索力测量

索力测试作业指导书1目的1.1为正确使用JMM-268索力动测仪，测试斜拉桥拉索、中承式拱桥吊杆等结构的索力，满足测试的准确性和精确，特编制此指导书。

2适用范围2.1斜拉桥拉索索力检测。

2.2中承式拱桥吊杆索力检测。

2.3预应力钢筋、钢丝拉力的测量。

3 引用标准和相关文件3.1《大跨径混凝土桥梁的试验方法》；3.2《市政桥梁工程质量检验评定标准》（CJJ2-90）；3.3《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62－2004）；3.4《公路斜拉桥设计规范（试行）》（JTJ 027－97）；3.5 JMM-268索力动测仪使用说明书。

4 工作程序和要求4.1测试原理根据张力弦振动公式F=式中F——弦的自振频率L——弦的长度ρ——弦的材料密度δ——弦的应力可知，明确了弦的材料和长度之后，测量弦的振动频率就可确定弦的拉力。

对于两端固定匀质受力的钢索也可近似作为弦。

钢索的拉力T 与其基弦F 有如下关系：2T KF = (4-2)式中 K ——比例系数F ——钢索基频T ——钢索拉力（kN ） n F F n = （4-3） 式中 n F ——主振动频率（Hz ）n ——主振频率的阶次因此，通过测量钢索的主振动频率，就可求出钢索的拉力。

4.2比例系数K 的确定4.2.1理论计算（4-4）式中 W ——钢索单位长质量（kg/m ）L ——钢索两嵌固点之间的长度（m ）4.2.2试验标定对钢索分级张拉。

通过张拉千斤顶和油表或其它装置，读取各级张拉力T ，用JMM-268索力动测仪测量各级拉力下钢索的基频F ，则比例系数K 可通过最小二乘法求出。

211P i Z i ii ZT K F===∑∑ （4-5） 式中 P ——张拉级数；Z——同一级的测量次数。

式（4-4）是作了如下假设后推导出来的：1）钢索是只能受拉而不能受弯、受剪，即只有抗拉钢度。

2）钢索质量在全长范围内是均匀的。

3）钢索振动时没有外力作用其上且横向位移极小。

斜拉索索力检测方法原理数据处理斜拉索是现代桥梁结构中常见的承重构件，其安全稳定的运行对桥梁的使用寿命和安全性至关重要。

因此，斜拉索的力学性能检测是桥梁维护保养的重要工作之一。

目前，常用的斜拉索的检测方法有振动法、光纤光栅传感器法、静荷载法等。

本文将介绍常用的静荷载法检测斜拉索的原理、数据处理方法和应用。

一、静荷载法原理静荷载法是通过施加外力测量斜拉索的变形，进而计算出斜拉索下挂载的主梁的受力状态。

斜拉索检测通常使用的是龙门式起重机，通过千斤顶或液压缸施加大约10%-15%的荷载变形程度测定斜拉索各处的竖向和水平变形，得到斜拉索变形量后采用反演法或其他数值分析方法，计算出斜拉索的受力状态。

二、数据处理方法（一）反演法反演法首先要建立适当的模型，在进行斜拉索检测时，常用的模型有螺旋夹杂法、结构参数法、常数对数变化法等。

其中，螺旋夹杂法是最常用的方法，其原理是将斜拉索当做弹性体，通过静负荷实验测定斜拉索下端各处的竖向和水平位移值，得到斜拉索下端的位移函数，根据弹性理论和能量原理，推导出斜拉索的受力状态。

具体流程如下：1. 采集斜拉索下端各处的位移值，并绘制荷载- 位移曲线；2. 将实验数据输入计算机，得到斜拉索的弹性模量、截面积等参数；3. 建立斜拉索的数值模型，包括斜拉索的材料、断面形状、支座约束情况等；4. 将实验数据和数值模型进行对应计算，对模型进行优化，调整所用的弹性系数、部件尺寸等；5. 依据斜拉索的边界条件和受力平衡原理，得到斜拉索所受的拉力和受力分布规律。

