[發(fā)明專利]一種基于加權(quán)窄帶搜峰法識(shí)別振動(dòng)頻率的柔性拉索索力測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710348364.2
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN106932135B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭家意;張宇峰;曹茂森;張鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇交科集團(tuán)股份有限公司;河海大學(xué)
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04
• 代理公司: 南京專信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32605
• 代理人: 肖蘇宸

本發(fā)明提供的一種基于加權(quán)窄帶搜峰法識(shí)別振動(dòng)頻率的柔性拉索索力測試方法，包括以下步驟：測定柔性拉索的振動(dòng)數(shù)據(jù)，并對柔性拉索的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域變換，獲得柔性拉索的振動(dòng)頻譜；利用窄帶搜峰法獲得柔性拉索的各階頻率f_i及其幅值a_i，計(jì)算柔性拉索連續(xù)兩階頻率的差值Δf_i，并計(jì)算連續(xù)兩階頻率幅值的乘積w_i，以乘積w_i作為頻差Δf_i的權(quán)值，根據(jù)柔性拉索連續(xù)兩階頻率的差值Δf_i與w_i乘積計(jì)算柔性拉索的振動(dòng)基頻f₁；采用公式計(jì)算柔性拉索索力：T＝4mL²f₁²。本發(fā)明的加權(quán)窄帶搜峰法以連續(xù)的幾階頻率之間的差值的加權(quán)平均值作為基頻，可利用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代工具或人工計(jì)算快速獲得柔性拉索的索力，操作簡單，計(jì)算方法簡單，結(jié)果準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種基于加權(quán)窄帶搜峰法識(shí)別振動(dòng)頻率的柔性拉索索力測試方法。

背景技術(shù)

隨著我國橋梁數(shù)量的迅速增長和橋梁運(yùn)營環(huán)境的日趨復(fù)雜嚴(yán)苛，橋梁工程的安全問題日益突出。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1999～2016年期間我國共發(fā)生橋梁垮塌事故50余起，造成了巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失和惡劣的社會(huì)影響。橋梁結(jié)構(gòu)的安全正受到政府和社會(huì)日益廣泛的關(guān)注。

施工監(jiān)控是確保橋梁等大型結(jié)構(gòu)在施工或使用階段完美體現(xiàn)設(shè)計(jì)思路的一種手段，隨著橋梁等大型結(jié)構(gòu)的跨度、結(jié)構(gòu)型式的很大突破，常規(guī)的計(jì)算或測量手段已經(jīng)很難準(zhǔn)確地得出結(jié)構(gòu)在各種工況下的受力狀況，必須引入監(jiān)控作輔助控制手段，在橋梁等大型結(jié)構(gòu)的施工中起著指導(dǎo)和調(diào)整施工順序的作用。施工監(jiān)控主要有兩個(gè)方面：施工監(jiān)測和施工控制，施工監(jiān)測不但可以保證橋梁等大型結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全而且施工監(jiān)測的結(jié)果也為施工控制提供數(shù)據(jù)，而施工控制就是在施工全過程進(jìn)行有效的控制，保證成結(jié)構(gòu)線形和內(nèi)力滿足設(shè)計(jì)要求。施工監(jiān)測主要包括撓度觀測，溫度效應(yīng)觀測，應(yīng)力觀測(通過應(yīng)變片測應(yīng)變)，橋梁主要參數(shù)觀測，預(yù)應(yīng)力觀測(對于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu))，索力觀測(包括斜拉橋拉索、懸索橋、吊桿拱橋吊桿張拉力、鋼管拱吊裝扣索索力值)等。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(structure health monitoring，簡稱SHM)是土木工程學(xué)科發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是通過對結(jié)構(gòu)物力學(xué)性能，及其所處環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時(shí)或間斷地監(jiān)控結(jié)構(gòu)的整體或局部行為，對結(jié)構(gòu)的損傷位移和程度進(jìn)行診斷，對結(jié)構(gòu)的服役情況、可靠度、耐久性和承載能力進(jìn)行智能評估，為結(jié)構(gòu)在突發(fā)事件下或結(jié)構(gòu)使用狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號，為結(jié)構(gòu)的維修、養(yǎng)護(hù)與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)是一個(gè)多領(lǐng)域跨學(xué)科的綜合性技術(shù)，涉及到土木工程、動(dòng)力學(xué)、材料學(xué)、傳感技術(shù)、測試技術(shù)、信號分析技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)等多個(gè)研究方向。

拉索、吊桿等是高效承受拉力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，廣泛地應(yīng)用于斜拉橋、懸索橋、拱橋等大型索承重橋梁中。作為主要承力構(gòu)件，拉索的服役性能直接關(guān)系到橋梁的整體安全性，在橋梁安全服役運(yùn)營中扮演著至關(guān)重要的角色。在橋梁使用過程中，拉索往往由于腐蝕和振動(dòng)等原因受到損害，作為張拉結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，拉索損害將會(huì)給橋梁帶來災(zāi)難性的后果。

索力是評價(jià)索體結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)是否良好的一個(gè)重要指標(biāo)，尤其對于以拉索為主要受力體的斜拉橋、懸索橋以及一些大型索膜結(jié)構(gòu)。受到損壞的拉索，將發(fā)生索力變化(松弛)，從而影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布和結(jié)構(gòu)線型，拉索的嚴(yán)重銹蝕甚至可能引起斷裂，進(jìn)而引起結(jié)構(gòu)的坍塌。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于加權(quán)窄帶搜峰法識(shí)別振動(dòng)頻率的柔性拉索索力測試方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供的一種基于加權(quán)窄帶搜峰法識(shí)別振動(dòng)頻率的柔性拉索索力測試方法，包括以下步驟：

步驟1，利用振動(dòng)傳感器測定柔性拉索的振動(dòng)數(shù)據(jù)，即柔性拉索的時(shí)域振動(dòng)數(shù)據(jù)；