CN104328739B - 系杆拱桥吊杆的索力测试及其施工控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种系杆拱桥吊杆的索力测试及其施工控制方法，涉及桥梁检测及施工监控技术领域。针对现有吊杆索力测试方法，未考虑索体抗弯刚度对索力测量的影响，导致测定误差大的问题。索力测试方法：一、对吊杆进行分级张拉，测量并记录吊杆在索力T_i作用下对应的一阶频率f_i；二、将T_i和f_i分别代入公式一T＝Kf²‑b；三、通过线性回归方程计算出吊杆对应的参数K和b；四、吊杆底端锚固于系梁上，索力调整，实测吊杆一阶频率f，通过公式一和吊杆对应的参数K和b计算得出吊杆的索力T，判断索力T是否达到目标值，未达目标值时，对吊杆继续进行张拉，直至其索力T达到目标值。

Description

系杆拱桥吊杆的索力测试及其施工控制方法

技术领域

本发明属于桥梁检测及施工监控技术领域，具体涉及一种系杆拱桥吊杆的索力测试及其施工控制方法。

背景技术

系杆拱桥是一种由系梁、拱肋与吊杆组成的外部静定、内部超静定的梁拱组合体系，系杆拱桥吊杆的索力大小是评价该类桥梁使用状况的一个重要指标，索力的分布是否合理，将直接影响到系杆拱桥结构的线形及内力分布的均匀性，因此，对吊杆索力测定的精确与否直接关系到施工控制的顺利实施和桥梁在运营期间的准确监测。

目前，常用的索力测试方法有压力传感器法、磁通量法以及频率法等。其中，频率法是利用吊杆的索力与振动频率之间的确定性关系，通过实测吊杆的振动频率来计算分析其索力。上述频率法测定索力的力学原理是基于弦振理论，进而求解均匀弦的自由振动微分方程，工程中常常采用下面的公式(a)近似计算吊杆索力T：

T＝Kf² (a)

其中，f为所测吊杆振动的一阶频率，K＝4ωL²/g，L为所测吊杆的计算长度，ω为所测吊杆单位长度的索重，g为重力加速度。在测试某一吊杆的索力时，通常的做法是，采用张拉千斤顶将该吊杆张拉至某一给定的拉力T₀，在保持T₀恒定的情况下测定该吊杆的一阶频率f₀，将T₀与f₀代入到公式(a)中反算出吊杆的计算长度L₀，在该吊杆此后的索力测试过程中，将测得的一阶频率f_i，连同计算长度L₀代入公式(a)中求解索力T_i。但是，采用上述方法测试吊杆索力时，忽略了索体抗弯刚度对索力测定的影响，通过给定张拉力T₀、一阶频率f_i，并结合公式(a)一次求出吊杆计算长度L₀的方法会带来较大的偶然误差，甚至会得出错误的结果，失去索力测定的意义。因此，如何减小索力测定过程中的偶然误差，更为简便地考虑索体抗弯刚度对索力测量的影响是系杆拱桥设计和施工过程中的关键问题之一。

发明内容

针对现有系杆拱桥吊杆的索力测试方法，未考虑索体抗弯刚度对索力测量的影响，导致测定误差大的问题，本发明提供了一种系杆拱桥吊杆的索力测试及其施工控制方法，索力测试操作方便、偶然误差小、且精度较高，以实现吊杆索力的精确测试，从而保证施工质量。

本发明解决其技术问题所采用的系杆拱桥吊杆的索力测试方法，步骤如下：

步骤一：将所述吊杆的顶端固定于所述系杆拱桥的拱肋上，所述吊杆的底端连接张拉千斤顶，对所述吊杆进行分级张拉，测量并记录所述吊杆在i级张拉力T_i作用下对应的一阶频率f_i，i为整数，且i≥1；

步骤二：将所述步骤一测得的张拉力T_i和对应的一阶频率f_i分别代入公式一：

T＝Kf²-b (一)

其中，K为与所述吊杆计算长度、线密度相关的参数，b为与所述吊杆索体抗弯刚度相关的参数；

步骤三：对经所述步骤二得出的方程式进行线性回归分析，并通过线性回归方程计算得出所述吊杆对应的索力计算参数K和b；

步骤四：初步张拉施工结束后，将所述吊杆的底端锚固于所述系杆拱桥的系梁上，并进行索力调整，实测所述吊杆的一阶频率f，通过所述公式一和所述吊杆对应的参数K和b计算得出所述吊杆的索力T，判断此时索力T是否达到目标值，未达目标值时，对所述吊杆继续进行张拉，直至其索力T达到目标值。