反演法能够根据斜拉索的实际变形数据来计算其受力状态，但需要建立复杂的数值模型，数据处理较为繁琐。

（二）数值分析法数值分析法常用的工具是有限元分析软件，它可以基于静荷载实验数据，构建出有限元模型，通过有限元计算，得到斜拉索的受力状态。

与反演法相比，数值分析法上手快，操作简便，计算结果也具有较高的精度。

具体流程如下：1. 根据斜拉索的实际结构特点，建立有限元模型，划分为若干个小单元；2. 输入静荷载实验数据，并确定模型的约束和荷载；3. 运用有限元软件，采用线性静力学分析，进行模拟运算；4. 根据计算结果，得到斜拉索所受的拉力和受力分布规律。

斜拉桥的索力测量影响因素斜拉桥作为大型桥梁工程的代表，一直以来都引起了人们的极大关注。

在斜拉桥建造过程中，索力的测量是一个十分重要的工作。

因为斜拉桥的索力大小和斜拉桥的承载能力密切相关，只有对索力进行精确测量和控制，才能保证斜拉桥的稳定和安全。

然而，在实际的索力测量过程中，斜拉桥的索力测量可能会受到各种因素的影响。

本文将具体分析这些影响因素并提出相应的解决方法，以帮助大家更好地进行斜拉桥索力测量。

一、天气条件天气条件是斜拉桥索力测量中一个比较重要的影响因素。

因为天气会影响斜拉桥的温度、风速、湿度等情况，从而影响索力的大小和测量的精度。

比如说，在高风速的情况下，斜拉桥上的索绳很容易产生摆动，从而导致索力测量的不准确。

而在温度变化较大的情况下，斜拉桥索绳的长度也会发生变化，进而导致索力的大小不稳定。

此外，在湿度较大的情况下，斜拉桥的索绳也会产生膨胀，从而使索力的大小受到影响。

为了解决天气条件对索力测量的影响，可以采取以下措施：1. 尽量避免在天气恶劣的情况下进行斜拉桥索力测量；2. 采用温度、风速、湿度等仪器来进行实时监测；3. 对索绳长度进行修正，以保证索力的准确测量。

二、斜拉桥结构斜拉桥自身的结构也会对索力测量产生影响。

在斜拉桥建造过程中，斜拉桥的结构设施很可能会影响到斜拉桥的索力测量。

比如说，如何恰当地安装吊装设施以及如何规避各种障碍物，都是影响斜拉桥索力测量的因素。

为了解决斜拉桥结构对索力测量的影响，可以采取以下措施：1. 采用先进的吊装技术，避免对斜拉桥索绳的影响；2.对建造过程中发现的障碍物进行及时处理；3.合理的斜拉桥设计和建造，以尽量减少对索力测量的影响。

三、测量设备测量设备的精度和准确度对索力测量的结果也有很大的影响。

在实际的索力测量过程中，如果使用的测量设备精度不高、准确度不够，则可能导致索力测量结果偏差较大。

此外，如果测量设备损坏或未充分校准，则亦会降低索力测量的准确性。

为了减少测量设备对索力测量的影响，可以考虑以下几点：1. 选用高精度、高准确度的测量设备；2. 测量设备的选择应根据不同的需求和场合，进行科学合理搭配；3. 认真校准、检查、维护测量设备，防止设备损坏、故障和误差等因素的出现。

索力测试索力恒载张力的测定采用专用夹具将加速度计固定在吊杆上，由磁带记录仪和数据采集装3同时测记人工激振和环境随机振动引起的吊杆横向振动响应，经频谱分析得到吊杆的多阶段横向振动频率，然后用有限元法进行多频拟合分析，确定吊杆恒载张力。

杆张力的计算依据为弦振动理论。

吊杆两端为铰结情况下，则有：T=4ωl2f2n/(n2g)-n2EIπ2/l2式中：ω—单位索长的质量g—重力加速度T—索的张力EI—索的抗弯刚度5．系杆逐根一次性张拉设计上，通过整体计算得出各张拉阶段的张拉力Nj。

