考虑中间支撑的拉索等效索长计算方法

频率法测索力广泛应用于索结构的施工控制、状态评估和健康监测,减振器和阻尼器等中间支撑的存在会影响拉索的振动频率,从而降低频率法计算索力的精度。为寻求考虑中间支撑影响的索力计算方法,基于拉索振动微分方程和能量原理,构造了拉索等效索长的计算公式,通过该方法,目前提出的各种基于固结边界的索力实用公式均能适用。与有限元方法分析结果进行了比较,表明该方法具有良好的计算精度和适用范围。同时,由于拉索的等效索长计算公式简单,因而便于实际工程应用。     

考虑刚度及固支边界条件的实用索力求解方法与试验研究

建立了一个非齐次边界拉索力学模型,基于拉索线性振动理论,由考虑拉索抗弯刚度及固支边界条件下的拉索频率方程,根据双曲函数的数学特性对频率方程进行了合理简化,得到了实用的频率简化方程;根据频率简化方程的特点,提出了逆过程求解索力的方法和步骤;设计了室内拉索试验模型并进行了54种工况索力试验,比较了不同工况下的计算索力与实际索力,验证了提出的频率简化方程和逆过程求解方法的实用可靠性。     

拉索-阻尼器体系振动索力测量法研究

拉索索力的精确测量是索类结构健康监测的一个重要内容。由于阻尼器的存在,已有的不考虑阻尼器的索力识别方法在测量拉索-阻尼器体系索力时精度将受到影响。利用Steffensen不动点迭代法对的拉索阻尼器系统的频率超越方程进行求解,进而给出了一种新的考虑阻尼器因素的索力识别方法,并给出了该方法和其他三种方法在识别拉索阻尼器系统索力时的相对误差表达式。通过数值仿真,研究了拉索参数和阻尼器参数对各方法的影响,比较了各方法的相对误差范围。研究表明,基于频率超越方程数值解法的索力识别方法是进行拉索-阻尼器系统索力识别时的最佳选择。     

端部性质对频率法测量竖直拉索索力影响分析

对频率法计算竖直拉索索力的原理和方法进行分析与评价,指出工程实际拉索与理想匀质拉索模型的区别,强调端部性质对频率法测量竖直拉索索力的影响。根据实际拉索两端一般具有锚杯和连接筒的构造特点,提出“三段式、两端刚接”振动模型;延用匀质拉索索力计算公式模型,考虑对匀质比例变量进行修正从而获得实际比例变量;采用有限单元法对端部性质进行参数影响分析,深入研究了比例变量修正系数随长度修正系数和刚度修正系数的变化规律。比例变量修正系数与长度修正系数成正比例函数关系,其函数方程斜率为刚度修正系数;根据刚度修正系数随刚度比P_I增大而增大,随索力T增大而减小等变化规律,构造刚度修正系数函数方程;并最终建立可计入端部性质影响的修正索力计算公式。数值分析和工程实例计算结果均表明:当长度比P_L≥0.08时,端部性质对计算索力的影响随索长的减小而迅速增大;当长度比P_L≥0.14时,匀质索力计算公式已经不能正确计算索力,其计算偏差可达50%以上;而本文建立的修正索力计算公式始终能够对长度比P_L≤0.5拉索做出正确的计算索力,其计算精度能够满足工程要求。     

索力振动测量的传递矩阵法

振动法测量拉索张力需要准确描述索力与自振频率的关系,在建立拉索振动的离散模型基础上应用传递矩阵法计算拉索固有频率,通过求解特征方程建立了索力与振动频率的关系;然后将计算得到的模态频率与测试得到的模态频率比较,通过修正拉索张力计算值使计算频率与实测频率误差最小,最后修正的拉索张力则为拉索实际张力。通过对实际工程的测试结果分析表明,该方法具有准确、实用和易编程的特点,完全能满足工程应用要求。     