优选的，所述步骤一中采取4级张拉，经步骤三得出所述吊杆对应的参数K和b的计算公式二：

$\left\{\begin{array}{c}K=(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i-N\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left({f_i}^2{T}_i\right))/(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f_i}^2-N\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f_i}^4)\\ b=(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f_i}^4\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i-\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left({f_i}^2{T}_i\right)\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f_i}^2)/(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f_i}^2-N\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f_i}^4)\end{array}\right.$ (二)

其中，张拉级数N＝4。

优选的，所述公式一和公式二存储于计算机或移动智能设备中。

另外，本发明还提供了一种采用系杆拱桥吊杆的索力测试方法的施工控制方法，步骤如下：

步骤a：对所述系杆拱桥进行有限元仿真分析，选取沿所述拱肋轴线对称设置且沿所述系梁轴线对称设置的同类吊杆组成n个吊杆组，根据提供的吊杆索力设计值，计算确定初步张拉时n个所述吊杆组的张拉顺序以及各吊杆的初张力，所述吊杆组的张拉序列分别为1，…，n；

步骤b：将所述吊杆顶端固定于所述拱肋上，在吊杆组1各吊杆底端连接所述张拉千斤顶对其分N级进行张拉，测量所述吊杆在第i(i＝1，…，N)级张拉力T_i作用下的一阶频率f_i，分别代入所述公式一，并通过所述线性回归方程计算得出所述吊杆对应的索力计算参数K和b，且第N级张拉结束后，将所述吊杆的底端锚固在所述系梁上。

步骤c：重复所述步骤b，按所述步骤a的张拉顺序对吊杆组2…吊杆组n分别进行张拉，计算出所有吊杆对应的索力计算参数K和b，并完成所述系杆拱桥吊杆的初步张拉施工；

步骤d：测量此时步骤a确定的张拉序列为1，…，n-1吊杆组各吊杆的一阶频率f，结合其对应的索力计算参数K和b，根据所述公式一计算得出步骤a中张拉序列为1，…，n-1吊杆组各吊杆的索力T，张拉序列为n的吊杆组各吊杆索力即为所述步骤a确定的初张力，并由此借助有限元仿真软件确定索力调整施工过程中所述n个吊杆组的张拉顺序及各吊杆的张拉力，所述吊杆组张拉序列分别为1，…，m；

步骤e：按步骤d确定的张拉顺序及张拉力，对所述n个吊杆组进行张拉后，测量各吊杆的一阶频率f，通过所述公式一和各吊杆对应的索力计算参数K和b计算得出索力T，并调整所述吊杆的索力T直至达到设计值；

其中，m、n为正整数，且m≥n，n≥2。

优选的，所述步骤b中，分级张拉的级数为4，且所述吊杆对应的索力计算参数K和b是通过所述公式二计算得出。

本发明的效果在于：

一、本发明的吊杆索力测试方法，在索力计算公式中综合考虑了索体抗弯刚度的影响，改进索力计算公式为T＝Kf²-b，通过分级张拉测量吊杆索力T_i和对应的一阶频率f_i，再将索力T_i和一阶频率f_i分别代入索力计算公式，并通过线性回归方程计算得出该吊杆对应的参数K与b，在调整吊杆索力时，只需要测出该吊杆此时的一阶频率f，结合参数K与b，并根据索力计算公式即可计算得出吊杆此次张拉的索力T，并将其调整至目标值。本发明吊杆索力测试方法显著的技术效果如下：

1、由于考虑了索体抗弯刚度的因素，减小了传统频率法的偶然误差，以及施工过程中的锚固误差，吊杆索力测定更为准确，使得施工过程中吊杆能够张拉至设计目标状态，进而保证系杆拱桥结构的线形及内力分布的均匀性；

2、整个索力测试方法操作简单便捷，测试过程除了基本的频率测试设备之外，不需要额外的辅助设备和装置，而且，计算公式可编制成相应的计算表格，并转存到移动智能设备，通过吊杆实测频率及计算表格能够迅速计算出吊杆索力，如果出现吊杆索力不足的情况，可对该吊杆迅速进行补张拉，相比以往的吊杆索力测试方法，显著提高了施工单位的施工效率，缩短了工期。

