挑战杯青春在沃作品设计计算书《钢管混凝土拱桥建造监控检测模拟仿真系统》

湖北省第十届挑战杯大学生课外科技制作钢管混凝土桥梁建造监测监控模拟系统设计及实验说明书申报者：延法河指导教师：李永信

TOC\o"1-6"\h\u255471、摘要 916942、概述 9231852.1、系统的总体布局 9322882.2、系统的应用前景展望 12305083、下沉式钢管混凝土模型设计 13233113.1、塔架/扣架 1350603.1.1、设计方案的提出 1321033.1.2、塔架／扣架一体化设计相关技术 14112873.1.3、塔架／扣架塔强度分析 14261103.1.4、塔架／扣架塔稳定性分析 1531083.1.5、塔架／扣架塔应力监测 1542993.1.6、塔架/扣架塔顶位移控制 1614033.2、主桥上部结构与构造 17101593.2.1、主桥拱肋设计 17265533.2.1.1、合理拱轴线的选定 17320873.2.1.2、三次样条插值数学函数 1777373.2.1.3、用三次样条插值函数确定合理拱轴线的方法 18116653.2.1.4、三次样条插值函数逐步逼近合理拱轴线 2092213.2.1.5、用三次样条插值函数计算出的本桥合理拱轴线的坐标 2191883.3、钢管混凝土结构设计 22185653.3.1、钢管混凝土基本性能介绍 22174273.3.2、钢管混凝土结构设计 23211283.4、横向联结系 24111333.4.1、桥面系 24155033.4.2、吊杆设计 24314163.4.3、横梁的设计 25236903.5、下部结构与构造 26207063.5.1、基础设计 2667553.6、桥台拱脚的设计 27118863.7水陆两用桥梁探测吊篮 28133323.7.1、技术领域 28254733.7.2、技术背景 28171663.7.3、主要功能 2936123.7.4、具体实施方案 3156963.8、吊装系统 3137453.8.1、概况 32197153.8.2、缆索吊机的组成 32198343.8.2.1、承重缆索（主索、天索） 32170743.8.2.2、起重索 33171213.8.2.3、牵引索 3360773.8.2.4、塔架（索塔） 33312693.8.2.5、锚碇（地锚、地垅） 34195593.8.2.6、扣索（天扣、通扣） 34214733.8.2.7、扣索（塔扣、墩扣） 35170613.8.3、吊装方法及要点 3599713.8.4、吊索 36265423.8.4.1、设计原理及计算 3677433.8.4.1.1、缆索方案选择 3628693.8.4.1.2、缆索吊机计算 37249633.8.4.1.2.1、主索计算 37228993.8.4.1.2.2、起重索计算 39188853.8.4.1.2.3、牵引索计算 40221103.8.4.1.2.4、结索计算 4197533.8.4.1.2.5、缆风索力计算 41275873.8.4.1.2.6、支柱基础反力 43317123.8.4.1.2.7、重力式锚碇稳定性验算 43269193.8.4.1.2.3、缆索设备检查及检查方法 44178333.8.4.2、吊施工观测 4629573.8.4.2.1、主索垂度观测 4636683.8.4.2.2、塔顶及锚碇位移观测 4652723.8.4.2.3、拱肋中线观测 46292343.8.4.2.4、拱肋高程观测 46296063.8.4.3、设置缆风时注意的问题 4777273.8.4.4、拱肋合拢后，松索过程中必须注意事项 48227424、模型上所开展的实验 48259344.1、应变测量 4823204.1.1、实验分析 4817874.1.2、传感器的选择与防护 49172954.1.3、灵敏系数和温度补偿 50217664.1.4、导线电阻值修正 50195804.1.5、高低温长期应变监测规 5177364.1.5.1、技术领域 5134804.1.5.2、技术背景 51109864.1.5.3、主要功能 5212934.1.5.4、具体实施方案 53171624.2、拱肋线形监测与控制 55153174.2.1、线形测量 55126424.2.1.1、监测方法 5621434.2.1.2、钢管拱肋的线形监测 5756784.2.1.2.1、拱轴线的监测 57182664.2.1.2.2、拱肋标高的监测 58110714.2.1.3、线形监测的精度估计 59173524.2.1.3.1、拱轴线监测精度估计 60282104.2.2、线型控制 6043034.2.2.1扣索伸长量与拱肋位移 6024534.2.2.2、扣索动态调整法 63273584.3、扣索索力监测 65235264.3.1、基本原理 6589854.3.2、扣索内办测量中的有关问题 67132614.3.2.1、激励方式的选取 67284734.3.2.2、传感器安装位置的确定 68212624.3.2.3、弯曲刚度的影响 6823594.3.2.4、附加质量的影响 6956224.3.2.5、温度的影响 7095944.4、成桥静动载试验 70192894.4.1、概述 70152094.4.2、实验任务 71269724.4.3、实验内容及加载工况 72152434.4.3.1、静载实验 73280554.4.3.1.1、位移测试 73265204.4.3.1.2、应力测试 73274844.4.3.2、成桥动载实验 78256414.4.3.2.1、行车实验 7984864.4.3.2.2、跳车实验 8063864.4.3.2.3、制动实验 80303264.4.3.2.4、脉动实验 80234564.5、钢管凝土密实度检测 8135014.5.1、基本理论 817254.5.2、管内混凝土检测技术 82127084.5.2.1、首波声时法 83107104.5.2.2、波形识别法 84258694.5.2.3、首波频率法 84294224.5.2.4、脉冲声响法 84189224.5.3、钢管混凝土识别 85178034.5.3.1、钢管混凝土中的士传播特性 85119384.5.3.2、混凝土缺陷类型识别 85

