¿Cómo probar la fuerza del cable de un puente atirantado?

Los ensayos de fuerza de cables juegan un papel importante tanto en el proceso constructivo de puentes atirantados como en su mantenimiento e inspección diaria. Si la fuerza del cable está dentro de un rango razonable afectará directamente el estado de tensión general de la estructura y la suavidad de la línea. Por lo tanto, se requieren pruebas periódicas de la fuerza del cable para puentes atirantados, puentes en arco con soporte inferior y puentes colgantes. y otros puentes atirantados Contenido importante para el mantenimiento diario. La práctica ha verificado que al realizar pruebas de fuerza de cables, existen grandes diferencias entre diferentes métodos de prueba y diferentes proyectos. Esto se debe a que los parámetros de cálculo requeridos por diferentes métodos de prueba de fuerza de cables no se pueden medir con precisión y los diferentes proyectos también tienen los suyos propios. características y diversos factores ambientales.

Antes de la prueba de fuerza del cable, se debe seleccionar un método de prueba adecuado, teniendo en cuenta varios factores que afectan la precisión de la prueba. Por ejemplo, los factores que afectan la precisión de la prueba del método de vibración incluyen: instrumento, modo de cálculo, condiciones de contorno, longitud del cable, entorno externo, pendiente y hundimiento, etc. Si estos factores no se manejan adecuadamente durante la prueba de fuerza del cable, causarán errores considerables en los resultados de la prueba. Por lo tanto, es particularmente importante analizar diferentes métodos de prueba de fuerza de cables y sus factores que influyen.

2. Método de prueba de fuerza del cable

2.1 Método de medición del manómetro del gato

En las obras actuales de puentes atirantados, los cables se tensan mediante gatos. El principio es: la presión hidráulica en el cilindro tensor del gato está directamente relacionada con la tensión del cable atirantado, por lo que podemos medir la presión hidráulica del cilindro con un manómetro de precisión o un sensor hidráulico y luego deducir la fuerza del cable. basado en la presión hidráulica. Sin embargo, este método todavía tiene las siguientes desventajas en esta etapa:

(1) Una vez completada la instalación del cable, será muy difícil e inconveniente utilizar este método para probar la fuerza del cable y la cantidad. de trabajo también será muy grande.

(2) El gato causará grandes daños al hilo de anclaje del cable durante el proceso de tensado.

(3) El valor de la fuerza del cable obtenido por este método solo puede representar la fuerza local del cable en el extremo de tensión, pero no puede representar la fuerza del cable en todo el cable.

(4) Se requiere una calibración previa antes de realizar la prueba. Si la calibración es aproximada, el error será difícil de controlar.

2.2 Método de medición del sensor de presión

Este método se usa generalmente junto con el método de vibración. Puede usarse como verificación de los resultados del método de vibración para medir la fuerza del cable. El sensor instalado también se puede utilizar en La medición continua del valor de la fuerza del cable durante la fase de operación después de que se completa el puente también es adecuada para el monitoreo a largo plazo de la fuerza del cable durante el estado de operación después de que se completa el puente. El principio del método de medición del sensor de presión es instalar permanentemente un sensor de presión en el extremo de anclaje o en el extremo tensor del cable atirantado. La presión del cabezal de anclaje detectada por el sensor está en cierta proporción con la fuerza del cable atirantado. Por lo tanto, el sensor puede detectar la cabeza del anclaje. La presión del cable se utiliza para calcular la fuerza del cable. Los resultados de la medición de este método son muy precisos y la posición de la fuerza del cable. El cable es claro.

Sin embargo, el método de medición del sensor de presión todavía tiene las siguientes deficiencias que no se pueden resolver: (1) El costo del sensor de presión es alto y su masa en sí también es grande, por lo que causará algunos inconvenientes la construcción. (2) El valor de fuerza del cable medido tiene ciertas limitaciones. Solo puede representar la tensión del cabezal del cable, pero no puede representar el valor de fuerza real del cable en su totalidad. Especialmente si el cable se atasca en una determinada posición durante el proceso de tensión, los resultados de la medición mostrarán que la fuerza del cable en el extremo es muy grande, mientras que la fuerza del cable en el medio es pequeña. Se pueden obtener mediciones incorrectas y no son infrecuentes durante el tensado de tirantes. Especialmente si se instala un dispositivo de amortiguación y reducción de vibraciones en el cable atirantado después de completar el puente, el error en el valor de la fuerza del cable medido con este método será aún mayor. Además, la durabilidad del sensor de presión no se ha verificado eficazmente en proyectos reales en esta etapa. Por lo tanto, aunque este método tiene una mayor precisión de medición, todavía tiene los defectos anteriores. Por lo tanto, este método se usa a menudo junto con el método de vibración como revisión de los resultados de la prueba del método de vibración, a veces solo se puede usar en ocasiones específicas. y condiciones específicas.