二、本发明的系杆拱桥吊杆的施工控制方法，首先对系杆拱桥进行有限元仿真分析，根据设计单位给出的索力设计值，计算确定初步张拉时各吊杆组的张拉顺序及各吊杆的初张力，并针对施工现场张拉千斤顶数量无法满足吊杆张拉需要的实际情况，将系杆拱桥的吊杆划分为n个吊杆组，利用数量有限的张拉千斤顶先对张拉序列为1的吊杆组各吊杆进行张拉，为使吊杆的索力均能够准确达到设计值，本发明采用前文描述的吊杆索力测试方法，在吊杆初张拉施工过程中，先计算出索力计算公式中吊杆对应的参数K和b，然后将吊杆组1各吊杆的底端均锚固在系梁上。当吊杆组1张拉完毕后，拆下张拉千斤顶，重复上述操作，进行下一个吊杆组的初张拉，由此逐步完成系杆拱桥n个吊杆组的初步张拉施工。初张拉施工完成后，测量吊杆组1，…，吊杆组n-1各吊杆的一阶频率，结合公式一及各吊杆对应的参数K、b计算出各吊杆的索力。在此基础上，通过有限元仿真软件分析确定索力调整施工过程中n个吊杆组的张拉顺序及张拉力，然后，按上述张拉顺序及张拉力完成各吊杆张拉后，测量各吊杆的一阶频率f并结合公式一计算得出相应索力T，并将索力T调整至设计值，完成全部吊杆张拉施工。本发明的施工控制方法，由于采用了前文所述的索力测试方法，能够更为准确地测定吊杆索力，使其达到吊杆索力的设计值，保证了施工质量；而且，该方法采用吊杆分组且逐步进行张拉及调索的方法，更有利于控制吊杆的张拉施工，从而保证施工质量；利用数量有限的张拉千斤顶顺利地完成施工，降低了施工成本；此外，结合便携式移动智能设备，可显著提高施工效率，缩短工期。

附图说明

图1为本发明一实施例系杆拱桥的模型示意图；

图2为本发明一实施例系杆拱桥吊杆张拉状态的示意图；

图3为本发明一实施例系杆拱桥吊杆锚固后的示意图；

图4为本发明一实施例吊杆索力测试方法的流程图；

图5为现有方法与本发明方法吊杆索力测定值与真实值的平均误差分布柱状图；

图6为本发明一实施例系杆拱桥吊杆的施工控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的系杆拱桥吊杆的索力测试及其施工控制方法作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一：结合图1至图5说明本发明的系杆拱桥吊杆的索力测试方法，本实施例以图1所示的系杆拱桥10为例，该系杆拱桥10采用的是双吊杆受力体系，也就是说，图1所示的吊杆11均为并列设置的两根，吊杆11索力测试具体步骤如下：

S101：将系杆拱桥10的吊杆11顶端固定安装于拱肋12上后，选取长度为12.8m的8根吊杆11(图中虚线圆圈所标记的吊杆)，如图2所示，在吊杆11底端连接张拉千斤顶30，对8根吊杆11分N级进行张拉，第i(i＝1，…，N)级张拉完毕之后，保持张拉千斤顶30拉力恒定，通过油压表读取各级张拉力T_i，其近似等于吊杆索力(下文以T_i表示第i级张拉时的索力)，同时，利用振动测试仪器20测量各级索力T_i作用下8根吊杆11的实测一阶频率f_i，并记录吊杆11在索力T_i作用下对应的一阶频率f_i。上述振动测试仪器20包括位于吊杆11上的拾振器，以及与拾振器连接的振动频率测试仪。

S102：将上述8根吊杆11分级张拉测得的索力T_i和对应的一阶频率f_i分别代入索力计算公式，即公式一：

T＝Kf²-b (一)

其中，K为与吊杆11计算长度、线密度相关的参数，b为与吊杆11索体抗弯刚度相关的参数；

S103：对经步骤S102得出的方程式进行线性回归分析，并通过线性回归方程计算得出参数K和b，关于上述线性回归方程的推导方法为公知常识，此处不再赘述；

S104：如图3所示，初步张拉施工结束后，将8根吊杆11的底端锚固于所述系杆拱桥10的系梁13上，为减小吊杆11的锚固误差，测量8根吊杆11的一阶频率f，通过公式一和吊杆11对应的参数K和b计算得出吊杆11的索力T，判断此时索力T是否达到目标值，如未达到目标值，则继续张拉吊杆11，直至其索力T达到目标值。