TOC\o"1-9"\h\u23191钢管混凝土桥梁建造监测监控模拟系统设计及实验说明书 1300911 314780工程中在钢管混凝土拱桥建造过程中，首先是钢管拱的吊装过程监测监控，包括塔架承载能力、塔顶偏移量、索子垂度、钢管拱轴线、标高及线型等，扣锁及地锚承载能力，保证钢管拱顺利合拢，钢管拱合拢之后，是钢管混凝土灌注，钢管拱的密实度检测。该监测监控模拟仿真系统将此类桥梁建造整个试验过程， 327438关键字：监测监控塔扣合一模拟 3259062、概述 3293853、下沉式钢管混凝土模型设计 789733.3、下部结构与构造 21254303.4、吊装系统 26232143.4.1、概况 2624914、模型上所开展的实验 43174774.1、应变测量 43268224.2、拱肋线形监测与控制 50157084.2.1、线形测量 50322524.3、扣索索力监测 59130244.4、城桥静动载试验 65230634.5、钢管凝土密实度检测 75

1、摘要工程中在钢管混凝土拱桥建造过程中，首先是钢管拱的吊装过程监测监控，包括塔架承载能力、塔顶偏移量、索子垂度、钢管拱轴线、标高及线型等，扣锁及地锚承载能力，保证钢管拱顺利合拢，钢管拱合拢之后，是钢管混凝土灌注，钢管拱的密实度检测。该监测监控模拟仿真系统将此类桥梁建造整个试验过程，通过简化，采用模拟仿真的形式搬进课堂，便可以开出多种综合型及研究型的实验。应用模拟系统软件，可以进行桥梁建造过程的模拟、钢管拱吊装过程的应力模拟、塔架位移模拟、混凝土灌注过程的模拟、成桥试验的模拟、自爬吊篮的模拟等。可以演示监测监控的全过程,安装到每一部分时的各部位的应力情况。由于监测监控关系到工程建设项目的成败，所以，对保证工程质量有重大意义。关键字：监测监控塔扣合一模拟2、概述2.1、系统的总体布局桥梁建造过程中监测监控模拟系统简称“监控模拟系统”。本系统由塔架扣架合为一体的塔架系、钢管混凝土主拱、桥面系、吊杆系、动力及加载系统、传感器系统、探伤系统、高低温超微应变测量系统、水路两用自爬式桥梁探测吊蓝等组成。该模拟系统中的实验平台—中承式钢管混凝土拱桥模型全长1.5米，桥面宽30cm，净长为1.05米。根据查新报告，目前尚无同类系统的研究。其示意图见图1—1。图1-1系统的总体布局该桥主拱采用双肋变截面桁架无铰拱，拱轴线是以悬链线为基础的三次样条曲线，矢高0.21m米，矢跨比1/5，分5段制作安装，每段焊接而成。拱肋吊杆为9对，Ф4钢筋固定。吊杆间的间距为0.125米，桥面为厚1mm的钢板搁在由10mm×20mm型钢焊接而成的骨架上。钢管拱的加工制作采用一次加工成形的办法（钢管拱采用不锈钢管制作）缆索吊装系统主索系上、下两组Ф4mm钢筋构成，跨度为1.3米，三跨布置。全桥安装工程均由缆索吊装完成，采用缆索吊装系统和斜拉扣定塔架扣架一体化技术施工，其塔架为缆索吊装系统和斜拉扣定系统共同使用，这是本系统施工的一个重要特色。采用简易挂蓝与猴子爬竿法拼装。斜拉扣索系统的扣索采用8Ф4mm钢筋与微调锁紧与张拉装置，通过张拉扣索即可实现拱轴线标高的调控。稳定缆风系统系8Ф4mm钢筋构成纵桥向稳定缆风、8Ф4mm钢筋构成塔架横桥的稳定缆风。塔架扣架一体化后，采用可调试稳定风缆控制塔顶水平位移十分理想，安装过程中出现的最大塔顶位移在可控制范围之内.本桥采用Ф4mm钢筋作钢管拱的横向稳定缆风。本系统所模拟的大桥安装过程属于风险较大、技术含量较高的施工体系，因此在实际施工中必须配备监测监控等技术力量以确保大桥的施工安全和施工质量。桥梁监测监控模拟系统主要对缆索—扣索系统在施工状态下的索力、塔架在施工状态下控制截面的应力、温度及风力等环境因素对施工体系的影响、拱轴线形控制、钢管拱肋及管内混凝土在各控制截面处的、钢管混凝土密实度、各关键受力部位的有限元计算分析等项目进行了监测监控。本桥的索力测试采用了国内最先进的频谱分析技术及传感器测量技术，速度快、精度高。根据扣索的安装特点，在数据处理方面采用专业技术软件对其进行分析计算。计算出每根扣索的索力和安全储备。索力的测量快速准确，为现场施工随时提供可靠的索力数据以确保施工的安全。该桥钢管运用了经济可靠的塔扣合一吊装技术，悬链线钢管拱线形及采用了应变长期监测规及应力自校仪进行监测监控模拟实验。钢管拱、塔架的应力均采用传感器及动静态应变仪进行测量，所得数据采用专用软件进行分析处理、计算、出表图。由于拱轴线的调整每次均使用神经网络作过拟合和预控处理等科学计算，将安装偏差控制在最小范围之内，因此完全保证了全拱合拢后的线形控制在设计允许范围内。大跨度钢管混凝土拱桥缆索吊装塔架扣架一体化施工技术研究是以拱桥修建缆索吊装—斜拉扣定法为基础，结合本桥施工特点研究采用的一项切实可行的优化施工方案，该方案合理地利用了塔架自身刚度，节省了设备投入，既经济又科学合理。该施工技术标志着我国大跨高塔缆索吊装施工技术又有新的提高与发展，为同类型桥梁的施工提供了有益的经验。该技术不仅在保证该桥主拱安全顺利合拢方面发挥了重要作用，同时也为我国钢管混凝土拱桥的发展做出了一定的贡献。2.2、系统的应用前景展望本模拟系统结构新颖，测试手段先进,所研制开发的传感器、测试仪器先进。索力的测量，采用了先进的频谱分析技术，其速度快，精度高。运用本装置可以开出几十个综合、设计、研究型实验。在该装置上可以培养出熟练的监测监控人员，是一件科技含量高且比较实用的创新产品。在本系统上可以整个桥梁的建造过程模拟仿真，可以为学生的桥梁实习提供一个实习基地。应用模拟系统软件，可以进行桥梁建造过程的模拟、钢管拱吊装过程的应力模拟、塔架位移模拟、混凝土灌注过程的模拟、成桥试验的模拟、自爬吊篮的模拟等。可以演示监测监控的全过程,安装到每一部分时的各部位的应力情况。各部位的安装次序。应用硬件，可以让学生自己动手进行各个环节的实际操作，可以在比较短的时间完成整个桥梁的安装过程。本系统可以在高校（桥梁研究单位、桥梁施工单位）的桥梁模拟实验中进行应用，以提高学生的动手能力（桥梁研究单位的科研水平、桥梁施工单位的安全施工的可靠性）。