王先偉，張東旭

(遼寧省交通高等?？茖W(xué)校 沈陽(yáng)市 110122)

0 引言

本論文實(shí)體工程是滄州南北繞城公路工程南段項(xiàng)目的一座桿系鋼箱梁拱橋，位于滄縣中學(xué)西北肖家園村南，橫跨南運(yùn)河，橋梁中心樁號(hào)K89+985，橋梁結(jié)構(gòu)采用跨徑100m下承式鋼箱系桿拱，矢跨比1/5，三拱肋設(shè)橫撐，下部結(jié)構(gòu)采用承臺(tái)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)角度90°。共分3條拱肋，每條拱肋有17根吊索，吊索間距為5m，D1～D9對(duì)稱分布，吊索分布示意圖如圖1所示。

圖1 吊索分布示意圖

對(duì)南運(yùn)河大橋三條拱肋(南邊拱肋、北邊拱肋、中拱肋)下的吊索首輪張拉索力(50%設(shè)計(jì)索力值)進(jìn)行監(jiān)控，其監(jiān)控值與張拉理論值進(jìn)行偏差對(duì)比研究[1-2]。

1 索力監(jiān)測(cè)方法

利用長(zhǎng)沙金馬的JMM-268索力動(dòng)測(cè)儀，進(jìn)行南運(yùn)河大橋三條拱肋的吊索索力的監(jiān)控工作，依次對(duì)稱張拉全橋三條拱肋共51根吊索，縱橋向張拉順序?yàn)镈9>D7>D5>D3>D1，D8>D6>D4>D2，橫橋向?yàn)橄戎泄袄吆筮吂袄遊3-4]，監(jiān)控索力測(cè)量過程如圖2所示。

圖2 南運(yùn)河大橋吊索索力監(jiān)控測(cè)量過程

依照測(cè)量出的每根吊索的頻譜圖，輸入n值，得到對(duì)應(yīng)的f的主頻頻率，根據(jù)式(1)計(jì)算出該索索力值。

F=4f2·W·L2

(1)

式中：F—吊索索力值(kN)；

f—索力監(jiān)控儀的監(jiān)控基頻(Hz)；

W—吊索線密度(kg/m)；

L—參與振動(dòng)的實(shí)際索長(zhǎng)(m)。

2 檢測(cè)數(shù)據(jù)

南運(yùn)河大橋首輪張拉50%的設(shè)計(jì)索力值，通過建模得到的吊索首輪張拉工況下的理論索力值與監(jiān)測(cè)出的索力主頻頻率的索力計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比[5-7]。

2.1 理論索力值

通過邁達(dá)斯橋梁軟件建模得到南運(yùn)河大橋吊索首輪張拉過程中理論索力值及其變化值[8]，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 吊索首輪張拉過程中理論索力值數(shù)據(jù)表(單位：kN)

2.表中灰色框標(biāo)示的為該吊索首輪張拉控制力

2.2 實(shí)際監(jiān)控索力值

根據(jù)監(jiān)測(cè)的吊索頻率經(jīng)式(1)計(jì)算，得到拱肋吊索索力監(jiān)控值，南北兩側(cè)邊拱肋索力監(jiān)控值取平均值以及中拱肋監(jiān)控值匯總數(shù)據(jù)見表2。

表2 吊索首輪張拉過程實(shí)際索力監(jiān)控值數(shù)據(jù)表(單位：kN)

2.表中灰色框標(biāo)示的為該吊索首輪張拉控制力

由表1和表2可看出，利用索力監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，相比于理論索力值偏大的情況較多，占82.4%，而且偏小情況的絕對(duì)值也較小。偏大情況的絕對(duì)值最大為100kN，偏小情況的絕對(duì)值最大為19kN。

3 數(shù)據(jù)分析

依據(jù)表1和表2的數(shù)據(jù)，每種工況的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)值與理論值平均偏差結(jié)果如圖3所示。

圖3 實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)值與理論值平均偏差

由圖3顯示，與吊索理論值相比較，實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)值平均偏差都為正值，且平均值為13.59%。中前期張拉工況階段偏差相對(duì)平穩(wěn)，最大偏差發(fā)生在后期張拉工況階段，說明主梁落架前，是所有吊索受力重分配的重要階段，主梁落架后趨于平穩(wěn)。

依據(jù)表1和表2的數(shù)據(jù)，每種工況下，中拱肋和邊拱肋的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)值與理論值平均偏差標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果如圖4所示。

圖4 中拱肋和邊拱肋的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)值與理論值平均偏差標(biāo)準(zhǔn)差

由圖4顯示，在每種工況下，中拱肋下吊索的實(shí)測(cè)監(jiān)測(cè)索力數(shù)值與理論值平均偏差的標(biāo)準(zhǔn)差整體趨勢(shì)大于邊拱肋吊索的，并且邊拱肋吊索的標(biāo)準(zhǔn)差變化平穩(wěn)，說明張拉吊索時(shí)，中拱肋吊索索力的重新分布變化明顯，中拱肋下的吊索索力變化是監(jiān)控的主要指標(biāo)。

4 結(jié)論

(1)桿系鋼箱梁拱橋索力監(jiān)控儀監(jiān)測(cè)索力數(shù)值相比于理論值偏大，且偏大值在10%～15%。

(2)在吊索張拉施工階段，中前期張拉工況的索力監(jiān)測(cè)值偏差相對(duì)平穩(wěn)，后期張拉工況直至梁落架前的索力監(jiān)測(cè)值偏差較大，是吊索受力重分配的重要階段。

(3)張拉吊索時(shí)，中拱肋吊索索力的重新分布變化明顯，是索力監(jiān)控的主要指標(biāo)。