施工中，采用由边墩拱脚单端张拉系杆，忽略系杆支架的影响，认为系杆的控制张拉力为：N k=N j+Aσsj式中：A——系杆载面积σsj——系杆在通过拱脚内空间曲线管道时与管道壁摩擦造成的预应力损失。

依据《公桥规》第5.2.6条，σsj按下式计算：σsj =σk+[1-e-(μθ+κχ)]式中：σk——张拉钢筋时锚下的控制应力μ——预应力钢筋与管道的摩擦系数κ——管道每m局部偏差对摩擦的影响系数χ——从张拉端至计算截面的管道长度，以m计θ——从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和（空间曲线应计在竖直和水平两个面的管道部分切线夹角之和的代数和），以弧度计。

系杆的伸长量依据《公路桥涵施工技术规范》中的公式计算：△L=P p L/(A p E p)P p——预应力钢筋的平均张拉力(N)L——预应力钢筋的长度(mm)A p——预应力钢筋的面积(mm2)E p——预应力钢筋的弹性模量(Mpa)6.横梁顶升一次性就位在同类桥梁施工中，一般是通过控制每根横梁吊装进的阶段标高，来实现桥面系标高精度的控制，由于实际施工过程中受各种客观因素影响较大，如工期、气温、光照、同步的施工荷载、测量因素（受荷载、周期、条件、精度）等，难以达到设计中每根横梁吊装工况的理想状态，因而使横梁的吊装标高控制施工复杂、精度低，不得不在全部横梁就位后整体重调标高以满足设计要求，而在本桥横梁吊装过程中，采取了下锚头螺纹距离控制法，全桥横梁的一次性吊装就位新技术在本桥的施工中取得了圆满成功。

测索力的方法：
1.电阻应变片测定法：通过在索的表面粘贴电阻应变片，利用应变片感受索的应变，然后通过测量
应变片的电阻变化来推算索的受力情况。

2.拉索伸长量测定法：通过测量索的伸长量来确定索的受力情况。

3.索拉力垂度关系测定法：根据索的拉力与垂度的关系，通过测量索的垂度来确定索的受力情况。

4.张拉千斤顶测定法：利用张拉千斤顶对索进行张拉，通过测量张拉力来确定索的受力情况。

5.压力传感器测定法：通过在索上安装压力传感器，实时测量索的压力情况来确定索的受力情况。

SET-PF1-11索力动测仪使用简明教程 传感器连接与固定SD 卡插接与固定开机工程文件名与计算参数设置采集参数设置信号采集与分析传感器与拉索固定信号接口与仪器连接正面朝外，按下文件名称命名W 、K 、L 设置放大倍数设置采样频率设置触发阈值设置图1 操作基本流程图1.1 传感器连接与固定a. 信号线与传感器连接，注意接口螺帽轻拧，并确保接入牢固b. 首先将强磁铁与铝板以及传感器用螺丝固定，后用铝板上的粘扣将整个传感器固定于测试拉索上，注意磁铁面正对拉索；传感器为加速度计，固定时请用力将粘扣绑紧，使磁铁面紧压住拉索。

传感器固定位置离桥面锚点至少3 ~ 4 m 距离，并要求传感器方向朝上。

c. 将信号线上另一端接口接入仪器1.2 SD 卡插接与固定SD 卡正面朝外，直接插入面板上SD 卡插口，按下会有“咔嗒”声响，此时SD 卡已正确插入。

再按一次，SD 卡将自动弹出。

SD 卡为测试数据存储卡，若需要存储数据，开机前请先插入SD 卡。

1.3 开机按下开关按钮，检查屏幕右上角电池电量标识，若电量不够请及时充电。

1.4 工程文件名与计算参数设置点击进入“工程设置界面”，仪器默认的文件路径为SINE/TEST1，建议用户命名规则为：一级文件名—构件；二级文件—拉索编号，例如一座双塔斜拉桥：1LN/01，即表示该桥1号塔左侧拉索北面拉索第1根拉索。