3、下沉式钢管混凝土模型设计3.1、塔架/扣架3.1.1、设计方案的提出大跨度钢管混凝土拱桥的建设，目前主要采用缆索吊装——斜拉扣定施工法。随着拱桥结构跨径的增大(主拱截面几何尺寸变大)，缆索吊装的重量相应增力口；同时，大跨度拱桥主拱矢高一般较大，主拱的吊装高度亦很高(尤其是中承式和下承式拱桥)。因此，对于缆索系统(包括主索塔架)和扣索系统(包括扣索塔架)的强度、刚度及稳定性的要求越来越高。为了增加大桥合拢前期主拱拱肋节段的稳定性和拱轴线形调控的方便，确保整个主拱吊装过程中的安全性，工程施工中通常将主索塔架(简称”塔架”)和扣索塔架(简称”扣架”)分开布置，使缆索系统与扣索系统独立工作。显然，构造功能基本相同的二组塔架结构，无形中大大增加了设备的投入和工程量，力口大了工程造价，了施工周期。有时还往往受到地形条件的限制，使塔架难于布置或无法布置。将塔架、扣架结构合二为一，作整体性结构设计(简称”吊装塔”)，具有极大的现实意义。塔架／扣架一体化设计，正是为了解决上述弊端而提出的科学可行、经济合理的施工方案。3.1.2、塔架／扣架一体化设计相关技术吊装塔是钢管拱吊拼施工的主体结构。塔架主要承受自身重量、索拉力(主索、扣索及风缆)、风载等荷载，其强度与稳定性是否满足设计要求，关系到大桥钢管拱吊拼的施工安全，同时其刚度对主拱线形也有一定的影响。根据群益大桥主拱设计设计原形及施工现场地形特征，设置一高约45厘米的吊装塔，两塔相距130cm，上端可通过风缆调控塔顶位移。主索设置上下两组，其中心间距为20cm；每组主索由Ф4mm的钢筋构成，最大设计吊重量为0.5t。大桥吊装施工体系见图4-4。大桥吊装施工体系见图4-43.1.3、塔架／扣架塔强度分析吊装塔采用仿万能杆件拼装成单门柱式桁架结构。两塔柱中心距设计为28.5cm。为了加强横向连接，提高侧向稳定性，沿塔柱方向每隔22.5m设置一横系梁。利用有限单元法对吊装塔进行静力分析。整个塔架上端自由、下端与基础固定，采用杆单元离散。吊装塔最大压力应力均发生在塔架立柱根部。对于这部分荷载而言，塔架结构是安全的。但还应考虑到风载、塔架横向弯曲及其它因素的影响。3.1.4、塔架／扣架塔稳定性分析对于塔架这类高耸建筑物，在强度条件满足时，稳定性分析也十分重要。塔架可视为下端固支，上端铰接，长度系数μ为0.7。取吊装塔横截面A对中性轴y的惯性矩Iy=，塔高h，则其回转半径r为:r=(2-2)长细比λ为:λ=(2.3)稳定系数φ约为0.913.1.5、塔架／扣架塔应力监测扣索拉力和主索系统对塔架的作用力均可通过理论计算和实验测量获得。通过南、北塔架立柱根部（内侧为A1、A2、A3和A4，外侧为B1、B2、B3和B4）的应变传感器，监测塔架应力，以反应塔架的受力情况。塔架下端与基础固接，而上端可产生较大的横向位移，故整个塔架易发生弯、压组合变形，其根部应力可表示为:σ=-±（2—4）式中，N，P分别为轴向力和水平横向力，Wy为抗弯截面模量。钢管拱在吊装前进行试吊，由此可分析出立柱由轴向力引起的压应力约为-7.0MPa，由横向弯矩引起的最大压应力值约为-14.0MPa。在不考虑斜杆承载的情况下（各斜杆受力均较小），可计算出塔架由于这部分荷载所承受的轴向压力，横向弯矩。即塔顶所承受的横向水平力。由分析可知，尽管水平力远远小于轴压力，但由横向水平力引起的弯曲应力在总的应力值中占有较大的份额。这是塔架结构设计中应该注重的问题之一。因此，在吊装过程中，应适时地调整风缆索，控制好塔顶水平位移，避免塔架根部应力过大而屈服破坏。3.1.6、塔架/扣架塔顶位移控制由于塔架、扣架一体化设计，增加了吊装塔监控的必要性和难度。塔顶在水平力的作用下将产生较大的横向位移。一方面，水平力使塔架结构发生横向弯曲，在塔架根部产生相应的弯曲应力；另一方面，扣索、风缆和主索系统沿塔架轴向的作用力和塔架的自重又进一步加大了塔架的横向弯曲变形，在塔架根部产生附加的弯曲应力，使结构趋于不稳定。对该吊装塔架而言，水平力P使塔架横向弯曲变形时，轴向力N和塔架自重w共同对塔架根部的作用，约为产生相应弯曲变形的横向水平力P的一半，即相当于1.5P的横向水平力对塔架根部产生的弯曲应力。在扣索、风缆和主索等的最大组合荷载作用下；考虑到塔架稳定性，塔顶的允许水平位移[△]。所以，在钢管拱的吊装过程中，为避免塔顶的水平位移过大，必须对塔顶位移跟踪观测，实时调整风缆，将水平位移控制在允许值以内。3.2、主桥上部结构与构造3.2.1、主桥拱肋设计拱肋是拱桥的主要承受载荷结构，因而主拱圈的截面形式，拱轴线的线型，以及拱的材料的选取非常关键。本模型采用四肢式变截面钢管混凝土格构柱结构，主拱拱轴线是以悬链线为基础的三次样条曲线，每片肋拱由4φ22mm的钢管用缀板缀条焊接而成。钢管混凝土作为一种新的组合材料，由于其力学性能非常适合拱式体系的桥梁，所以得到了广泛的应用和迅猛发展。3.2.1.1、合理拱轴线的选定在拱桥设计中,合理拱轴线的确定直接影响主拱截面内力的分布与大小。所谓合理轴线，就是当拱的轴线与压力线完全重合时，各截面的弯矩和剪力都为零，只有轴力，各截面上产生均匀分布的正应力，材料能得到充分利用，从力学的观点来看，这是最经济，合理的。因此在某种固定荷载作用下，拱的所有截面的弯矩都为零的轴线.目前拱桥常用的拱轴线型有圆弧线、抛物线和,以及高次抛物线等。本中承式钢管混凝土拱桥的拱轴线采用的是悬链线三次样条曲线。3.2.1.1.1、三次样条插值数学函数设在节点a≤x0≤<x1<…xn≤b上,yj=f(xj),mj=f′(xj),j=1,2,…,n,由三次样条插值理论可构造一个一阶导数连续的分段插值函数Sn(x),Sn(x)在每个小区间上[xk,xk+1]上是三次Hermite插值函数,表达为：（2-1）式(1)在节点处只有一阶导数连续性,用于拱轴线的函数S(x),一般还要求在节点处满足连续性条件:即S(xj-0)=S(xj+0)S′(xj-0)=S′(xj+0)S″(xj-0)=S″(xj+0)j=1,2,…,n-1(2-2)除式(2-2)外,根据问题的性质还要求附加下列条件:S′(x0)=m0,S′(xn)=mn(2-3)或S″(x0)=C0,S″(xn)=Cn(2-4)式中:C0,Cn,为常数，特殊情况是C0,Cn=0.