【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道工程，具体涉及一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法。
技术介绍
1、环锚是一种特殊的工程锚具类型,其机构系统中,预应力筋的锚固端和张拉端处于同一锚板,通过锚板移动,在张拉预留槽内发生变角,从而实现预应力筋的张拉功能。环锚具有节约锚下垫板,降低摩阻,增强有效预应力,适合环形应力工程应用的技术优势,在隧道、涵洞等水工预应力工程中应用越来越多。但是面对大吨位、大曲率锚索张拉的工程，环锚技术存在伸长值不足、易断丝等问题。因此隧道预应力环锚钢绞线内力测量是防止钢绞线拉伸不足的重要保障，是隧道检测及施工监控需要重点关注的问题。但目前在相关方面缺少能够满足工程需要，快速测量预应力环锚钢绞线索力的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，以解决上述的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，具体步骤如下：
3、步骤1：使用锚板固定器固定锚板并清理钢绞线表面；
4、步骤2：通过卷尺测得环锚钢绞线固定两端之间的有效计算长度l；
5、步骤3：在钢绞线上装相应长度的钢绞线质量附加器；
6、步骤4：通过敲击钢绞线获取装上钢绞线质量附加器后的钢绞线振动频率fn1；
7、步骤5：拆下钢绞线质量附加器后再次敲击钢绞线获取振动频率fn；
8、步骤6：通过质量附加法计算得到钢绞线
9、步骤7：通过频率分解法计算得到两端固定的钢绞线刚度ei；
10、步骤8：通过索力计算公式计算得到预应力环锚钢绞线的索力。
11、优选的，步骤s1中的锚板固定器在手爪部位和根部均设置有用于增加摩擦力橡胶，所述锚板两边还设置有锚板固定器。
12、优选的，步骤s3所述的钢绞线上设置有钢绞线质量附加器。
13、优选的，步骤s7还包括因为两次敲击时钢绞线索力相等，因此根据两端固支受拉的水平直梁模型索力计算公式有：
14、
15、
16、式中：
17、t——钢绞线索力；
18、fn——敲击钢绞线测得n阶的振动频率；
19、fn1——装有质量附加器后敲击钢绞线测得n阶的振动频率；
20、n——钢绞线振动频率的阶数；
21、ei——钢绞线的抗弯刚度；
22、l——钢绞线有效计算长度；
23、m、m1——钢绞线线密度，钢绞线质量附加器线密度；
24、由(1)、(2)可得钢绞线线密度m：
25、
26、优选的，骤s8还包括：因为在短索中刚度对振动频率的影响不能忽略，因此通过频率分解法求解两端固支的受拉钢绞线刚度。
27、7、优选的，通过频率分解法求解两端固支的受拉钢绞线刚度具体为，先假设钢绞线刚度可忽略不计，由索力计算公式可得：
28、
29、此时，式中t为忽略了钢绞线抗弯刚度的索力值；fn为实际钢绞线振动频率，包含了钢绞线抗弯刚度ei的影响，索力计算公式等号右边第一项为值t而第二项为抗弯刚度引起的索力值增量，设为tei,则
30、
31、tj＝t-tei (6)
32、式中：
33、tj——去除钢绞线抗弯刚度所引起的索力增量；
34、tei——抗弯刚度引起的索力值增量；
35、由式(6)可知tj的物理意义为去除钢绞线抗弯刚度所引起的索力增量tei后的索力值,即当钢绞线抗弯刚度ei＝0时的钢绞线索力值，设ei＝0时的钢绞线振动频率为fjn则：
36、
37、式中：
38、fjn——ei＝0时的钢绞线振动频率为fjn；
39、因为tei是完全由抗弯刚度产生的索力值增量所以也可认为是钢绞线张力为零时抗弯刚度产生的振动频率引起的索力增量，此时钢绞线索力模型变为简支梁模型，振动频率与抗弯刚度的关系可由简支梁模型算得：
40、
41、式中：
42、fein——张力为零时由抗弯刚度产生的振动频率；
43、
44、将式(9)代入式(5)可得：
45、
46、将式(4)、(7)和(10)代入式(6)可得：
47、
48、又因为fjn＝nfj1、fein＝n2fei1，因此有：
49、
50、此时采用最小二乘法对若干实测钢绞线振动频率的平方值进行二次曲线拟合即可获得多项式系数与的值，由式(9)可算出受拉的钢绞线抗弯刚度。
51、本专利技术的技术效果和优点：本专利技术通过锚板固定器解决了在测量预应力环锚钢绞线索力时难以确定有效长度的问题，保证了所测张拉之后的预应力环锚钢绞线符合两端固支受拉的水平直梁模型，并通过质量附加法和频率附加法解决了预应力环锚钢绞线线密度和刚度难以确定的问题。该方法通过两端固支受拉的水平直梁模型通过数值法求解得到的索力计算公式解决预应力环锚钢绞线的索力难以测量的问题；
52、具体的该方法基于弦振动法中的两端固支受拉的水平直梁模型通过数值法建立的索力计算公式来计算钢绞线的内力，其中钢绞线的刚度可以通过采集钢绞线的多阶振动频率计算得到，线密度可以通过附加质量法计算获得，并在采集振动前使用锚板固定器固定钢绞线的锚板，确保钢绞线两端处于固定状态。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，其特征在于：具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，其特征在于：步骤S1中的锚板固定器在手爪部位和根部均设置有用于增加摩擦力橡胶，所述锚板两边还设置有锚板固定器。
3.根据权利要求1所述的一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，其特征在于：步骤S3所述的钢绞线上设置有钢绞线质量附加器。
4.根据权利要求1所述的一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，其特征在于：步骤S7还包括因为两次敲击时钢绞线索力相等，因此根据两端固支受拉的水平直梁模型索力计算公式有：
5.根据权利要求1所述的一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，其特征在于：步骤S8还包括：因为在短索中刚度对振动频率的影响不能忽略，因此通过频率分解法求解两端固支的受拉钢绞线刚度。
6.根据权利要求5所述的一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，其特征在于：通过频率分解法求解两端固支的受拉钢绞线刚度具体为，先假设钢
...【技术特征摘要】
1.一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，其特征在于：具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，其特征在于：步骤s1中的锚板固定器在手爪部位和根部均设置有用于增加摩擦力橡胶，所述锚板两边还设置有锚板固定器。
3.根据权利要求1所述的一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法，其特征在于：步骤s3所述的钢绞线上设置有钢绞线质量附加器。
4.根据权利要求1所述的一种基于弦振动法的隧道预应力环锚钢绞线索力检测方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：李枝军，许志豪，李军，沙迎春，徐秀丽，李雪红，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。