较佳的，综合考虑计算准确性及工作效率等因素，本实施例对8根吊杆11分4级(即i＝1，2，3，4)张拉，张拉力分别为T₁<T₂<T₃<T₄，对应的一阶频率为f₁、f₂、f₃、f₄；通过线性回归方程得出8根吊杆11对应的参数K和b，计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}K=(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{T}_i-N\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left({f_i}^2{T}_i\right))/(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2-N\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^4)\\ b=(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^4\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{T}_i-\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left({f_i}^2{T}_i\right)\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2)/(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2-N\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^4)\end{array}\right.$ (二)

其中，张拉级数N取值为4，当然，如需获取更高计算精度，N可取更大值。

实际应用时，可预先在计算机中编制EXCEL计算表格，该表格包括吊杆11的标号，公式一和公式二，并将上述计算表格转存到移动智能设备(如智能手机、平板电脑等)中，当在公式二中填入吊杆11第i级张拉时的索力T_i以及对应的一阶频率f_i时，计算表格会自动计算出吊杆11对应的参数K和b，每一根吊杆11的参数K和b的值均可能不同。吊杆11锚固后，调整吊杆11的索力T，根据吊杆11实测一阶频率f及公式一能够迅速计算得出此时的索力T。

依据是否考虑索体的抗弯刚度，下文对现有技术的索力计算方法和本发明的索力计算方法计算结果的准确性进行对比分析。

未考虑索体抗弯刚度的吊杆索力计算方法采用公式a：

T＝K₁f² (a)

本发明考虑索体抗弯刚度的吊杆索力计算方法采用公式一：

T＝K₂f²-b (一)

采用线性回归方程计算上述两个公式中的参数K₁，K₂和b，计算公式如下：

$K_1=\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left({f_i}^2{T}_i\right)/\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^4---\left(b\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{K}_2=(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{T}_i-N\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left({f_i}^2{T}_i\right))/(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2-N\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^4)\\ b=(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^4\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{T}_i-\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left({f_i}^2{T}_i\right)\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2)/(\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^2-N\underset{i}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f_i}^4)\end{array}\right.---\left(c\right)$

将吊杆11经4级张拉后测得的索力T_i和对应的一阶频率f_i分别代入公式b和公式c，计算得出参数K₁，K₂和b，表一为通过两种方法计算得出的参数K₁，K₂和b，其中，T_i表示第i级张拉力，即索力，单位为kN；f_i指索力T_i作用下对应的一阶频率，单位为Hz。

表一：现有方法与本发明方法吊杆分级张拉测得索力T_i、一阶频率f_i及计算得出的参数K₁，K₂和b列表

上述分级张拉完毕后，放松8根吊杆11的标定张拉力，再将其分别张拉至真实值，张拉力分别为400kN、450kN、500kN以及600kN，测定两种方法中吊杆11在索力T_i作用下的一阶频率f_i，通过公式a、公式一并结合表一的参数K₁，K₂和b分别计算吊杆11的测定索力，并与真实索力进行对比，对比结果请参见表二，其中，μ₁指不考虑吊杆索体抗弯刚度的吊杆索力测试方法得出的测定值与真实值的误差；μ₂指本发明的吊杆索力测试方法得出的测定值与真实值的误差。

表二：现有方法与本发明方法吊杆索力测定值与真实值误差对比表

请参见图5，图5能够更为直观地表示出现有方法与本发明方法吊杆索力测定值与真实值的平均误差分布状况，图中x轴代表张拉力(单位kN)，y轴代表平均误差。可见，采用本发明的方法测试吊杆索力时，平均误差最大为10.7％，最小为0.6％；而不考虑索体抗弯刚度时，吊杆索力测试平均误差最大为21.2％，最小为1.6％。图5可以明显看出两者的误差变化趋势，本发明的考虑吊杆索体抗弯刚度的索力测试方法可以更为准确地测定吊杆索力。

通过上述对比分析可知，本发明的吊杆索力测试方法，在索力计算公式中综合考虑了索体抗弯刚度的影响，改进索力计算公式为T＝Kf²-b，通过分级张拉测量吊杆索力T_i和对应的一阶频率f_i，再将索力T_i和一阶频率f_i分别代入索力计算公式，并通过线性回归方程计算得出该吊杆对应的参数K与b，在调整吊杆索力时，只需要测出该吊杆此时的一阶频率f，结合参数K与b，并根据索力计算公式即可计算得出吊杆此次张拉的索力T，并将其调整至目标值。本发明吊杆索力测试方法显著的技术效果如下：

