[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202110204457.4
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112985672B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 曾濱;徐曼;許慶;尚仁杰
• 申請（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: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04;G06F17/14;G06F30/20
• 代理公司: 北京雙收知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 解政文

本發(fā)明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(jié)構(gòu)中的預應力拉索索力，在該拉索兩端的約束點B和B’之間至少有兩根豎向拉桿，該方法包括：放置激光測速儀；用激光測速儀測量該拉索待測點P的速度；計算出拉索的索力；計算出整個預應力鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)所有的拉索之間的索力并且找出需重點關(guān)注的拉索其相連接拉桿。本發(fā)明的基于非接觸空間振動測試的預應力索系索力分析方法可同時獲取面內(nèi)豎向與面外橫向的動力響應特征，一方面可消除集中質(zhì)量、豎向支撐等條件的影響，另一方面兩個方向的測試結(jié)果可相互佐證，保證測試精度，為準確評估預應力鋼結(jié)構(gòu)性能提供有效依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及預應力拉索索力動力檢測領(lǐng)域，尤其是采用非接觸測試方法對拉索的空間動力測試并分析計算得到索力的方法。

背景技術(shù)

預應力筋索在斜拉橋、懸索橋、空間預應力鋼結(jié)構(gòu)等大跨度結(jié)構(gòu)中應用廣泛，預應力拉索作為結(jié)構(gòu)中的最主要支撐構(gòu)件，具有高應力高應變能的特征，其性能穩(wěn)定對建筑結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要。因此，準確的評估在役拉索的索力值，是準確評估建筑結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)的前提。

對于空間大跨度鋼結(jié)構(gòu)，如張弦結(jié)構(gòu)、索網(wǎng)結(jié)構(gòu)、索拱結(jié)構(gòu)等，拉索數(shù)目龐大且承受荷載與預應力值各不相同，單一拉索的索力值難以反映出索系的服役狀態(tài)。依據(jù)現(xiàn)有的有線測試手段，需要接觸式安裝傳感器和采集儀，人員和設備需求高，逐一測試工作量龐大，難以實現(xiàn)索系的全范圍測試。

《世界橋梁》雜志2019年第47卷第3期發(fā)表的文章《基于雷達的斜拉索索力非接觸遙測技術(shù)研究》，和《大橋養(yǎng)護與運營》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，采用雷達非接觸設備對橋梁的斜拉索進行非接觸測試。

此外，拉索索力與預應力值、支撐條件、拉索集中質(zhì)量等因素息息相關(guān)，目前常用的測試方法以及小部分嘗試性的非接觸測試方法僅測量拉索的豎向振動，分析結(jié)果僅基于豎向面內(nèi)測試數(shù)據(jù)，分析結(jié)果受干擾因素影響大且難以消除，測試精度無法保證。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)，本申請的發(fā)明目的是提出了一種非接觸式的索力空間振動動力測試分析方法，無需拉線布點，測試效率高，且對于每根拉索，均可通過空間正交方向的振動分析得到2組索力，從而進行索力自驗證，保證測試結(jié)果準確性，并具備推廣至索系全范圍測試的技術(shù)條件。

為了完成本申請的發(fā)明目的，本申請采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的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(jié)構(gòu)中的預應力拉索索力，在該拉索兩端的約束點之間至少有兩根拉桿，上述拉桿在豎直方向上拉伸該拉索，其中：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平面S外的任意位置設置激光測速儀，使得該激光測速儀所處的激光測速點A與測點平面S內(nèi)兩根拉桿之間的拉索待測點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P位于兩根拉桿之間待測拉索上的任意點；

(b)、用激光測速儀測量該拉索待測點P的速度

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

(c)、計算出拉索的索力

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

F₁＝4ρL²f₁²