大跨径连续刚构桥体外预应力索力测试及验证.pdf

工程试验与研究 广东建材2017年第3期 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l所示，图1中：k 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．Om，顶板宽 15．75m，底板宽8．1Om，采用三 向预 刚度；L为有限元划分单元长度；L。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 七 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 l2—7①5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 3卜7①5钢绞线 。 得 (1)式特征方程 体外索的索力是体外索加固设计的重要参数，也是 (K—CO ) =0 (式 1) 体外索加 固施工监控实施中需要监测与调整的施工控 式中：M、K分别为质量和刚度矩阵，K=K+ ；K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)；Kn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)； 为固有圆频率，CO--2nf，f为固有频率； 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，K。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索力 到在 T作用下体外索的各阶固有频率 f(i=l，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 重要。 数，并且通过识别技术可以提高索力测试的精度 =¨3，。文 献Ⅲ4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：