论文部分内容阅读
上世纪70-90年代,我国交通基本建设迅速发展,期间建设了大量的中、下承式吊杆拱桥和斜拉桥。当时多数吊杆和斜拉索的防腐构造是外套套管并内灌水泥浆,由于套管和水泥浆的存在,采用现有的振动法理论来测试和计算拉索索力会产生较大的误差。随着体外预应力技术的日益进步,灌浆体外预应力索在新建桥梁及已有桥梁结构的体外预应力加固中得到了更广泛的运用,这也对采用振动频率法测试此类拉索的索力提出了新的要求和挑战。为能运用振动频率法较为准确地测试灌浆拉索索力,本文进行了深入的理论研究和大量的灌浆拉索模型试验。主要工作和结论如下:(1)在介绍了根据弦振动理论和轴拉梁振动理论求解拉索索力的最基本公式的基础上,简要推导了铰接和固结两种不同边界条件下拉索在一般均布质量作用下的索力计算公式和在集中附加质量作用下的振动频率方程。(2)以洪塘大桥体外预应力索和拱桥灌浆吊杆为工程背景,采用Φ15.2mm高强度钢绞线模拟拉索,制作了24个裸索试验模型、24个外套PVC套管(未灌浆)拉索试验模型以及24个灌浆拉索试验模型,分别研究了边界条件、套管附加质量以及灌浆拉索的各参数对索力计算的影响规律。结果表明:铰接的边界条件满足试验中索力计算的要求,计算外套套管的拉索索力时需计入附加质量的影响,但采用现有索力计算公式计算灌浆拉索索力会产生很大的误差。(3)将灌浆拉索视为带有均布附加弹性质量的两端铰接轴向受拉梁,根据弹性分布质量与拉索振动方向的两种不同情况分别建立拉索的振动微分方程。对试验数据拟合分析,得到了采用索长、灌浆率、附加质量线密度、长细比、砂浆抗弯刚度等参数求解附加弹性质量自振频率的计算表达式,并结合附加质量、裸索、灌浆拉索实测和计算频率之间的关系,提出了灌浆拉索索力计算方法。结果表明:计算得到的拉索索力最大误差为5.39%,具有很高的计算精度。(4)进行了洪塘大桥灌浆体外索的1:1原型试验,验证了本文提出的灌浆拉索计算方法的适用性,将公式运用于福建省洪塘大桥灌浆体外索和仙游木兰溪大桥吊杆的索力评定中,计算精度满足工程要求。