[發明專利]基于動力測試的拉索頻率綜合自驗證分析方法

有效

• 申請號: 202210128825.6
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114459596B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 徐曼;曾濱;許慶;張灝達
• 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: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01L5/04;G06F17/14
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 姜海榮

本發明公開了一種基于動力測試的拉索頻率綜合自驗證分析方法：獲取拉索振動響應時程數據；分別使用傅里葉變換法模塊、經驗模態分解模塊以及變分模態分解模塊處理拉索動力響應時程數據；根據以上步驟中的三種模塊方法，分別分解出的拉索頻率值，根據每組輸出頻率結果判斷是否可以確定頻率值的對應振動階數，若可以則輸出一階振動頻率結果，比較三種模塊得到的一階振動頻率，判斷三組數據是否滿足收斂條件；否則輸出三種模塊分析方法得到的最小頻率結果，比較三種模塊的結果之間是否滿足頻率階數關系，判斷是否可以確定各頻率對應的振動階數，若無法確定則該組測量數據無法提取有效頻率，否則輸出動力分析結果。

技術領域

本發明涉及預應力拉索結構的在役檢測評價技術領域，更具體的說是涉及一種對拉索實測動力數據進行多算法綜合分析結合算法與多階頻率雙重自驗證的預應力拉索頻率分析方法。

背景技術

預應力拉索索力與結構的承載、變形及動力性能直接相關，是結構服役狀態的重要評價指標。在役的預應力拉索，如無預埋傳感器，其拉索索力的檢測常采用間接法，一般使用動力傳感器測試獲得拉索的加速度等振動時程信號，根據時頻分析得到拉索頻率，再通過索力與頻率之間的數學關系計算得到拉索索力。

由于預應力拉索一般處于高空、大跨等不宜接觸到的地方，且一般數量較大，目前常規采用的加速度/速度傳感器均是接觸式，需要直接安裝在拉索測點上，布設難度大，難以全面覆蓋整個拉索體系，因此檢測評估僅針對部分拉索，無法對整體結構性能進行全面評估。為解決這一問題，近年來，非接觸式的動力測試方法逐漸引入。目前，非接觸式的動力測試主要被應用于機械、航空等領域，能夠實現高效便捷的在役測試。然而，該技術對測試反射面要求高，遠距離低反射面上信號損失大，并且土木工程結構主要自振頻率一般較低(10Hz以內)，環境噪音干擾大，在遠距離測試條件下，數據信號信噪比較低，如何保證測試與分析的準確性等鮮有研究，成為制約非接觸檢測技術在土木工程領域應用發展的重要瓶頸問題。另一方面，采用單一測試傳感器得到的數據結果是否與拉索的實際情況吻合，工程上也未提出有效便捷的驗證方法。

因此，如何提供一種基于動力測試的拉索頻率綜合自驗證分析方法，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于動力測試的拉索頻率綜合自驗證分析方法，旨在解決上述技術問題。

拉索動力測試分析的原理在于，拉索的一階自振頻率與拉索索力存在如下對應關系：

F＝ξ·4ρL²f₁² (1)

在理想條件下，拉索的各階頻率呈線性關系：

f_n＝α·nf₁ (2)

其中，F為拉索索力，ρ為拉索密度，L為拉索長度，f₁為拉索一階自振頻率，f_n為拉索第n階自振頻率，ξ和α為考慮抗彎剛度、端部約束條件、集中質量等因素的影響參數，理想索條件下取為1。

在工程中，忽略ξ和α的影響，通過公式(2)可知，對于單根拉索，各階頻率之間存在明確的倍數關系，可用于工程測試中分析得到的頻率的階數確定與驗證。

基于此，本發明采用如下技術方案：

一種基于動力測試的拉索頻率綜合自驗證分析方法，包括：

S1、獲取拉索振動響應(速度或者加速度)時程數據；

S2、分別使用傅里葉變換法模塊(FFT)、經驗模態分解模塊(EMD)以及變分模態分解模塊(VMD)處理拉索振動響應時程數據；

其中，經驗模態分解模塊(EMD)包括EMD算法，以及兩種優化EMD算法，即EEMD算法以及CEEMD算法；