基于频率法的悬索桥锚跨索股索力测试分析

为准确获得悬索桥锚跨索股索力,便于在施工过程中对索力进行精确控制,针对锚跨结构的构造特点,采用振动频率法进行锚跨索股索力测试,分析激励方式、传感器的布置位置等因素对振动频率识别的影响,得到索股在不同应力、频率阶次、拉索长度下索力计算结果的变化规律。研究结果表明:采用频率法进行测量时,应尽量选用人工激励;传感器布置位置受到限制时,可将传感器布置到距离索股端部L/6处,以便更加准确识别拉索振动频率;进行索股索力计算时,选取1阶固有频率能较好保证索力计算的精度要求;索股的应力接近其正常受拉承载能力极限状态时,拉索的材料属性得到充分发挥,索力计算误差较小。     

哈尔滨四方台斜拉桥模态参数和索力识别

桥梁的模态参数是修正有限元模型、识别损伤及桥梁状态评估的重要参数。动力测试是获得模态参数的必要途径。建立了哈尔滨四方台大桥的有限元模型;利用8个力平衡加速度传感器采用分组测试的方式测试了桥面加速度,利用压电传感器测试了斜拉索的加速度;联合NExT法和ERA法进行了斜拉桥模态参数识别,并将识别结果与有限元模型的计算结果进行了对比分析;采用拉索基频的频差拟合识别法进行频率及索力识别,并进行了实测索力与设计索力的对比分析     

固结拉索的一种近似频率计算公式

在固结索力识别的复杂过程中,频率方程中的双曲线函数项有可能造成数据溢出等病态问题。为了克服该数值问题和简化索力识别,利用双曲线函数和三角函数的数值特性,对双曲线函数项进行近似处理,得出简化的近似频率方程,并利用近似频率方程为周期函数的特点,推导了固结拉索的近似频率公式,通过数值算例验证了近似频率公式的合理性和可靠性。     

强震作用下独塔斜拉桥拉索松弛现象研究

为考虑地震作用下斜拉桥拉索的垂度效应,常规方法是将拉索模拟为弹性单元,根据恒载索力修正单元材料的弹性模量;但该方法忽略了索力变化对拉索轴向刚度的影响,也未考虑强震中可能出现的拉索松弛现象。该文先给出了三种不同的拉索应力-应变方程,然后以一座独塔斜拉桥为背景,通过赋予拉索不同的应力-应变关系建立了三个非线性有限元模型,研究了强震作用下拉索的地震响应和拉索松弛现象。结果表明:在近场地震作用下,拉索索力变化幅度较大,部分拉索有可能出现松弛现象;拉索松弛后,出现松弛的拉索最小索力不再减小,最大索力继续增加;对于整个结构而言,拉索松弛只是局部响应的变化,对梁体位移和塔柱受力等地震响应的影响有限;但地震中不考虑索力变化对拉索轴向刚度的影响可能低估结构的地震响应,最大偏差可达到20%。     

基于雷达振动测试技术的时变索力识别方法研究EI北大核心CSCD

根据振动频率法索力测试原理,提出了基于连续复小波变换的分时段等值线法进行时变索力识别。将拉索的振动信号划分为多个较小的分析时段,对每个分析时段信号进行连续复Morlet小波变换得到小波系数,采用改进后的小波阈值去噪函数对小波系数进行降噪处理。通过等值线法在等幅值面上提取小波脊带,利用最邻近法对等值线进行拟合插值。然后把插值在频域进行均值化处理,识别出拉索的瞬时频率,进而计算出时变索力。以微波雷达为测试手段,设计了时变索力识别试验,试验结果表明:该方法能够提取到振动信号连续的瞬时频率,无论是索力呈线性变化还是正弦变化,均能准确的识别出索力变化规律,索力识别结果和实际索力误差最大仅为3.8%,且在信噪比较低的情况下仍表现出了较好的适用性。实桥应用结果表明,雷达测试手段结合时变索力识别方法,可以便捷、有效的获取拉索的索力时程。