1、由于考虑了索体抗弯刚度的因素，减小了传统频率法的偶然误差，以及施工过程中的锚固误差，吊杆索力测定更为准确，使得施工过程中吊杆能够张拉至设计目标状态，进而保证系杆拱桥结构的线形及内力分布的均匀性；

2、整个索力测试方法操作简单便捷，测试过程除了基本的频率测试设备之外，不需要额外的辅助设备和装置，而且，计算公式可编制成相应的计算表格，并转存到移动智能设备，通过吊杆实测频率及计算表格能够迅速计算出吊杆索力，如果出现吊杆索力不足的情况，可对该吊杆迅速进行补张拉，相比以往的吊杆索力测试方法，显著提高了施工单位的施工效率，缩短了工期。

实施例二：结合图1至图6说明本发明的系杆拱桥吊杆的施工控制方法，本实施例以图1所示的系杆拱桥10为例，该系杆拱桥10仍采用双吊杆受力体系，具体步骤如下：

S201：建立系杆拱桥10的有限元模型，并进行空间有限元仿真分析，选取沿拱肋12轴线ax对称设置且沿系梁13轴线ax'对称设置的同类吊杆组成n个吊杆组，根据设计单位给出的吊杆索力设计值，计算并确定张拉施工方案，包括n个吊杆组的张拉顺序，以及初张拉时各吊杆11的初张力，吊杆组的张拉序列分别为1，…，n；

S202：如图1和图2所示，将吊杆11顶端固定安装于拱肋12上，此时吊杆11底端尚未锚固，在张拉序列为1吊杆组各吊杆11(图中虚线圆圈所标记的吊杆)底端连接张拉千斤顶30并进行初张拉，本实施例对1吊杆组各吊杆11进行4级张拉(即i＝1，2，3，4)，张拉力T₁、T₂、T₃、T₄分别为步骤S201计算得出的初张力的40％、60％、80％、100％，测量吊杆11在索力T_i作用下的一阶频率f_i，分别为f₁、f₂、f₃、f₄；分别代入公式一(即索力计算公式)，并通过线性回归方程计算出吊杆11对应的参数K和b，并利用实施例一得出的公式二(即线性回归方程)计算出吊杆11对应的参数K和b；第4级张拉完毕后，将吊杆11的底端锚固在系梁13上；

S203：重复上述步骤S202，按步骤S201的张拉顺序对张拉序列为2，…，n吊杆组分别进行张拉，计算出所有吊杆11对应的索力计算参数K和b，并完成系杆拱桥10全部吊杆11的初张拉施工；

S204：初张拉施工完成后，由于最后张拉的吊杆组(即张拉序列为n的吊杆组)的吊杆11索力只受工人锚固水平的影响，正常锚固水平下，该索力近似等于步骤S201确定的初张力。此时，测量张拉序列为1，…，n-1吊杆组各吊杆11的一阶频率f，结合其对应的索力计算参数K和b，根据公式一计算得出张拉序列为1，…，n-1吊杆组各吊杆11的索力T，借助有限元仿真软件确定索力调整施工过程中n个吊杆组的张拉顺序及各吊杆11的张拉力，吊杆组张拉序列分别为1，…，m，因索力调整过程中，每个吊杆组至少张拉一次，m、n为正整数，且m≥n。

S205：按照步骤S204确定的张拉顺序及张拉力，对n个吊杆组进行张拉后，测量此时各吊杆的一阶频率f，通过公式一和各吊杆11对应的索力计算参数K和b计算得出索力T，并调整吊杆11的索力T直至达到设计值。

具体而言，在步骤S204吊杆组的索力调整施工过程中，如图3所示，在吊杆11’完成张拉并锚固后，必然会影响已张拉完毕并锚固的吊杆11的索力，因此，需再次采用振动测试仪器20测量吊杆11的实时一阶频率f，结合吊杆11的索力计算参数K和b，并通过上述公式一计算出此刻吊杆11的索力T，确保吊杆11的索力T达到目标值。