满足式(2-2)与式(2-3)或式(2-2)与式(2-4)的分段插值函数Sn(x)称为三次样条插值函数.3.2.1.1.2、用三次样条插值函数确定合理拱轴线的方法在拱桥合理拱轴线设计时,已知的条件有拱桥净桥跨L、矢跨比、主拱圈截面几何性质。根据合理拱轴线定义还可以得到：拱脚、拱顶处恒载弯矩应等于零,此时任何类型的拱桥可以视为三铰拱,由静力平衡条件求得支座水平反力H0，竖向反力V,等跨度简支梁弯矩M0在拱脚处拱轴线应有（2-5）S(xn)=f拱项处（2-6）如果要求1/8跨、1/4跨度处拱截面恒载变矩为零，还有（2-7）（2-8）（2-9）式中:L为拱计算跨径;f为拱计算矢高。设主拱圈高度为h0,截面形心到截下边缘距离为h1,则L=L0+2h1sinφnf=f0+h1(1-cosφn)(2-10)实际设计中,首先需要确定L,f,才能求解H0,V0,再由式(2-5)求得φn.一般根据经验首先假定φn一个合理的数值H0，V0后,再调整φn的数值,用迭代法求出设计使用的φn,L,f值.3.2.1.1.3、三次样条插值函数逐步逼近合理拱轴线在确定合理拱轴线时,由于拱轴线以跨中对称,因此只需确定半跨拱轴线,以跨中截面形心为原点,X轴水平向左(或向右),Y轴竖直向下,区间[0,L/2].设0=x0<x1<……<是给定结点,在节点xj给定的函数值yj=S(xj)由方程（2-11）确定,在[xj,xj+1]上,S(x)的表达式为（2-12）式中:hj=xj+1-xj;mj=S′(xj)(j=1,2,.,n-1)由下式确定:jmj－1+2mj+ujmj+1=gj（2-13）式中：（2-14）（2-15）式(5-13)为n-1次线性方程组,m0,mn可由式(2-5),(2-6)给出。3.2.1..4、用三次样条插值函数计算出的本桥合理拱轴线的坐标已知拱桥设计净跨径L0=3m,净矢高f0=0.608m.图2-3为拱肋的左半部分。图2-3左半拱肋示意图用三次样条插值函数计算出的本桥合理拱轴线的坐标见表一：表一点位eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)eq\o\ac(○,6)eq\o\ac(○,7)eq\o\ac(○,8)Y(mm)X(mm)60120180240300360420480C4996141183224262298331点位eq\o\ac(○,9)eq\o\ac(○,10)eq\o\ac(○,11)eq\o\ac(○,12)eq\o\ac(○,13)eq\o\ac(○,14)eq\o\ac(○,15)eq\o\ac(○,16)Y(mm)X(mm)540600660720780840900960C363393421447471493513531点位eq\o\ac(○,17)eq\o\ac(○,18)eq\o\ac(○,19)eq\o\ac(○,20)eq\o\ac(○,21)eq\o\ac(○,22)eq\o\ac(○,23)eq\o\ac(○,24)eq\o\ac(○,25)Y(mm)X(mm)102010801140120012601320138014401500C5475615745845935996046076083.2.2、钢管混凝土结构设计3.2.2.1、钢管混凝土基本性能介绍钢管混凝土结构中应用最广的当属内填型圆钢管混凝土，现简要介绍其基本性能。我们知道，钢材在弹性工作阶段时，它的泊松比μ，变动很小，在0.25-0.30之间，而混凝土的泊松比μ随着纵向力的增长从低应力的0.167左右逐渐增至0.5，接近破坏时，将超出0.5。因此内填型钢管混凝土随着轴向力N的增大，混凝土的泊松比μ迅速超过钢管的泊松比μ，使得混凝土的径向变形受到钢管的约束而处于三向受力状态（见图2-1），其承载力大大提高。同时，钢管的套箍作用大大提高了混凝土的塑性性能，使得混凝土，特别是高强度混凝土脆性的弱点得到克服。另一方面混凝土内填于钢管之内，增强了钢管的管壁稳定性，刚度也远大于刚结构，使其整体性也是很大的提高。因此，钢管混凝土材料应用于以受压为主的构件中，较之刚结构和混凝土结构有着极大的优越性。图2-1钢管混凝土受力示意图3.2.2.2、钢管混凝土结构设计钢管混凝土主要用于受压构件中，其稳定性问题突出，本模型主拱拱肋钢管分5节段制作，采用四肢式变截面结构，如图2-2，a,b,c,d为四片长条形缀板，宽度为3.5cm，厚度为0.08cm，与钢管焊接，左右为缀条，在ab和cd三面以及4φ22mm的钢管内，需要从下往上汞送混凝土，此混凝土汞送后，要对其进行超声波密实度检测，因为钢管内混凝土由于受到材料及工艺措施的影响常出现某些缺陷，如脱粉、空洞、不密实等，这将直接影响主体结构的质量。图2-2四肢式钢管混凝土结构肋拱相邻的两缀条之间，用斜拉管连接，以此来加固、美化拱肋，整个桥梁上下两片拱肋，用横撑相连，增加了拱肋的水平稳定性，在两个拱脚处，安装有自己设计的受压传感器，用于拱脚压力测试试验。3.2.3、横向联结系3.2.3.1、桥面系钢筋混凝土桥面通常包括桥面铺装、防火和排水设备，伸缩缝、人行道（或安全带）、绿石、栏杆和灯柱等。此模型采用黑色的橡胶皮代替沥青路面。桥面为双向4车道，由三根简支型钢平行铺设。桥梁两边人行道由2根型钢组成。拱肋在桥面的水平投影区的标高比行车道高出一些，这样既可以起到人行道与行车道的分隔带，又可以有效的防止吊杆不被汽车等撞坏，还可以在上面设绿化带。栏杆由方格网经过改造而成.3.2.3.2、吊杆设计钢管混凝土中承式拱桥一般采用柔性吊杆，吊杆材料有圆钢，高强钢丝和钢绞线。吊杆是把横梁上的力传给拱肋的结构.吊杆为局部受力构件，要求其有较高的承载能力和稳定性。吊杆受力大小与主桥的跨径关系不大。本模型上下两片拱肋各对称等距地分布9根吊杆、吊杆材料为带有螺纹的圆钢。此螺纹可以用来调节吊杆的纵向长度。在吊杆圆钢的外层，设有中空的不锈钢钢管套筒，其作用主要是保护内侧的受拉构件不被腐蚀和美化吊杆，吊杆上预留一部分地置，提供吊管拉力测试仪器的安装测试。吊杆示意图如图2-53.2.3.3、横梁的设计横梁设置于立柱上或吊杆下，然后在其上铺设“T”形梁，桥面活载经桥面系通过横梁传给立柱或吊杆、立柱或吊杆再将荷载传给拱肋结构。对于中承式拱，除有钢架横梁，吊杆横梁外，一般在桥面系与拱肋相交处还有固定横梁。固定横梁除承受桥面板自重及由桥面板传来的竖向荷载外，还起到两肋间的横向联系作用，因此在受力和几何构造较复杂。