2.3 Método de medición del extensímetro de resistencia

Este método es uno de los primeros métodos para medir la fuerza del cable. Su principio es pegar directamente el extensímetro en el cable, medir la deformación y luego. Mida la deformación de acuerdo con el medidor de tensión y la relación entre la tensión para obtener directamente la fuerza del cable.

Este método tiene las siguientes desventajas: 1) El medidor de tensión es difícil de proteger y la tasa de supervivencia del parche es baja 2) Debido a que el cable se alarga mucho después del tensado, el punto cero debe seleccionarse con mucho cuidado; de lo contrario, es fácil; exceder el rango de medición. Debido a los defectos anteriores, este método rara vez se utiliza en esta etapa.

2.4 Método de medición del flujo magnético

El principio del método de flujo magnético para medir la fuerza del cable es: cuando la corriente pasa al sensor de flujo magnético, se provocará una fuerza magnetizante en la bobina de excitación. . Según el principio de inducción electromagnética, se genera un campo magnético en la dirección longitudinal del componente, que a su vez genera una tensión inducida en la bobina de medición. Cuando cambia la penetración del flujo magnético del núcleo magnético, el voltaje de salida cambiará en consecuencia, a través del valor del voltaje de salida, se puede medir la fuerza externa del núcleo magnético. El coeficiente de penetración del flujo magnético del material ferromagnético está relacionado con la tensión. , la temperatura y la intensidad del campo magnético externo. Relacionado, su expresión se puede expresar como:

(1.1)

En la fórmula: A0 es el área de la sección transversal efectiva. de la bobina del sensor EM; Af es el área de la sección transversal del cable, Vout, V es el voltaje inducido con y sin alambre de acero en la bobina colectora; H es el campo magnético aplicado según las necesidades de trabajo; ; R es la tensión del cable; T es la temperatura [30].

Después de ampliar el coeficiente de permeabilidad al flujo magnético según la serie de Taylor, si la tensión es un valor determinado, se puede obtener la fórmula (1.2):

(2.2)

m1 y m2 se pueden obtener de la curva de calibración a temperatura ambiente, y L (0, 0) y A1 se pueden obtener de la curva de ajuste. En aplicaciones de ingeniería reales, la longitud del cable se puede calcular simplemente midiendo el parámetro L. . fuerza de tracción real [30].

2.5 Método de medición de la frecuencia de vibración

El cable atirantado generalmente provocará pequeñas vibraciones bajo la acción de diversos factores ambientales si se utiliza un sensor de captación de vibraciones altamente sensible y su correspondiente equipo de adquisición de datos. software de análisis, se analizan varios órdenes de frecuencias naturales a partir de la vibración de la estructura. Finalmente, la fuerza del cable se retrocalcula a través de la frecuencia en función de la relación entre la fuerza del cable y su frecuencia natural, condiciones de contorno, rigidez, etc. Este método tiene ventajas sobresalientes, como equipos de prueba simples, convenientes, rápidos y reutilizables, y se ha convertido en uno de los métodos de medición de fuerza de cables más populares en la comunidad de ingenieros en esta etapa. Hay dos métodos para medir la frecuencia: medición por contacto y medición sin contacto [30].

(1) Medición de contacto

La medición de contacto instala principalmente un sensor de aceleración en la posición correspondiente del cable y hace que el cable comience a vibrar a través de vibración ambiental o artificial, y luego usa Los instrumentos de recopilación de datos correspondientes identifican los datos de vibración del cable atirantado y utilizan el software relevante para recibir, analizar y procesar los datos. Finalmente, se obtiene la frecuencia de vibración del cable atirantado y luego se vuelve a calcular la fuerza del cable en función de. La relación entre la frecuencia y la fuerza del cable. La frecuencia fundamental obtenida por este método tiene una alta precisión, pero debido a que requiere un cableado complejo al medir la frecuencia fundamental y, a menudo, debido a las limitaciones de las condiciones de prueba reales en el sitio, el sensor a menudo no se puede instalar en. su posición adecuada, por lo que esto también provocará ciertos errores en los resultados de la medición [30].

(2) Medición sin contacto

La medición sin contacto de la frecuencia de vibración del cable es un método de detección remota mediante tecnología láser, que monitoriza la tracción del cable en tiempo real mediante Dispositivos de transmisión y recepción de láser Se analiza la vibración aleatoria del cable y la frecuencia de vibración del cable atirantado a través del programa correspondiente, de modo que la fuerza del cable se puede calcular en función de la relación entre la fuerza del cable y la vibración. Frecuencia Este método es una prueba no destructiva y no requiere la colocación de sensores. Hay un cableado tedioso en el cable, por lo que también es un método de detección inalámbrico, que es más conveniente que el método de medición por contacto. método de detección remota, por lo que es especialmente adecuado para probar la frecuencia de vibración de cables largos donde algunos sensores son difíciles de instalar; la aplicación de este método será extremadamente conveniente. Finalmente, debe señalarse que la medición sin contacto solo puede lograrse de manera instantánea. medición y no puede realizar monitoreo de frecuencia a largo plazo de cables atirantados, por lo que también tiene sus propias limitaciones [30].

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