1LN/01塔号左侧塔北侧拉索第1根索图2 文件命名规则示例 除文件命名外，在工程设置界面有一个重要的系数(比例系数K )需要设置，K 值的确定首先咨询桥梁管理单位或施工单位，直接输入对应的K 值设置处；若不确定也可依据索长L 和单位质量W 值计算，仪器将根据输入的L 与W 值自动计算处K 值。

由于每根拉索索长不同，因此每根索K 值也不同，此处也可暂不设置K 值，测量时直接在测量界面设置对应的K 值。

(注：索长L 指拉索桥面锚点与支撑锚点的长度，单位为m ；W 为拉索1 m 长的重量，单位为Kg )。

阐述桥梁索结构拉索索力测定方法1 概述随着桥梁技术的不断发展和人们对于桥梁审美要求的不断进步，促进了拉索结构桥梁的快速发展。

拉索作为高效地承受拉力的结构构件，被运用于各种桥梁工程中，如斜拉桥、悬索桥等。

这些桥梁结构具有整体刚度及抗风性能好、造型优美、建设相对容易等优点。

但在水汽、海水及盐雾等环境下，索体系桥梁中的索结构容易腐蚀生锈，从而导致事故的发生。

2001年宜宾南门大桥的承重钢缆生锈，导致吊杆突然断裂，桥面两端发生坍塌，造成了巨大损失和恶劣的影响。

事故调查发现大桥的钢缆吊杆中的4对出现断裂，而这4对均为短索（吊杆）。

可见监测拉索的状态，准确测定桥梁索结构拉索索力具有重要的实际意义。

索结构拉索索力的测定主要是指斜拉桥和悬索桥中斜拉索或吊索中索力大小的测定。

索力的大小将会影响到桥梁成桥状态后受力和变形的状态。

在施工阶段索力的控制也是此类桥梁施工控制中的一个重要问题。

索力常用的测量方法分为直接法（压力表测定法、电测定法等）和间接法（振动频率法等）两类。

2 压力表测定法为了使斜索拉紧，在施工中采用油压千斤顶来得到斜索的张拉力。

因此可以通过千斤顶中油缸油压和索拉力的关系，来求得索力。

使用之前要对千斤顶和配套的油压表进行准确的标定，建立较为准确的斜索索力与油压表读数间的相关曲线。

但实际工程中，由于油压表使用精度不高，千斤顶的内摩擦阻力不易精确计算，使得采用油压千斤顶法测得的索力与真实结果有出入。

另外压力表测定法只能在桥梁建设过程中运用，桥梁建成后，就无法使用了。

3 电测法电测法主要的测量原理就是采用电阻应变片，将粘有电阻应变片的张拉连杆或筒式压力传感器接在千斤顶上，把索力的变化转成电信号，由电阻应变仪显示出来。

电测法能够精确测得索力，却不适宜大量使用，因为它测量用的导线很长，同时压力传感器价格昂贵，大吨位造价更高。

同时随着应变片使用时间的增大，其对变形的反应会变得越来越迟钝，检测误差也随之不断增大。

4 振动频率法振动频率法是通过实测拉索桥的固有频率，利用索的张力和固有频率的关系计算索力。

索力计校准标准
索力计是一种测量索的拉力或压力的仪器。

对于索力计的校准，通常应遵循以下标准：
1. 外观检查：索力计的外观应无明显的损伤和磨损，各部件应完好无损，且无明显松动。

2. 刻度盘校准：索力计的刻度盘应清晰可见，刻度应准确、均匀，无明显的误差。

3. 线性校准：索力计的测量值应与实际值相符，且具有良好的线性关系。

4. 重复性校准：对同一索力计进行多次测量，其结果应具有较好的重复性，即各次测量值之间的误差应较小。

5. 温度校准：索力计在不同温度下的测量值应具有较好的稳定性，即温度对其测量的影响应较小。

6. 精度校准：索力计的测量精度应符合相关标准或技术要求，可通过标准砝码或高精度测力计进行校准。