图2-5吊杆示意图本模型桥面横梁为简支伸臂梁，吊杆的横向间距24cm为梁的跨度，梁的两侧伸臂长度均为9cm，总长度为42cm。模型横梁受到的荷载不是很大，采用的材料为长×宽×高为500×20×5mm的钢条。3.3、下部结构与构造3.3.1、基础设计结构物与地基接触的部分称基础。桥梁上部结构为桥跨结构，而下部结构包括桥墩，桥台及其基础。基础根据埋置深度分为浅基础和深基础。我国公路桥梁现今最常用的深基础是桩基础[1]。本模型为了方便在室内平台实验，且不对地板等产生任何影响，易于拱脚安装和施工时搭架和缆风固定，又考虑到拱桥竖向荷载转化成水平推力的力学特性，为桥梁设计了一个独特的基础。此基础可以把两拱脚之间有机地连接起来，使整个桥梁形成一个自行封闭的受力体系。为了达到强度、刚度、稳定性要求，基座使用经济、受力性能较好。纵向长为1.5m，横向宽度为0.40m，基础的几何形状和尺寸详见图2-8。图2-8基础（单位：mm）3.3.2、桥台拱脚的设计桥梁墩，台的主要作用是承受上部结构传来的荷载，并通过基础又把荷载及本身自重传递到地基上。桥台除了是支承桥跨结构的结构物外，它又是衔接两岸线路堤的构筑物；既要能挡土护岸，又要能承受台背填土及填土上车辆荷载所产生的附加侧压力。因此，桥梁桥台不仅本身应具有足够的强度，刚度和稳定性，而且对地基的承载能力，沉降量等也提出了一定的要求。由于设计拱矢高只有0.21m，如果直接放在地上，会产生整个桥梁铺伏在地等不佳视觉感受，即不美观，又不方便实验（如图2-9）。于是在基础上再增加了一个高为0.15m的结构架，以此来抬高整个桥梁的上部结构和提高视角效果。其效果如图2-10。图2-10抬高上部结构后的效果3.3.3水陆两用桥梁探测吊篮3.3.3.1、技术领域本水陆两用桥梁探测吊篮是适用于桥梁的探伤，检测,桥梁的维修，补强及成桥试验等场合的必备工具。3.3.3.2、技术背景目前旧桥很多，根据对旧桥的普查，大多数的桥梁在不同程度上有所损伤，有的刚度不够，有的部件损坏严重，这就需要对其进行探伤及检测，即成桥试验。经过测试数据分析，才能做出切实可行的补强及加固方案，以便进行桥梁的维修，提高桥梁运营的可靠度。桥梁部件探伤一般采用非金属探伤仪进行测试，在要探伤的部位安装探头进行测试。探头所探部位，要用钢管搭脚手架之后，才能完成探伤测试。若桥墩比较高，则搭脚手架的工作量非常之大。桥梁部件应力测试通常采用电测法，将应变片贴在桥面构件的下表面进行测试。以单跨100米的拱桥为例，设跨距为L，一般要求在L/2、3L/8、L/4及拱脚几个截面进行测试。测试的第一个步骤是在四个截面拱的下表面粘贴应变片，通常以桥面为根基搭爬梯及挂篮，并在四个截面分别搭一座才能完成拱下表面贴片任务，用钢管很多，工作量也是很大。鉴于以上情况，我们研究设计制作出了水陆两用桥梁探测吊篮，以解决目前存在的问题。3.3.3.3、主要功能本水陆两用桥梁探测吊篮解决在桥拱下表面贴应变片问题及有缺陷的高大混凝土构件的探伤问题。所解决上述技术问题所采用的技术方案是：吊篮主体8用钢管及扣件组装而成，吊篮主体8底部安装木板，四周安装安全网12，在吊篮主体8两端上方分别安装一个吊耳7、14，便于吊篮主体8空中移动。吊篮主体8下面两端，分别安装一个气囊9、13，作为水上划行之用；吊篮主体8下面中部两侧分别安装车轮10、11，作为陆地移动之用。在吊篮主体8两端上方的吊耳7、14上，分别用钢丝绳3、4、15、18吊起，钢丝绳3、4、15、18的一端分别固定在被测桥面栏杆根部挡住的钢管1、2、19、20上。钢丝绳3、4、15、18另一端与自锁式自爬葫芦5、6、16、17的上方连结。自锁式自爬葫芦5、6、16、17的下方与吊篮主体8两端上方的吊耳7、14分别相连结。这样当要测某一截面时，上下摆动自锁式自爬葫芦5、6、16、17上的加力杆，自锁式自爬葫芦5、6、16、17可沿钢丝绳3、4、15、18前后左右上下移动。四个自锁式自爬葫芦5、6、16、17同时在各自的钢丝绳3、4、15、18上协调动作，吊篮主体8可到达钢丝绳3、4、15、18之间的任意截面内。工作人员乘坐在吊篮主体8上即可完成桥下贴应变片及探伤作业。本新型吊篮的优点是：与常规的挂篮相比，其优点是结构合理，使用经济，安全可靠、重量轻。吊篮主体8通过车轮10、11或气囊9、13，可很方便地运行到指定位置。在钢丝绳3、4、15、18之间的截面所涉及的范围内，通过自锁式自爬葫芦5、6、16、17上加力杆的操作，使吊篮主体8位置任意移动，可很方便地在桥下面完成桥拱下表面贴应变片及探伤作业。3.3.3.4、具体实施方案首先确定拱桥检测的部位，比如检测部位为L/2、3L/8、L/4、及拱脚，并在这些截面下表面贴上应变片,检测其应力大小。在L/2及L/4截面桥两侧分别放下钢丝绳3、4、15、18，钢丝绳3、4、15、18的一端锁紧在钢管1、2、19、20上，钢丝绳3、4、15、18靠近吊耳的一端，分别安装上自锁式自爬葫芦5、6、16、17，并一同放到桥下的地面（或水面）上。其次将吊篮主体8运行到指定截面L/2处下部，将钢丝绳3、4、15、18分别系在吊耳7、14上。再将自锁式自爬葫芦6、16同时上升到合适的高度，一般距桥面下部表面1.5米为宜，另两个自锁式自爬葫芦5、17分别张拉到合适的拉力，一般使吊篮主体8不晃动为宜。吊篮主体8上升到位之后，即可进行贴应变片的相关程序：贴片位置的打磨、贴片、焊线、拉线等工作。本截面任务完成之后，调整自锁式自爬葫芦5、6、16、17及钢丝绳3、4、15、18的位置，即可将吊篮主体8移动到另一指定的任意截面，完成贴片之后，即可进行桥墩纵向裂纹深度的检测。