[發明專利]基于非接觸空間振動測試的預應力索系索力分析方法

有效

• 申請號: 202110204457.4
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112985672B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 曾濱;徐曼;許慶;尚仁杰
• 申請（專利權）人: 中冶建筑研究總院有限公司;中國京冶工程技術有限公司
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04;G06F17/14;G06F30/20
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 解政文

1.一種基于非接觸空間振動測試的預應力索系索力分析方法，該方法是用于測量預應力鋼結構中的預應力拉索(1)索力，在該拉索(1)兩端的約束點(B)和(B’)之間至少有兩根拉桿(2)，上述拉桿(2)在豎直方向上拉伸該拉索(1)，其特征在于：該方法包括以下步驟：

(a)、放置激光測速儀(4)

在通過該待測的拉索(1)的豎直測點平面(S)外的任意位置設置激光測速儀(4)，使得該激光測速儀(4)所處的激光測速點(A)與測點平面(S)內兩根拉桿(2)之間的拉索待測點(P)之間的距離在激光測速儀(4)的量程范圍之內，拉索待測點(P)位于兩根拉桿(2)之間待測拉索(1)上的任意點；

(b)、用激光測速儀(4)測量該拉索(1)待測點(P)的速度

在一個采樣時長內，用激光測速儀(4)實時測量測點平面(S)內拉索(1)待測點(P)的速度，并畫出該拉索(1)待測點(P)的速度與時間的曲線；

(c)、計算出拉索(1)的索力

通過傅里葉變化，將步驟(b)的速度與時間的曲線轉換為速度與頻率的曲線，在速度與頻率的曲線中，找出第一階頻率f₁和第二階頻率f₂，根據以下公式計算該拉索(1)的索力：

F₁＝4ρL²f₁²

其中：l為拉索(1)在測點平面(S)內豎向振動時，位于拉索(1)待測點(P)兩側的拉桿(2)之間的最短約束距離；L為拉索(1)在測點平面(S)橫向振動時，兩個約束點(B)和(B’)之間的最短約束距離；ρ為拉索密度，f₂f₁；

當時，認為拉索(1)測試結果互相驗證有效，此拉索的索力值為：F＝mean(F₁,F₂)，其中：mean(F₁,F₂)為F₁和F₂的平均值，然后進入步驟(d)；

當時，認為拉索(1)測試結果互相驗證無效，重復步驟(a)至步驟

(c)，重復測量并計算該拉索(1)索力兩次后，在仍大于10％時，認為該拉索(1)或其相連接拉桿(2)有損傷，需重點關注該拉索(1)其相連接拉桿(2)，進入步驟(d)；

(d)、重復步驟(a)至步驟(c),計算出整個預應力鋼結構內所有的拉索(1)之間的索力并且找出需重點關注的拉索(1)其相連接拉桿(2)。

2.如權利要求1所述基于非接觸空間振動測試的預應力索系索力分析方法，其特征在于：所述激光測速儀(4)所處的激光測速點(A)與測點平面(S)內拉索(1)待測點(P)之間的距離其中：在通過激光測速點(A)作一個垂直于測點平面(S)的激光測速平面(T)，b為在激光測速平面(T)內，激光測速點(A)到測點平面(S)的垂直距離；h為在測點平面(S)內，拉索(1)待測點(P)到激光測速平面(T)的垂直距離；d為激光測速點(A)在測點平面(S)的投影點與拉索(1)待測點(P)在激光測速平面(T)的投影點之間的距離。

3.如權利要求2所述基于非接觸空間振動測試的預應力索系索力分析方法，其特征在于：所述激光測速儀(4)的測速精度為拉索(1)待測點(P)預估速度的百分之一。

4.如權利要求3所述基于非接觸空間振動測試的預應力索系索力分析方法，其特征在于：所述激光測速儀(4)的頻率精度至少為0.005Hz，激光測速儀(4)采樣時長至少為200s。

5.如權利要求4所述基于非接觸空間振動測試的預應力索系索力分析方法，其特征在于：所述激光測速儀(4)的采樣頻率為拉索(1)自振頻率的5-30倍。

6.如權利要求5所述基于非接觸空間振動測試的預應力索系索力分析方法，其特征在于：所述激光測速儀(4)的采樣頻率為256Hz。

7.如權利要求6所述基于非接觸空間振動測試的預應力索系索力分析方法，其特征在于：所述傅里葉變化公式如下：

式中，v[n]是激光測速儀測得的速度時間序列，n是時間步長，等于采樣頻率的倒數，N是測試時間序列速度數據的總數目，k為頻率增量，等于采樣時長的倒數，通過此公式計算，將速度與時間的序列v[n]，轉化為速度與頻率的序列V[k]，j為復數。