频率法在单索幕墙预应力拉索索力测试中的应用研究

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随着社会经济的发展,幕墙应用日益广泛,特别是观感精致细巧的拉索(杆)结构点支式玻璃幕墙。在此类幕墙中,预应力拉索作为重要的构件,其受力状态对玻璃幕墙预应力结构体系的形成和安全起着关键作用。施工阶段的拉索预应力的监测自然就成为幕墙工程中一项重要的工作,同时也可以为后续使用阶段的安全提供重要保障。频率法是目前拉索预应力测试普遍采用的方法之一,具有高效、便捷的特点。该方法通过测定拉索的自振频率,进而由自振频率与索力之间的关系求得拉索的预拉力。现有关索力测试的研究成果中,大部分是基于桥梁的斜拉索和吊索得到的。目前对于单索玻璃幕墙拉索采用频率法进行索力测试的开展较少,缺乏相关测试经验及理论可供借鉴。本文以重庆江北国际机场新建T3A航站楼单索玻璃幕墙拉索的索力测试为工程背景进行研究,取得的主要结果有:(1)根据重庆江北国际机场T3A航站楼现场实际施工状况,在具备监测条件的单索幕墙拉索中,抽取227根单索幕墙拉索用频率法进行了测试。(2)通过现场实测,获得了各拉索的振动时程曲线,并经过频谱分析得到相应的自振频率。根据现场实测数据利用频率法索力计算中的弦理论公式、梁铰支理论公式计算相应各索索力。所得结果表明:对于玻璃幕墙中预应力拉索的索力测试而言,上述理论计算公式存在较为明显的误差。(3)对上述结果进行误差分析,结果表明:对于玻璃幕墙中预应力拉索的索力测试而言,幕墙拉索的抗弯刚度EI、单位长度质量m和拉索索长l不是主要的误差来源,误差的主要来源是幕墙拉索的自振频率。(4)对拉索实测频率进行分析,结果表明:拾振器的位置、测试的时段长、采样点数等测试参数不是导致实测频率偏差的主要来源。误差分析及有限元分析的结果表明,单索幕墙实测频率和理论频率之间的误差主要来源于计算模式,属于系统误差。(5)将压力表测试法与频率法的测试结果进行比对,对于频率法弦理论计算公式和梁铰支理论计算公式提出了修正系数α和β,对频率法的测试结果进行了修正,为类似工程的索力测试提供参考建议。
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