调整自锁式自爬葫芦5、6、16、17，吊篮主体8可沿桥墩向下移动。在移动的同时，即可同时进行探伤程序：在探头上涂上黄油，将探头放在裂纹两恻，再将非金属探伤仪设置好之后，即可进行声时检测，并计算出裂纹的深度。探测及检测任务完成之后，将吊篮主体8降落到陆地上或水面上。3.4、吊装系统3.4.1、概况在峡谷或水深急流的河段上,或在通航的河道上需要满足船只的顺利通行,缆索吊装由于具有跨越能力大,水平和垂直运输机动灵活,适应性广,施工比较稳妥方便等优点,在拱桥施工中被广泛采用.缆索吊装对于加快桥梁施工速度,降低桥梁造价等方面起到了很大作用。缆索吊装施工工序为；在预制场预制拱肋(箱)和拱上结构，将预制拱肋和拱上结构通过平车等运输设备移运至缆索吊装位置，将分段预制的拱肋吊运至安装位置，利用扣索对分段拱肋进行临时固定，吊装合拢段拱肋，对各段拱肋进行轴线调整，主拱圈合拢，拱上结构安装。缆索吊装的工地布置如图4-1所示。图4-1缆索吊装的工地布置图3.4.2、缆索吊机的组成3.4.2.1、承重缆索（主索、天索）结构型式：由钢芯或纤维钢丝绳组成，其直径大小及所用根数根据跨度及起重量通过计算确定。当采用47.5mm钢芯或纤维芯钢绳做一组主索，一般吊装由1～4根组成，起重重量特别大则由6～8根组成。注意事项：（1）可将每组钢绳穿过设于锚碇的特制大滑车，将各根钢绳用索夹连接起来，以使每根钢绳受力一致；（2）主索的设计垂直度一般为跨度的1/13～1/18；（3）主索安装时要严格按计算的安装垂度安装。3.4.2.2、起重索结构型式：主索跑车下联的吊滑车组。跑车由纵向夹板将滑轮分为数排，排数与主索根数相同，跑车轮纵向一般2～4滑轮。起重索一般穿线采用过起重滑车组后的一端（死头）固定在塔架或锚碇上，另一端穿入卷扬机（活头）。注意事项：（1）跑轮直径宜为200～300mm；（2）起重滑车组视起吊重量来确定所需轮数；（3）为减少起重及滑车中滑轮的摩擦，轴承宜采用滚珠轴承。3.4.2.3、牵引索结构型式：一般由单线牵引，如果采用两点吊，则跑车之间用钢绳连接，牵引索在两岸分别由卷扬机牵引。注意事项：（1）当一岸牵引时，另一岸牵引要放松牵引索；（2）当吊点距索塔很近时，牵引力很大，可采用双线牵引。3.4.2.4、塔架（索塔）结构型式：索塔由塔脚、塔身、塔顶、索鞍、抗风绳组成，其塔身一般采用万能杆件、六四军用梁、贝雷架组成。塔顶一般采用单滑轮式索鞍，塔脚为固结构和铰接钢结构。正式缆风设于塔顶。注意事项：（1）索鞍所用滑轮直径宜大于15倍主索直径，滑轮的轮槽的宽与深均应略大于主索直径；（2）索塔在组拼过程中应设置临时缆风绳，一般至少设两道，与地面夹角30。～45。为宜；（3）正式抗风的角度布置与需要根数要通过计算确定，以保证塔顶水平位移在规定范围内。其规定值为：eq\o\ac(○,1)塔脚为固结的钢结构，塔顶位移的限制值为H/400。eq\o\ac(○,2)塔脚为铰结的钢结构，塔顶位移的限制值为H/100～H/150，其中H为索塔高；（8）在两岸塔顶间敷设压塔索，以加强索塔抗风。3.4.2.5、锚碇（地锚、地垅）结构型式：锚碇是一种以与地层有效受力联系的临时构造，它可以是桥梁的墩、台、大型建筑物、岩层、大孤石等，也可是人工专门制作的桩锚、坑、钢环锚、压锚、洞锚、重力锚、嵌固锚及水中锚碇等型式。注意事项：（1）锚碇的选用须根据锚碇受力大小和所处的地形及地质条件通过设计计算确定；（2）在大型吊装施工中，多采用重力式锚碇、埋置式洞锚、嵌置式锚桩。3.4.2.6、扣索（天扣、通扣）结构型式：专门用来悬挂稳定边段拱，是一组主索设备。在两段吊装的拱肋施工中，天扣为一套完整的主索；在桥墩上立一个扣架或直接用接近桥面标高的桥墩立柱、横墙或桥台，用一根钢丝绳做扣索，扣索的一头固定在拱肋扣点上，一端通过各扣架端顶，一直贯通到两岸地锚前，再用滑轮组收紧。常用于多孔跨的拱桥。扣索与主索系统分开，干扰少。注意事项：（1）不需另设扣架；（2）可降低主索塔架的高度；（3）收紧滑轮组应设置在拱肋扣点前。（1）当两岸缺乏平坦场地来设置滑轮组时，可以将扣索转向到桥的两侧；（2）收紧滑轮组应设置在地锚前。3.4.2.7、扣索（塔扣、墩扣）结构型式：用主索的塔架作为扣索的扣架。多作于单跨桥；直接将扣索锚固在接近桥面且本身具有足够强度的墩顶。注意事项：（1）为保证纵向稳定要让扣索充分受力；（2）应加强拱肋接头两侧的缆风索，确保边段拱肋的横向稳定性；（3）采用粗钢丝绳时，收紧滑轮组应设置在两岸地锚前；单孔桥或细钢丝绳时，则设置于塔架与拱肋扣点间。（1）悬挂边段拱肋扣索设备最少；（2）墩扣的拉力较大；（3）收紧滑轮组应设置在拱肋扣点前。3.4.3、吊装方法及要点大跨径拱桥吊装，由于每段拱肋较长，重量较大，为使拱肋吊装安全，应尽量采用正吊，正落位、正扣，因此索塔的宽度应与桥宽相适应。拱肋分段安装时，每段拱肋由扣索临时固定在扣架上，此时每段拱肋必须设置风缆。起重索与扣索承重交接时速度不能太快，每次升降应控制在一定范围内，交接过程中对风缆随时进行调整。当拱肋跨度大于80m或横向稳定安全系数小于4时，应采用双基肋合拢松索成拱的方式。即当第一根拱肋合拢并校正拱轴线，楔紧拱肋接头缝后，稍松扣索和起重索，压紧接头缝，但不卸掉扣索，待第二根拱肋合拢，两根拱肋横向联结固定好并拉好风缆后，再同时松卸两根拱肋的扣索和起重索。3.4.4、吊索3.4.4.1、设计原理及计算3.4.4.1.1、缆索方案选择主索数的确定当拱跨径小，单片拱合拢后，自身的横向稳定安全系数不小于4，可只设一组主索，在吊装过程中主索需在塔顶横向多移动几次；当拱桥跨径大，为加快吊装进度，通常采用两组主索同时进行吊装。本模拟系统是基于湖北省姊归县龙潭河大桥原形设计，跨径200米。根据实际情况采用两组主索设计。(2)索跨的确定选择单跨结构，虽然由此增加了索塔高度和住所的承载能力，但给施工带来很大方便，施工中对于大跨径桥梁中间部分也无法架设结构物。(3)悬挂边、次段拱箱（肋）扣索方案的选择当边段拱箱（肋）段由主索运输至安装位置，并就位在拱座上，这时需要敷设一组扣索，已就位的边段拱箱扣定，收紧扣索，并同时放松主索起重滑车组钢绳，使拱箱由吊点受力逐渐移交给扣索，直至取下吊点为止。