[發明專利]基于等代鉸接梁模型的拉索索力測量方法

有效

• 申請號: 201710237087.8
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106932134B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 楊大偉;王建飛;李大軍;陳少峰;王金龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱開博科技有限公司
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙)23209
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明基于等代鉸接梁模型的拉索索力測量方法屬于土木工程技術領域，具體涉及一種振動法拉索索力測量方法。

背景技術

拉索是索體系橋梁的主要受力構件，對索體系橋梁進行力的傳遞和分配。拉索索力不僅是索體系橋梁設計的重要參數之一，而且是橋梁施工控制以及評估橋梁正常使用狀態的重要指標。可見，索力測量的準確性至關重要。

為了提高拉索索力的測量精度，出現了等代鉸接梁方法，例如哈爾濱工業大學的肖會闖的研究生畢業論文《索力振動法測量的試驗研究》，以及等效索長的鉸接等代方法，例如黃僑等在東南大學學報(自然科學版)上發表的文章《考慮減振裝置彈簧剛度的斜拉索等效索長及索力測量》

這兩種方法的原理是把一根任意邊界條件的拉索的各階振動模態等效為一根長度為L_ak的鉸接梁振動模態，核心公式如下：

其中，T表示拉索索力(N)，m表示拉索線密度(kg/m)，L_ak表示拉索k階振型對應的等代鉸接梁模型長度(m)，f_k表示k階自振頻率(Hz)，EI表示索截面抗彎剛度(N·m2)，π表示圓周率。

該方法雖然能夠提高拉索索力測量精度，然而卻還存在以下問題：由于邊界條件影響尚不明確，現場拉索實際模型遠比理想情況復雜，因此L_ak只能是近似值，與真值之間存在誤差；另外，受邊界條件影響，拉索各階振型對應的等代鉸接梁長度L_ak也不一致，采用相同的L_ak計算索力，同樣降低了索力的測量精度。

發明內容

為了解決上述問題，本發明公開了一種基于等代鉸接梁模型的拉索索力測量方法，該方法不僅能夠降低因邊界條件影響不明確而造成的L_ak誤差較大的問題，而且能夠解決受邊界條件影響使拉索各階振型對應的等代鉸接梁長度L_ak不一致的問題，有利于提高拉索索力的測量精度。

本發明的目的是這樣實現的：

基于等代鉸接梁模型的拉索索力測量方法，包括以下步驟：

步驟a、在橋梁施工張拉過程中，對拉索施加索力T，標定待測拉索的索力T及與索力T對應的n階振動頻率f₁、f₂、...、f_n；

步驟b、通過索力T及與索力T對應的n階振動頻率f₁、f₂、...、f_n，根據如下公式：

計算k階等代鉸接梁長度L_ak；

步驟c、按照如下公式：

對L_ak取均值，得到一個對各階普適的名義長度

步驟d、在橋梁運營階段，采集與待測拉索索力T'對應的n階振動頻率f₁'、f₂'、...、f_n'；

步驟e、將步驟d獲得的頻率f₁'、f₂'、...、f_n'帶入到如下公式：

計算與n階振動頻率f₁'、f₂'、...、f_n'對應的索力值T₁、T₂、...、T_n；

步驟f、按照如下公式：

計算得到待測拉索索力T'。

有益效果：

本發明首先按照傳統方法，通過索力T及與索力T對應的n階振動頻率f₁、f₂、...、f_n，得到k階等代鉸接梁長度L_ak；然后對L_ak取均值，得到一個對各階普適的名義長度再將等代鉸接梁方法公式中的L_ak替換為建立待測索力T'及與待測索力T'對應的n階振動頻率f₁'、f₂'、...、f_n'的新的關系，從而得到待測索力T'；該方法不僅能夠降低因邊界條件影響不明確而造成的L_ak誤差較大的問題，而且能夠解決受邊界條件影響使拉索各階振型對應的等代鉸接梁長度L_ak不一致的問題，提高了拉索索力的測量精度。

附圖說明

圖1是PES7-139型拉索的截面示意圖。