拉桥拉 索直径较大，由于刚度的影响，/„>畎，故计算索力时刚度的影响 是不能忽略的。

2索力频率法测试步骤

通过前文的分析可知，索力测试的难度主要体现在如何辨识

频率，如何通过测得的少数几阶甚至是只有某一阶的频率来计算 实际的索力。我们采用的方法和步骤如下：

1)基于ANSYS,编写了计算斜拉索振动特征值的有限元程 序，考虑了拉索刚度和边界条件的影响，以千斤顶的张拉数据作 为输人值计算出斜拉索的各阶频率，以此为参考量来辨识实际测 得频率的阶数。2)将低频信号较好的传感器布置在斜拉索上，用 DASP系列采集仪测试，采样（分析）频率和低通抗混滤波转折频

率根据上一步的计算结果确定:分析频率范围内保证能够测得8 阶左右的频率。3)通过快速傅里叶变换获得斜拉索的频谱图，根

收稿日期:2017-02-17

作者简介:李劭皡（1983-),男，工程师

:A

据计算的频率快速确定实测频率的阶数，如果大桥斜拉索垂度影 响大，计算索力时一般采用4阶以上的频率。4)再次调用斜拉索 特征值计算程序，通过改变斜拉索的张力进行迭代，使得计算出 的频率与实际测得的频率接近，以计算频率与实测频率差值小于 某一个预定值则认为收敛，此时计算出的索力即为实测索力。若 能测出多阶频率，则取各阶频率计算出的索力的平均值为最后的 实测索力。

3索力频率法测试实例分析

对实测数据的分析需要解决以下问题:测得的频率是否是斜

拉索的频率，是第几阶的频率;如何通过测得的频率来计算索力， 计算方法有哪些可能的误差。由此思路出发，以1号索为例，对 实测数据分析如下。

3.1 实测频率辨识

从图1上游边跨1号索（SCI上游）的实测频谱图，可以看 出，边跨的斜拉索实测的前8阶频率倍频关系明确、各阶频率明 显，也测得了较为可靠的基频。边跨1号索的实测频谱明确，与 理论值可以一一对应，可以判定测得的频率是索的频率。

[1:sci上游]全程波形图

[1:SC1上游]频谱光标:A=0.887 51

图1边跨1号索实测频谱图

3.2 实测索力的确定

通过频率辨识明确了实测的频率阶数和频率值后，再利用本 文编制的计算程序通过反复迭代确定实测索力。

对于边跨1号索，1阶~8阶的实测频率都很明确，为了减少 垂度影响，故取4阶~7阶频率进行分析，定义各阶次的计算频率 与实测频率之差小于〇. 〇〇2 Hz时的索力为该阶频率对应的索力， 最后取上述索力的平均值为实测索力。根据上述方法，确定1号索实测索力为3 129 kN,与指令张拉 索力接近，说明张拉质量控制较好。

文献标识码• 170 •

第43卷第12期

2 0 1 7 年 4 月

SHANXI ARCHITECTURE

山西建筑

Vol. 43 No. 12 Apr. 2017

文章编号：

1009-6825 (2017) 12-0170-02

悬臂挂篮技术在桥梁施工中的应用研究

赵评宏

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中030600)

摘要

:结合某桥梁工程实例，从挂篮制作、钢筋混凝土施工、预压试验、桥梁合龙等环节，阐述了悬臂挂篮施工技术要点，并提出

:U445

:A

了施工质量控制措施，指出悬臂挂篮技术能够提高桥梁施工的效率。

关键词:桥梁,悬臂挂篮技术，质量控制，钢筋混凝土中图分类号

文献标识码

悬臂挂篮技术可以通过自由活动挂篮代替大型吊机，从而对 桥梁工程的一些施工进行辅助，能够满足桥梁工程在具体施工中 的实际需求，同时在具体施工中可以依据实际情况，选择不同的 悬臂挂篮，提高工程的施工效率。

钢筋混凝土的施工周期较长，通常会持续一周。基于此，挂 篮施工时，需要做好相应的保养。悬臂是支撑挂篮的主要装置， 操作挂篮的人员要能够在操作台上对施工中使用的装置进行熟 练操作，从而实现对施工中需要移动的人员和材料的合理转移。 同时，在开展混凝土浇筑工作前，需要综合分析锚头数量、钢筋位