7. 环境条件校准：索力计的使用环境条件（如温度、湿度、气压等）应符合相关规定，以确保测量结果的准确性。

总之，索力计的校准需要遵循相关的标准和规范，确保其测量的准确性和可靠性。

具体的校准方法和标准可根据相关规定或标准进行操作。

建筑索结构索力测量新方法与工程应用最近，建筑索结构索力测量技术发展取得了长足的进步。

其中，一种新的技术——感应扭矩测试技术，得到了广泛的应用。

它采用可独立回收的感应扭矩测量装置，实现了可靠的扭矩测量，并能够准确地确定构件所受力以及构征条件。

此外，该技术具有体积小、被测篇章少、操作方便、记录可靠等特点，可以快速、准确地检测索结构构件工作状态，为索结构安全管理提供了可靠的、有效的工具。

把此新技术应用于实践，在索结构安全检测中，可以明确识别出受力标准，准确判断索结构构件承载力状况，提前发现索结构负荷畸形变化，防止发生索结构破坏的可能性，保证索结构安全运行。

同时，还可检测大跨中跨结构钢构件荷载作用情况，以及超限荷载作用情况，保证索结构质量可靠性，同时也可以动态分析复杂索结构的受力优势，为工程设计、施工提供参考。

索力测试索力恒载张力的测定采用专用夹具将加速度计固定在吊杆上，由磁带记录仪和数据采集装3同时测记人工激振和环境随机振动引起的吊杆横向振动响应，经频谱分析得到吊杆的多阶段横向振动频率，然后用有限元法进行多频拟合分析，确定吊杆恒载张力。

杆张力的计算依据为弦振动理论。

吊杆两端为铰结情况下，则有：T=4ωl2f2n/(n2g)-n2EIπ2/l2式中：ω—单位索长的质量g—重力加速度T—索的张力EI—索的抗弯刚度5．系杆逐根一次性张拉设计上，通过整体计算得出各张拉阶段的张拉力Nj。

施工中，采用由边墩拱脚单端张拉系杆，忽略系杆支架的影响，认为系杆的控制张拉力为：N k=N j+Aσsj式中：A——系杆载面积σsj——系杆在通过拱脚内空间曲线管道时与管道壁摩擦造成的预应力损失。

依据《公桥规》第5.2.6条，σsj按下式计算：σsj =σk+[1-e-(μθ+κχ)]式中：σk——张拉钢筋时锚下的控制应力μ——预应力钢筋与管道的摩擦系数κ——管道每m局部偏差对摩擦的影响系数χ——从张拉端至计算截面的管道长度，以m计θ——从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和（空间曲线应计在竖直和水平两个面的管道部分切线夹角之和的代数和），以弧度计。

系杆的伸长量依据《公路桥涵施工技术规范》中的公式计算：△L=P p L/(A p E p)P p——预应力钢筋的平均张拉力(N)L——预应力钢筋的长度(mm)A p——预应力钢筋的面积(mm2)E p——预应力钢筋的弹性模量(Mpa)6.横梁顶升一次性就位在同类桥梁施工中，一般是通过控制每根横梁吊装进的阶段标高，来实现桥面系标高精度的控制，由于实际施工过程中受各种客观因素影响较大，如工期、气温、光照、同步的施工荷载、测量因素（受荷载、周期、条件、精度）等，难以达到设计中每根横梁吊装工况的理想状态，因而使横梁的吊装标高控制施工复杂、精度低，不得不在全部横梁就位后整体重调标高以满足设计要求，而在本桥横梁吊装过程中，采取了下锚头螺纹距离控制法，全桥横梁的一次性吊装就位新技术在本桥的施工中取得了圆满成功。

索力测量心得体会测量学首先是一项精确的工作，透过在学校期间在课堂上对测量学的学习，使我在脑海中构成了一个基本的、理论的测量学轮廓，而实习的目的，就是要将这些理论与实际工程联系起来。

