[發(fā)明專利]基于固有頻率變化的拉索索體損傷定量方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201811090902.3 | 申請(qǐng)日： | 2018-09-19 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN109212034A | 公開(kāi)（公告）日： | 2019-01-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 郝天之;吳昌霞;王龍林;鄧年春;王華;劉世建 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 廣西交通科學(xué)研究院有限公司 |
| 主分類號(hào)： | G01N29/12 | 分類號(hào)： | G01N29/12 |
| 代理公司： | 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112 | 代理人： | 陸夢(mèng)云 |
| 地址： | 530011 廣西壯族自治區(qū)南*** | 國(guó)省代碼： | 廣西;45 |
| 權(quán)利要求書(shū)： | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū)： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 拉索 固有頻率變化 拉索索體 損傷 平衡方程 吊桿 加速度傳感器 振動(dòng)固有頻率 加速度信號(hào) 定量誤差 橫向振動(dòng) 抗彎剛度 拉索索力 振動(dòng)平衡 質(zhì)量數(shù)據(jù) 切割索 分級(jí) 彎矩 鋼絲 采集 | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于固有頻率變化的拉索索體損傷定量方法，是通過(guò)分級(jí)切割索體鋼絲的方式，在每根拉索或吊桿中分別設(shè)置加速度傳感器，采集拉索或吊桿的橫向振動(dòng)加速度信號(hào)，獲取拉索振動(dòng)固有頻率與拉索索力、長(zhǎng)度、單位長(zhǎng)度質(zhì)量數(shù)據(jù)及抗彎剛度，由力的平衡方程及彎矩平衡方程形成拉索的振動(dòng)平衡方程式。利用本發(fā)明基于固有頻率變化的拉索索體損傷定量方法的損傷定量誤差可以達(dá)到10%以內(nèi)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及拉索索體損傷測(cè)量領(lǐng)域，具體是一種基于固有頻率變化的拉索索體損傷定量方法。
背景技術(shù)
目前，較多的大中型橋梁建立了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，希望通過(guò)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取的數(shù)據(jù)，來(lái)評(píng)價(jià)橋梁的健康狀況，從而對(duì)橋梁可能出現(xiàn)的安全事故提前采取應(yīng)對(duì)措施。對(duì)于拉索類橋梁(如懸索橋、斜拉橋、吊桿拱橋等)，拉索(吊桿)是橋梁的主要受力構(gòu)件，拉索的破斷容易引起橋梁的整體倒塌。目前，由于拉索的破斷還未形成行之有效的檢測(cè)手段，更不要說(shuō)拉索損傷的定量檢測(cè)，使得即使在安裝了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的拉索類橋梁，由于拉索破斷引起地倒塌破壞事件也時(shí)有發(fā)生。
拉索的破斷往往發(fā)生在拉索(吊桿)內(nèi)部很小的區(qū)域，常規(guī)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)手段很難發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到了拉索(吊桿)的損傷，就需要對(duì)該損傷進(jìn)行定量分析，從而判斷該拉索(吊桿)是否能繼續(xù)工作。因此，開(kāi)展拉索索體損傷的定量分析方法就顯得十分必要和迫切。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于固有頻率變化的拉索索體損傷定量方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：
基于固有頻率變化的拉索索體損傷定量方法，是：
通過(guò)分級(jí)切割索體鋼絲的方式，在每根拉索或吊桿中分別設(shè)置加速度傳感器，采集拉索或吊桿的橫向振動(dòng)加速度信號(hào)，獲取拉索振動(dòng)固有頻率與拉索索力、長(zhǎng)度、單位長(zhǎng)度質(zhì)量數(shù)據(jù)及抗彎剛度，由力的平衡方程及彎矩平衡方程形成拉索的振動(dòng)平衡方程式：
采用迦遼金方法對(duì)式(2)進(jìn)行求解，得到拉索的固有頻率：
式中，ωn為拉索的第n階固有圓頻率，m為拉索單位長(zhǎng)度的質(zhì)量；
忽略抗彎剛度的影響，并用固有頻率和圓頻率的關(guān)系，拉索的振動(dòng)平衡方程式可為：
取拉索的一階振動(dòng)頻率代入上式，則有：
若拉索或吊桿截面發(fā)生損傷，損傷前后拉索鋼絲的應(yīng)力為：
損傷后相對(duì)于損傷前的鋼絲應(yīng)變變化為：
由此可求得損傷后拉索長(zhǎng)度的變化：
將損傷前后的拉索長(zhǎng)度分別代入式4，得到
式中，f1為損傷前的拉索實(shí)測(cè)1階固有頻率，f1′為損傷后的拉索實(shí)測(cè)1階固有頻率。
式9及式10聯(lián)立，可以求得拉索的截面面積減小率ξ：
由此，利用式11分別測(cè)試?yán)鲹p傷前后的1階固有頻率，在已知拉索索力和損傷前截面積的前提下，即可以得出拉索的實(shí)際截面損傷率，實(shí)現(xiàn)對(duì)拉索索體損傷程度的定量。
附圖說(shuō)明
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