振动法测试预应力拉杆工作内力

　　结构构件工作应力状态测定是结构安全性评估的主要工作内容。结构构件工作应力状态测试是测量已有建(构)筑物结构构件在实际荷载作用下的各构件的真实应力状态,找出最大应力位置和数值,测定构件在工作过程中所受荷载的大小及方向,在已知构件材料强度的条件下,对各构件的实际承载能力和可靠性作出评价;或测定加固构件的工作应力状态以此来评价加固构件的加固效果。构件的承载能力可以通过测定构件的尺寸、材料强度、缺陷和损伤情况来确定。而荷载作用效应则完全靠计算确定,所采用的方法,通常是设计时采用的方法。但是,要想将已有结构的内力准确地计算出来是根本不可能的。因此,对于某些结构的安全性评估来说,测定已有结构及加固构件内力是十分必要的。

　　测定已有结构构件的内力是一项比较困难的工作,在现场测定构件的内力受到测试空间、构件约束及环境情况的影响,因此,掌握构件内力的测定方法是非常必要的。本文介绍了振动法的原理,并把它应用于预应力拉杆的内力测试中。

　　1　建筑结构应力测试方法分类

　　建筑结构构件的应力是由作用在结构上的各荷载以及引起结构外加变形或约束变形的各种原因在结构构件内产生的应力总和,不同的荷载类型或原因所产生的应力的特性是不相同的,测试方法也是不一样的,因此,需要采用不同的测试方法测量不同性质的荷载或原因所产生的应力。

　　按应力随时间的变化特性,结构应力可分为两类:可变应力和不可变应力。结构构件中的可变应力,可采用建筑结构静、动载试验的方法和实验应力测试分析技术,现场测得可变荷载作用下结构构件的应力状态。例如,采用静载试验应力测试技术,可测得移动荷载(如吊车荷载、可移动机械设备自重等)加载前后结构构件的应力变化值和静应力状态;采用动载试验应力测试技术,可测得各种动荷载(如吊车荷载、可移动机械设备、振动、风荷载、撞击等)作用过程中结构构件的应变波形,根据应变波形可得出结构构件的动应力特性(最大动应力平均值、动力系数、应力频谱特性等)和动应力状态。建筑结构静、动载试验应力测试技术已相当完善,并已经在已有建筑结构现场测试中得到广泛应用。

　　不可变应力由于不能采用加、卸载方法测得构件的应力变化值,因而测试难度较大,国内外文献中曾采用的方法有:载面法测试钢筋的预应力,打孔法测量构件残余应力,电磁法和超声法测量钢结构残余应力等。但这些方法由于费用较高,受外界影响较大,在实际工程中应用不多,本文介绍的振动法具有测量精度高、易于操作、费用低等优点,特别适用于大跨度预应力拉杆的现场测试。