测量学是研究地球的形状和大小以及地面点位的科学，从本质上讲，测量学主要完成的任务就是确定地面目标在三维空间的位置以及随时间的变化。

在信息社会里，测量学的作用日益重要，测量成果做为地球信息系统的基础，带给了最基本的空间位置信息。

构建信息高速公路、基础地理信息系统及各种专题的和专业的地理信息系统，均迫切要求建立具有统一标准，可共享的测量数据库和测量成果信息系统想到立刻要去野外实习，说句实话，那天晚上挺兴奋而又激动的。

分好组后，凭借着班委的职位，我被荣幸的推上了组长的的位置，既荣幸，肩上的胆子又重了起来。

因为不再是一个人特立独行，我所担起的是一个组的重担，一不留意，害的不是我一个人，而是一个组。

被挂的滋味，我想谁都不想去尝。

所以，我要很留意的负起职责，尽心尽力，做好一个组长同时又是一个组员该做的。

就这样，进入了测量实习的第一天。

来到了陌生的环境，并没有一种措手不及的感觉。

相反，感觉很新鲜。

周围的环境很美，实习环境如此，理所当然，实习的情绪自然很好，效果，不言而喻！实习的资料是导线测量。

最为组长，当然，思考到的首先就应是组员。

先让他们去熟悉仪器，所以我自告奋勇的前去做控制点，说句实话，寻找控制点也并没有我想象的那么轻而易举，要眼观大局，前后持续良好的通视，上一个点还要为下一个点做服务。

花费了将近一个上午的时间去寻找控制点，奔波在田野，悬崖边，很累很累，但无论如何，这都是务必要做的，没有控制点，后面的测量任务，全都无法完成。

休息了会儿，又加入到了他们测量的任务中，当我去看测量数据时，我发现大家没有用盘左盘右测，就提出了采取这种方法的意见，但是我善意的意见，被无情的驳回了。

因为不久前，索老师曾带过我在校园里做过控制点，当时就看到索老师采用的就是这种方法。

SET-PF1-11索力动测仪使用简明教程 传感器连接与固定SD 卡插接与固定开机工程文件名与计算参数设置采集参数设置信号采集与分析传感器与拉索固定信号接口与仪器连接正面朝外，按下文件名称命名W 、K 、L 设置放大倍数设置采样频率设置触发阈值设置图1 操作基本流程图1.1 传感器连接与固定a. 信号线与传感器连接，注意接口螺帽轻拧，并确保接入牢固b. 首先将强磁铁与铝板以及传感器用螺丝固定，后用铝板上的粘扣将整个传感器固定于测试拉索上，注意磁铁面正对拉索；传感器为加速度计，固定时请用力将粘扣绑紧，使磁铁面紧压住拉索。

传感器固定位置离桥面锚点至少3 ~ 4 m 距离，并要求传感器方向朝上。

c. 将信号线上另一端接口接入仪器1.2 SD 卡插接与固定SD 卡正面朝外，直接插入面板上SD 卡插口，按下会有“咔嗒”声响，此时SD 卡已正确插入。

再按一次，SD 卡将自动弹出。

SD 卡为测试数据存储卡，若需要存储数据，开机前请先插入SD 卡。

1.3 开机按下开关按钮，检查屏幕右上角电池电量标识，若电量不够请及时充电。

1.4 工程文件名与计算参数设置点击进入“工程设置界面”，仪器默认的文件路径为SINE/TEST1，建议用户命名规则为：一级文件名—构件；二级文件—拉索编号，例如一座双塔斜拉桥：1LN/01，即表示该桥1号塔左侧拉索北面拉索第1根拉索。

1LN/01塔号左侧塔北侧拉索第1根索图2 文件命名规则示例 除文件命名外，在工程设置界面有一个重要的系数(比例系数K )需要设置，K 值的确定首先咨询桥梁管理单位或施工单位，直接输入对应的K 值设置处；若不确定也可依据索长L 和单位质量W 值计算，仪器将根据输入的L 与W 值自动计算处K 值。

由于每根拉索索长不同，因此每根索K 值也不同，此处也可暂不设置K 值，测量时直接在测量界面设置对应的K 值。

(注：索长L 指拉索桥面锚点与支撑锚点的长度，单位为m ；W 为拉索1 m 长的重量，单位为Kg )。