扣索通过计算后可采用滑车组，如扣索索力特大，滑车组已不能满足时，可采用高强钢丝束、钢绞线做扣索通过索力调整器调整（实际施工中采用油压千斤顶）扣索的布置方法一般有塔扣、墩扣、天扣、通扣等类型。见图4-2图4-2扣索类型(4)拱箱（肋）起吊方法及起吊安装顺序的确定拱箱（肋）预制场若设在桥台后的引道上，则拱肋沿轨道平车运至桥台口并从索塔下专设的门洞穿过，主索采用前吊点将拱肋起吊，拱肋沿轨道前行（用卷扬机牵引），此时拱肋前端吊于主索前吊点，拱肋后端还放在平车上，当拱肋后端吊环前进至后吊点下时，后吊点及时与吊环连接，收紧后吊点拱肋吊于主索吊点上，再运到安装位置。若预制场设在桥下河滩，则拱肋可运到主索下起吊；若拱肋无法运至主索下面，则主索起吊时会采用“歪吊”，此时需要在起吊拱肋滑车部位敷设横向风缆。3.4.4.1.2、缆索吊机计算3.4.4.1.2.1、主索计算（1）主索最大拉力：式中：P主—主索破坏拉力：n1—安全系数，通常取3-4。式中：——在车轮压力作用下主索最大单位面积所受到的压力；F——主索横断面面积；Q——小车总重力；n——主索上车轮数；Ek——主索弹性模量。式中：n2——主索单位面积的安全系数，通常取2-2.75；——钢丝绳破坏应力。（2）主索水平拉力H的计算①当重车在距离支架xm时的主索水平拉力为Hx，由于能调整缆索的长度，所以温度变化不计在内。计算式为式中：Hx——重车距离支架x米时的主索水平拉力；L——主索跨度；Qm——小车总重力；Qx——任意荷载；——钢索的线膨胀系数，；gm——主索、分索器及器重索自重力；g——主索单位长度重量；——主索拉力T与水平线夹角余弦；Hm——主索的最大水平拉力，。②主索安装水平拉力H（3）主索挠度①最大挠度下垂坡度②安装挠度下垂坡度为3.4.4.1.2.2、起重索计算最大拉力式中：G——重车重力；d——钢丝绳的直径；D——起重索滑轮直径。要求：安全系数n1=P起/Tmax>5；安全系数。式中：P起——钢丝的破坏力；——主索的极限拉断应力。3.4.4.1.2.3、牵引索计算（1）拉力计算拉力计算时应考虑各滑轮的摩擦力以及各轮之间拉力等因素。总牵引务W=W1+W2+W3式中：W1——跑车运动阻力，由下式计算：W2——器重索运行阻力，W2=T起（1-ηm）T起——器重索的拉力；其中：Q——起吊总重；N——滑轮组上器重索工作线数；η1——滑传输线组效率，取0.96；η2——转向滑轮效率，取0.96；m——滑轮组轮数；μ——转向滑轮轮数；K——具有不同转轮数的各种轮轴工作系数；η——器重索所穿过滑车的效率。W3——后牵引索的自然张力，,其中：q1——牵引索单位长度重量；X1——后牵引索的跨度；F——后引索的跨中垂度。一般情况下牵引索拉力可用下式近似计算：牵引索的最大拉力式中：n——牵引索穿过的滑车数量（2）牵引索应力，要求：安全系数；安全系数。3.4.4.1.2.4、结索计算结索用于悬挂分索器，使主索、起重索、牵引索不致互相干扰。它仅承受分索器重力及自重。结索挠度应等于或小于主索案卷挠度，还应小于牵引索最大挠度。结索水平拉力为:式中：gm——包括分索器和结索的自重力。要求：安全系数n1>4；安全系数n2>2。3.4.4.1.2.5、缆风索力计算（1）外侧风缆作用在柱头的纵向力（见“路桥计算手册”）①主索水平反力RH；②风力P1；③结索作用在柱头拉力P2；④起重索作用在柱头拉力P3；⑤牵引索作用在柱头拉力P4；综上所述，作用在柱头总纵向力为P=RH+P1+P2+P3+P4外侧风缆共两根，每根风缆拉力为式中：a——缆风绳在水平面上的投影与主索的夹角；——缆风绳与水平面的夹角。安装时（即当缆风绳未随风力时）维持风缆挠度在1.5%L，即安装拉力为从而得外侧缆风索总拉力：T=T1+T2安全系数n=P总/T>3，其中，P总为总破坏力。（2）内侧风缆作用在柱头横向力风力作用在柱头横向力由两个风缆承担：式中：——作用在柱头的横向力。内侧风缆安装拉力与外侧风缆相同，即内侧缆风索总拉力为安全系数内侧缆风索安装挠度：3.4.4.1.2.6、支柱基础反力（1）支柱自重G；（2）主索垂直反力T垂；（3）缆风索垂直分力T垂；（8）结索平衡重及牵引索平衡重W。支柱基础反力为:R=G+R1+T+W3.4.4.1.2.7、重力式锚碇稳定性验算重力式锚碇利用其自重来平衡拉力，一般不考虑土压力，如图4-3所示。图4-3（1）倾覆稳定性验算KM=M稳/M倾≥1.4式中：M稳——稳定力矩，M稳=pb；M倾——倾覆力矩，M倾=TL；T——拉索拉力。（2）上拔力安全系数KV=P/VT≥1.4式中：P——锚碇自重；VT——拉索拉力T的竖直分力，VT=Tsina；（3）抗滑稳定性验算KH=Hf/HT≥1.4式中：Hf——基底摩阻力，=（P-VT）f；f=锚碇与基底的摩擦系数；HT——拉索拉力T的水平分力，HT=Tcosa。3.4.4.1.2.3、缆索设备检查及检查方法缆索设备虽不属于永久工程，但其质量的好坏直接影响着工程的进展及工程和工程人员的安全，因此在施工中应对以下内容做严格的检查。(1)地锚试拉一般情况下每一类地锚取一个进行试拉。缆风索的土质地锚要求位移小，应全部做试拉，通过试拉：①可以预先完成一部分位移；②可考虑其是否适用。试拉方法一般为地锚相互试拉，受拉值为设计荷载的1.3-1.5倍。(2)索扣试拉扣索是悬挂拱肋的主要设备，因此必须通过试拉来确保其可靠性。其试拉方法是可将两岸的扣索用卸甲连接起来，收紧收紧索进行对拉。这样可全面检查扣索、扣索收紧索、扣索地锚及动力装置等是否满足要求。(3)主索系统试吊主索系统试吊分跑车空载反复运转、静载试吊和吊重运行三步骤。每一步骤试吊完成后，确定无异常现象才能进行下一个步骤。试吊重物可以为构件、钢筋混凝土预制件等，试吊载重运行可分几次完成，吊重一般为设计荷载的60％、100％、130％。在每一步试吊中，应连续不间断地观测塔架位移、主索垂度、主索受力的均匀程度；动力装置工作状态、牵引索、起重索在各转向轮上运转情况；主索地锚稳固情况及检查通讯、指挥系统的通畅性能和各作业之间的协调情况。试吊后须综合各种观测数据和现场检查结果，对设备的技术状况进行分析、鉴定，提出切实可行的改进措施，对能否调装做结论。