1悬臂挂篮技术优势

并且要做好相应的预留工作。此外，还需要对施工 悬臂挂篮施工技术在悬臂浇筑施工中的应用优势十分明显， 置等各因素，

将外界因素对钢筋混凝土 主要体现在结构轻便、操作简单、经济效益高等多个方面，同时还 现场的综合因素进行合理分析与考虑，可以确保桥梁工程施工中涉及到的难点问题得到合理解决。将 悬臂挂篮及时应用到桥梁工程施工中，可以提高工程施工的准确 性，并且也使工程施工更加专业，具有针对性[1]。此外，在具体施 而且因为悬臂挂篮可以移动，因此可以移动到其他段工程，在简 化施工流程的同时，确保了施工进度。

产生的影响降到最低。

2.3预压试验

挂篮预压试验是悬臂挂篮技术中的一项关键内容。因此，在 架等结构发生不可以逆转的变化，有效避免由于挂篮安全性受到 威胁，降低安全事故的发生几率[2]。在应用新挂篮前，不仅要对 挂篮的质量进行检查，还要通过荷载试验对挂篮的性能进行检 测，也就是要采取科学的方式量测挂篮的荷载性。通常情况下， 桥梁中使用的核载量是其最大重量的1.5倍左右。因此，相关工 作人员，在具体施工过程中，要依据挂篮的变形以及加载情况，对 荷载力进行科学制定，从而确保箱梁的线性能够满足标准。

要进行预压试验，这样做的目的是为了避免主桁 工中，还可以针对项目的某段工程进行具有目的性的浇筑施工， 应用新挂篮前，

2悬臂挂篮技术要点

制作挂篮是悬臂挂篮中的一个关键环节，挂篮在工程施工的

2.1制作挂篮

作用是转移材料和人员。因此，在设计挂篮过程中，需要将安全 性作为考虑的重点，同时安装挂篮时，也必须严格依据相关规定 进行,安装挂篮是技术人员、设计人员、施工人员的共同任务。完 成挂篮安装后，要检查挂篮的安全性，确保挂篮活动不会出现安 全问题。

2.4桥梁合龙

桥梁工程施工过程中，桥梁结构有可能会产生不同程度的改 变，这就要求施工人员要选择科学合理的合龙方式，对于合龙口 的运行要保持对称性和快捷性。通常来说，合龙口处的混凝土与

2.2 钢筋混凝土施工

SO-S 9-O-S 9-O-S

SO-S 9-O-S

SO-S 9-O-S 9-O-S

SO-S 9-O-S 9-O-S

SO-S 9-O-S

SO-S 9-O-S 9-O-S

>-S SO-S 9-O-S 9-O-S SO-S 9-O-S 9-O-S SO-S 9-O-S SO-S 9-O-S 9-O-S SO-S 9-O-S 9-O-S SO-S 9-O-S 9-O-S SO-S 9-C

4索力频率法测试误差控制

不论哪种测试手段都有一定的误差，施工期间索力测试以频

面说明了频率法测试的准确性。

表

工况1号索

1

频率法和锚索计实测索力对比

千斤顶张

拉索力3 140

压力传感 实测索力3 274

kN

频率法实 测索；63 129

率法为主，为了确保施工的安全性和索力控制质量，还结合其他 测试手段控制误差：

在1号索张拉过程中，安装了压力传感器对频率法实测数据 进行修正，通过与千斤顶张拉数据和压力传感器测试数据的比较 列于表1，可知测试的索力数据非常接近，相差约1%，从一个侧

5结语

使用频率法完成了某大桥施工过程的监测，针对该方法的具

体问题提出了解决方法，并在实践中得到了成功的应用。

Li Shaowei

(Shanghai Municipal Construction Co. , Ltd, Shanghai 200092, China)

Abstract ： The paper introduces cable fore difficulties and procedures in testing the cable-stayed bridge construction process with frequency meth­od ,analyzes various factors influencing cable force with frequency method, and puts forward control measures of testing errors with cable frequen­cy method, and finally proves the above-mentioned testing method is effective through in-situ practice.Key words： cable-stayed bridge, frequency method, cable force, error

收稿日期=2017-02-14

作者简介:赵评宏（1974-),男，工程师

Monitoring analysis on cable force in cable-stayed bridge construction process