本发明的系杆拱桥吊杆的施工控制方法，首先对系杆拱桥进行有限元仿真分析，根据设计单位给出的索力设计值，计算确定初步张拉时各吊杆组的张拉顺序及各吊杆的初张力，并针对施工现场张拉千斤顶数量无法满足吊杆张拉需要的实际情况，将系杆拱桥的吊杆划分为n个吊杆组，利用数量有限的张拉千斤顶先对张拉序列为1的吊杆组各吊杆进行张拉，为使吊杆的索力均能够准确达到设计值，本发明采用前文描述的吊杆索力测试方法，在吊杆初张拉施工过程中，先计算出索力计算公式中吊杆对应的参数K和b，然后将吊杆组1各吊杆的底端均锚固在系梁上。当吊杆组1张拉完毕后，拆下张拉千斤顶，重复上述操作，进行下一个吊杆组的初张拉，由此逐步完成系杆拱桥n个吊杆组的初步张拉施工。初张拉施工完成后，测量吊杆组1，…，吊杆组n-1各吊杆的一阶频率，结合公式一及各吊杆对应的参数K、b计算出各吊杆的索力。在此基础上，通过有限元仿真软件分析确定索力调整施工过程中n个吊杆组的张拉顺序及张拉力，然后，按上述张拉顺序及张拉力完成各吊杆张拉后，测量各吊杆的一阶频率f并结合公式一计算得出相应索力T，并将索力T调整至设计值，完成全部吊杆张拉施工。本发明的施工控制方法，由于采用了前文所述的索力测试方法，能够更为准确地测定吊杆索力，使其达到吊杆索力的设计值，保证了施工质量；而且，该方法采用吊杆分组且逐步进行张拉及调索的方法，更有利于控制吊杆的张拉施工，从而保证施工质量；利用数量有限的张拉千斤顶顺利地完成施工，降低了施工成本；此外，结合便携式移动智能设备，可显著提高施工效率，缩短工期。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (2)

1.一种系杆拱桥吊杆的索力测试方法的施工控制方法，步骤如下：

步骤a：对所述系杆拱桥进行有限元仿真分析，选取沿所述系杆拱桥的拱肋轴线对称设置且沿系梁轴线对称设置的同类吊杆组成n个吊杆组，根据提供的吊杆索力设计值，计算确定初步张拉时n个所述吊杆组的张拉顺序以及各吊杆的初张力，所述吊杆组的张拉序列分别为1，…，n；

步骤b：将所述吊杆顶端固定于所述系杆拱桥的拱肋上，在吊杆组1各吊杆底端连接张拉千斤顶对其分N级进行张拉，测量所述吊杆在第i级张拉力T_i作用下的一阶频率f_i，i＝1，…，N，分别代入公式一：T＝Kf²-b，并通过线性回归方程计算得出所述吊杆对应的索力计算参数K和b，且第N级张拉结束后，将所述吊杆的底端锚固在所述系梁上；

步骤c：重复所述步骤b，按所述步骤a的张拉顺序对吊杆组2，…，n分别进行张拉，计算出所有吊杆对应的索力计算参数K和b，并完成所述系杆拱桥吊杆的初步张拉施工；

步骤d：测量此时步骤a确定的张拉序列为1，…，n-1吊杆组各吊杆的一阶频率f，结合其对应的索力计算参数K和b，根据所述公式一计算得出步骤a中张拉序列为1，…，n-1吊杆组各吊杆的索力T，张拉序列为n的吊杆组各吊杆索力即为所述步骤a确定的初张力，并由此借助有限元仿真软件确定索力调整施工过程中所述n个吊杆组的张拉顺序及各吊杆的张拉力，所述吊杆组张拉序列分别为1，…，m；

步骤e：按步骤d确定的张拉顺序及张拉力，对所述n个吊杆组进行张拉后，测量各吊杆的一阶频率f，通过所述公式一和各吊杆对应的索力计算参数K和b计算得出索力T，并调整所述吊杆的索力T直至达到设计值；

其中，m、n为正整数，且m≥n，n≥2。

2.根据权利要求1所述的施工控制方法，其特征在于：所述步骤b中，分级张拉的级数为4，且所述吊杆对应的索力计算参数K和b是通过公式二计算得出；

所述公式二如下：

$\{\begin{array}{c}K=(\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{T}_i-N\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}({f_i}^2{T}_i\left)\right)/(\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{f_i}^2-N\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{f_i}^4)\\ b=(\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{f_i}^4\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{T}_i-\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}({f_i}^2{T}_i\left)\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{f_i}^2\right)/(\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{f_i}^2\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{f_i}^2-N\underset{i}{\overset{N}{\&Sigma;}}{f_i}^4)\end{array}.$