3.4.4.2、吊施工观测3.4.4.2.1、主索垂度观测观测方式：（1）用水平仪或水准仪在索塔塔身上对主索进行观测；（2）用经纬仪测仰角来计算；（3）跑车上吊绳直接测量。主要目的：通过对垂度的测量来计算主索拉力。3.4.4.2.2、塔顶及锚碇位移观测观测方式：（1）对塔架不高、风力较小的索塔，可在其塔顶上下游端头各挂一重量为大于5㎏的垂球；（2）塔架较高、风力较大时，在塔顶上、下游端头设固定标尺，用经纬仪在固事实上点进行观测；（3）锚碇可在上、下游侧布置固定观测点，用经纬仪观测。主要目的：通过对其位移观测来判断安全性。3.4.4.2.3、拱肋中线观测观测方法：（1）当桥墩（台）顶面标高高于接头标高进，将经纬仪架设在拱肋中线方向上，直接观测拱肋上的中线标志；（2）当经纬仪架设在拱肋中线方向上不能通视，可将经纬仪架设于两肋之间，在每条拱肋接头处垂直拱肋安放一水平标尺。主要目的：通过观测了解拱肋是否在平面位置上安装到位。3.4.4.2.4、拱肋高程观测观测方式：（1）在观测处设置垂直标尺，在两岸相应高程设置水平仪观测台，若两岸没合适的地势，则可搭设塔架观测，观测距离不应大于150m；（2）在桥墩上观测接头下面挂的水准尺；（3）将水准仪架设在桥墩、台主墙顶面上，观测拱肋背上竖立的水准标尺。主要目的：通过观测调整接头高程及拱轴线。3.4.4.3、设置缆风时注意的问题横向缆风索，在边段拱肋安装时，可用来调整和控制拱肋中线；在拱肋合龙时可以使接头对中就位；在拱肋成拱后，可以减少拱肋自由长度，增大拱肋的横向稳定；在外力作用下对拱肋的位移产生约束。因此缆风绳的作用可见一斑，设置时需注意以下问题。(1)缆风索可以布置在岸上、水中或桥墩上。(2)缆风索应成对称布置，且上、下游缆风索的长度相差不宜，过大。缆风索与拱肋轴线夹角宜大于450；与地平面夹角宜为300，距离宜小于100m。(3)用以缆风绳的地锚应牢固可靠，为防止地锚受力后的位移，应采取预先试拉。对固定在桥墩台上的缆风索须进行计算，不能对墩台造成不利因素。(4)根据缆风索受力大小可采用单线钢丝绳，也可采用滑轮组，在初始收紧缆风索时可用卷扬机，做拱肋调整时宜用链子滑车进行。(5)缆风绳在收紧、放松时应在测量观测下统一指挥进行，随拱肋接头高程的升降而放、收。(6)对于拱肋为整段吊装或两段吊装的中小跨径双曲拱桥，每孔至少应有一根基肋设置固定的缆风索，分3段或5段吊装的大跨径拱桥，每孔至少有两根基肋在接头附近设置稳定的缆风风索。(7)在每孔拱肋全部合龙、横系梁或横隔板达到一定强度后，方可拆除缆风索。3.4.4.4、拱肋合拢后，松索过程中必须注意事项(1)松索前应校正拱轴线位置及各节头高程，使之符合要求。(2)每次松索均应采用仪器观测，控制各接头高程，防止拱肋各接头高程发生非对称变形而导致拱肋失稳或开裂。(3)松索应按照拱脚段扣索、次段扣索、起重索的先后顺序进行，并按比例定长、对称，均松卸。(4)每次松索量宜小，各接头高程变化不宜超过lcm。松索至扣索和起重索基本不受力时，宜用钢板嵌塞接头缝隙，再将扣索和起重索放松到不受力，压紧接头缝，拧紧接头螺栓，同时用风缆调整拱肋轴线。调整拱肋轴线时，除应观测各接头高程外，还应兼测拱肋及1／8跨点处高程，使其在允许偏差之内。(5)接头处部件电焊后，方可松索成拱。4、模型上所开展的实验4.1、应变测量4.1.1、实验分析应变测量，就是利用实验手段直接获取结构某些部位的变形信号。通过科学分析，从而对结构的受力状态作出较客观的评价。从目前国内外实验应力分析技术动态看，应变测量的方法很多，主要取决于传感元件。适用于表面变形测量的有：外夹式变形测量、应变片粘贴、脆性涂层等；适用于现场内埋实测的混凝土应变传感器有：应变式传感器、钢弦式传感器、压电晶体传感器、内埋光纤等；此外，对于钢筋混凝土结构还可通过测量钢筋的应变来反应混凝土应变。在实际应用中，要根据被测结构物和测量要求，综合考虑，合理选择测量方法。利用电阻应变测量技术可测量事物表面的应变，且具有很高的测量精度。由于它在测量的过程时输出的是电信号，因此易于实现测量数字化。其测量基本原理如下；电阻应变测量系统由电阻应变传感器、电阻应变仪及记录器三部分组成。其中电阻应变片可将构件的应变转换为电阻变化，电阻应变仪将此电阻变化转换为电压（电流）的变化，并进行放大，然后记录器记录下来，并换成应变数值。4.1.2、传感器的选择与防护在工程实际应用中，传感器的选择既要考虑传感器的测量量程、测量精度、零点漂移、温度漂移、综合误差、价格等，又要全面考虑被测物的结构特点：现场安装、使用期限、防护、测点数量等诸多因素。基于实验室所用的桥梁建造及检测模拟系统对传感器要求精度高、能反复使用、便于拆装等具体情况。因此，实验平台的钢管拱、桥面等位置采用单向拉压传感器；塔架底部采用双梁及S型传感器；吊杆部分安装多孔应力集中圆环传感器；同时，可机动使用夹式引申计用于其它位置应力的测量。此外，测量仪器设备的稳定性、导线的可靠性（要求导线有一定的防水、耐寒耐高温能力，有一定的张拉强度，有较好的抗干扰屏蔽作用）、传感器的安装与防护等都十分重要，每个步骤对监测监控的成功都十分重要，必需依照严格的科学依据和工作经验进行。4.1.3、灵敏系数和温度补偿用应变片灵敏系数来表示应变片电阻变化与被测应变的关系。当被测点为一维应力状态时，称应变片电阻变化率与被测点的应变之比为应变片灵敏系数。测量时，应尽量使应变片的灵敏系数与应变仪的灵敏系数一致。如无法保持一致，应按有关理论公式进行修正。进行温度补偿的措施是：在布点出沿正应力方向埋设应变砖作为工作片，将其与应变仪的一个桥臂连接。按应变电测原理，当其与被测点同步变形时，引起应变片中敏感栅电阻的电阻值变化，由电桥测量出其电阻值的改变，从而反映出该点应变的大小。当被测点发生温度改变，也会引起应变片阻值的变化，影响测量精度。为消除其影响，在布控点除埋设工作片外，在与最大主应力方向垂直的方向上，另埋设温度补偿片，将其与被测点放置在同一温度环境中且不受机械荷即可。将工作片与补偿片分别接在应变仪的两个桥臂上，引起的温度变形能彻底消除，从而仅剩下机械荷载引起