[發(fā)明專利]考慮減振阻尼器作用的斜拉索索力計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210242817.0
• 申請(qǐng)日: 2012-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102789547A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳慶雄;黃宛昆;陳寶春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及斜拉橋設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種考慮減振阻尼器作用的斜拉索索力計(jì)算方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的斜拉橋普遍應(yīng)用減振阻尼器以避免斜拉索的大幅振動(dòng)。減振阻尼器的安裝會(huì)改變斜拉索的實(shí)測(cè)基頻，但不會(huì)改變斜拉索的實(shí)際索力。因此，在斜拉索的索力計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)考慮減振阻尼器的作用。通過(guò)在斜拉索運(yùn)動(dòng)方程的阻尼項(xiàng)中考慮減振阻尼器的作用，通過(guò)復(fù)數(shù)特征值的數(shù)值方法求解該運(yùn)動(dòng)方程得到斜拉索的實(shí)際索力。由于此種方法較為繁瑣，因此，工程上常用等效索長(zhǎng)的近似公式方法來(lái)計(jì)算考慮減振阻尼器的斜拉索索力值，即假定減振阻尼器安裝前后索力計(jì)算公式不變，利用調(diào)整后斜拉索的等效計(jì)算索長(zhǎng)和安裝減振阻尼器后的斜拉索實(shí)測(cè)頻率來(lái)計(jì)算斜拉索的實(shí)際索力值。隨著計(jì)算技術(shù)特別是數(shù)值計(jì)算方法的不斷發(fā)展，如果需要得到更為精確的索力值，就應(yīng)當(dāng)采用數(shù)值方法求解考慮減振阻尼器作用的斜拉索運(yùn)動(dòng)方程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種考慮減振阻尼器作用的斜拉索索力計(jì)算方法，該方法有利于提高斜拉索索力計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種考慮減振阻尼器作用的斜拉索索力計(jì)算方法，包括以下步驟：

步驟1：在斜拉索安裝減振阻尼器前，測(cè)量安裝減振阻尼器前斜拉索的振動(dòng)頻率f1，并通過(guò)計(jì)算得到安裝減振阻尼器前斜拉索的索力值T；安裝完減振阻尼器后，再次測(cè)量安裝減振阻尼器后斜拉索的振動(dòng)頻率f2；

步驟2：針對(duì)已安裝減振阻尼器的斜拉索，將所述減振阻尼器簡(jiǎn)化為彈性支撐，并在考慮彎曲剛度的斜拉索面內(nèi)運(yùn)動(dòng)方程的荷載項(xiàng)中考慮所述彈性支撐的作用；

步驟3：假定在安裝減振阻尼器前后所述斜拉索的索力值不變，并預(yù)設(shè)減振阻尼器的等效剛度值，將減振阻尼器的預(yù)設(shè)剛度值、安裝位置、斜拉索彈性模量、斜拉索截面面積、斜拉索外徑、斜拉索線密度、斜拉索水平傾角、斜拉索索長(zhǎng)、斜拉索等分節(jié)段數(shù)和斜拉索的索力值代入考慮彎曲剛度的斜拉索面內(nèi)運(yùn)動(dòng)方程，并利用有限差分的數(shù)值方法進(jìn)行求解，得到斜拉索振動(dòng)的計(jì)算頻率f3；計(jì)算所述斜拉索振動(dòng)的計(jì)算頻率f3與實(shí)測(cè)的振動(dòng)頻率f2之間的差值，若所述差值超出誤差允許范圍，則調(diào)整減振阻尼器的預(yù)設(shè)剛度值，并重新計(jì)算斜拉索振動(dòng)的計(jì)算頻率，直到斜拉索振動(dòng)的計(jì)算頻率f3與實(shí)測(cè)的振動(dòng)頻率f2的差值落在誤差允許范圍內(nèi)，從而得到減振阻尼器的等效剛度值；

步驟4：對(duì)斜拉索索力進(jìn)行預(yù)估，將所述減振阻尼器的等效剛度值、安裝位置、斜拉索彈性模量、斜拉索截面面積、斜拉索外徑、斜拉索線密度、斜拉索水平傾角、斜拉索索長(zhǎng)、斜拉索等分節(jié)段數(shù)和預(yù)估索力值代入考慮彎曲剛度的斜拉索面內(nèi)運(yùn)動(dòng)方程，并利用有限差分的數(shù)值方法進(jìn)行求解，得到斜拉索振動(dòng)的計(jì)算頻率f4；

步驟5：計(jì)算所述斜拉索振動(dòng)的計(jì)算頻率f4與實(shí)測(cè)的振動(dòng)頻率f2之間的差值，若所述差值超出誤差允許范圍，則調(diào)整預(yù)估索力值，并返回步驟4，重新計(jì)算斜拉索振動(dòng)的計(jì)算頻率，直到斜拉索振動(dòng)的計(jì)算頻率f4與實(shí)測(cè)的振動(dòng)頻率f2的差值落在誤差允許范圍內(nèi)；

步驟6：使斜拉索振動(dòng)的計(jì)算頻率f4與實(shí)測(cè)的振動(dòng)頻率f2的差值落在誤差允許范圍內(nèi)的預(yù)估索力值就是斜拉索的實(shí)際索力值。

本發(fā)明的有益效果是可以提高斜拉索索力計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度，并且可以考慮斜拉索自身抗彎剛度對(duì)斜拉索索力測(cè)量結(jié)果的影響。

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例安裝有減振阻尼器的斜拉索的幾何形狀示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例安裝有減振阻尼器的斜拉索的離散模型示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明考慮減振阻尼器作用的斜拉索索力計(jì)算方法，如圖3所示，包括以下步驟：

步驟1：在斜拉索安裝減振阻尼器前，測(cè)量安裝減振阻尼器前斜拉索的振動(dòng)頻率f1，并通過(guò)計(jì)算得到安裝減振阻尼器前斜拉索的索力值T；安裝完減振阻尼器后，再次測(cè)量安裝減振阻尼器后斜拉索的振動(dòng)頻率f2；

步驟2：針對(duì)已安裝減振阻尼器的斜拉索，將所述減振阻尼器簡(jiǎn)化為彈性支撐，并在考慮彎曲剛度的斜拉索面內(nèi)運(yùn)動(dòng)方程的荷載項(xiàng)中考慮所述彈性支撐的作用；