[發(fā)明專利]基于全索系索力測試和誤差自適應(yīng)分析的損傷判定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110204453.6
• 申請(qǐng)日: 2021-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN112985671B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾濱;許慶;徐曼;邵彥超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶建筑研究總院有限公司;中國京冶工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01L5/04
• 分類號(hào): G01L5/04
• 代理公司: 北京雙收知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 解政文

本發(fā)明基于全索系索力測試和誤差自適應(yīng)分析的損傷判定方法是用于測量預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力拉索索力，并通過對(duì)全索系拉索索力測試誤差的自適應(yīng)分析確定可能損傷的拉索及其位置，它包括：放置激光測速儀；用激光測速儀測量該拉索待測點(diǎn)P的速度；計(jì)算出拉索的索力；計(jì)算出整個(gè)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)所有的拉索之間的索力；分析測試索力的誤差并且找出可能出現(xiàn)損傷的拉索其相連接拉桿，本發(fā)明的方法可同時(shí)獲取面內(nèi)豎向與面外橫向的拉索動(dòng)力響應(yīng)特征，獲得自驗(yàn)證的更為準(zhǔn)確的索力分析結(jié)果，并根據(jù)全索系的索力誤差自適應(yīng)分析，確定索系中可能出現(xiàn)損傷的拉索及其位置，為復(fù)雜繁雜的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)索力測試與損傷判別提供有效依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及預(yù)應(yīng)力拉索索力損傷判定領(lǐng)域，尤其是采用非接觸測試方法對(duì)全索系進(jìn)行拉索動(dòng)力測試并根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行損傷判定的方法。

背景技術(shù)：

預(yù)應(yīng)力筋索在斜拉橋、懸索橋、空間預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)等大跨度結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，預(yù)應(yīng)力拉索作為結(jié)構(gòu)中的最主要支撐構(gòu)件，具有高應(yīng)力高應(yīng)變能的特征，局部的拉索或其支撐構(gòu)件損傷或斷裂，會(huì)造成整個(gè)預(yù)應(yīng)力拉索體系乃至全結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力重分布，甚至可能引發(fā)連續(xù)倒塌。因此，在役拉索的損傷判別與定位，一直是工程和科研界關(guān)注的重點(diǎn)問題。

對(duì)于空間大跨度鋼結(jié)構(gòu)，由于拉索數(shù)量大且多位于屋頂高度位置，使用現(xiàn)有的有線測試手段，需要接觸式安裝傳感器和采集儀，人員和設(shè)備需求高，逐一測試工作量龐大，難以實(shí)現(xiàn)索系的全范圍測試。另一方面，現(xiàn)有的損傷識(shí)別分析方法多從構(gòu)件層面出發(fā)，分析單一構(gòu)件的損傷狀態(tài)，難以應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力索系這種大范圍的結(jié)構(gòu)體系的損傷定位和判別。

《世界橋梁》雜志2019年第47卷第3期發(fā)表的文章《基于雷達(dá)的斜拉索索力非接觸遙測技術(shù)研究》，和《大橋養(yǎng)護(hù)與運(yùn)營》雜志2020年第4期發(fā)表的文章《桃夭門大橋上的非接觸式斜拉索索力測試》中，采用雷達(dá)非接觸設(shè)備對(duì)橋梁的斜拉索進(jìn)行非接觸測試。

但已有的非接觸測試技術(shù)仍停留在二維平面，測試分析方法仍有局限性，無法保證測試索力結(jié)果的正確性且無法進(jìn)行損傷分析與定位。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明提出了一種基于全索系動(dòng)力非接觸測試和誤差自適應(yīng)分析的拉索損傷定位與判別方法，采用非接觸激光測速設(shè)備進(jìn)行預(yù)應(yīng)力索系全范圍的空間測試，得到拉索的三維振動(dòng)特性，基于面內(nèi)豎向與面外橫向索力分析結(jié)果的索力誤差開展自適應(yīng)分析，確定拉索索誤差的極限范圍，從而確定超出極限范圍的異常拉索，實(shí)現(xiàn)損傷定位與判別。

為了完成本申請(qǐng)的發(fā)明目的，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種基于全索系索力測試和誤差自適應(yīng)分析的損傷判定方法，該方法是用于測量預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力拉索索力，并通過索力的誤差自適應(yīng)分析判別可能出現(xiàn)損傷的拉索及其位置,在該拉索兩端的約束點(diǎn)B和B’之間至少有兩根拉桿，上述拉桿在豎直方向上拉伸該拉索，其特征在于：該方法包括以下步驟：

(a)、放置激光測速儀

在通過該待測的拉索的豎直測點(diǎn)平面S外的任意位置設(shè)置激光測速儀，使得該激光測速儀所處的激光測速點(diǎn)A與測點(diǎn)平面S內(nèi)兩根拉桿之間的拉索待測點(diǎn)P之間的距離在激光測速儀的量程范圍之內(nèi)，拉索待測點(diǎn)P位于兩根拉桿之間待測拉索上的任意點(diǎn)；

(b)、用激光測速儀測量該拉索待測點(diǎn)P的速度

在一個(gè)采樣時(shí)長內(nèi)，用激光測速儀實(shí)時(shí)測量測點(diǎn)平面S內(nèi)拉索待測點(diǎn)P的速度，并畫出該拉索待測點(diǎn)P的速度與時(shí)間的曲線；

(c)、計(jì)算出各拉索的索力的誤差率R_i

通過傅里葉變化，將步驟(b)的速度與時(shí)間的曲線轉(zhuǎn)換為速度與頻率的曲線，在速度與頻率的曲線中，找出該根拉索的第一階頻率f_i和第二階頻率f_i，根據(jù)以下公式計(jì)算該拉索的索力：