基于索梁组合结构的悬索桥锚跨段索力修正算法

在悬索桥锚跨段索力测试中,传统的振弦法将锚跨段索振动看作为理想弦振动,忽略了锚跨段拉杆的抗弯刚度,带来了较大的索力测量计算结果误差。为了求解更加精确的锚跨段索力值,保证悬索桥主缆索力监控的精确性、成桥阶段主缆线型的准确性和吊索索力的均匀分布,通过分析索梁组合结构模型,建立了锚跨拉杆与锚跨主缆的索梁组合力学模型,运用主缆振动频率的索力计算方法,运用Hamilton变分原理推导提出悬索桥锚跨段,锚跨拉杆与锚跨主缆的索梁组合结构的索力修正算法。分析了锚跨拉杆与索连接处的边界条件问题,保持索梁连接处为铰接状态,不改变边界条件的物理属性。基于Mathematica数学计算软件上,设计求解程序并求解索梁组合结构振动矩阵方程,得出对应索梁组合结构频率的索力值的数值解。通过对比分析数据理论计算、有限元分析软件及恩施水布垭清江特大悬索桥实际工程实例测量结果,来验证考虑悬索桥锚跨段拉杆的抗弯刚度修正算法的合理性。研究结果表明:相对于传统的索力测试简化算法,运用索梁组合结构推导的锚跨段索力计算公式,可以更准确地表达索力、锚跨拉杆抗弯刚度和索力基频之间的关系,进而减小因为拉杆抗弯刚度所带来的索力计算结果的误差,得到更加符合实际主缆张拉状态的索力值。     

斜拉索索股及索套振动一致性研究

依托贵州六广河特大桥,对索股和索套的振动进行大样本量平行试验,验证了其索股、索套振动的高度一致性;通过综合分析拉索参数及边界条件,得到了在不考虑拉索抗弯刚度的前提下,索套与索股紧密接触的条件存在时,以索套自振频率代替索股自振频率进行索力换算的误差能被接受的结论,并将上述结论应用于右侧斜拉索采样分析中,获得了满意的效果。     

Analysis on Frequency and Force of Stay Cable Considering Flexural Rigidity

以经典弦振动理论为基础,建立斜拉索振动分析的有限元模型,提出考虑抗弯刚度的斜拉索平衡索曲线迭代计算方法.讨论抗弯刚度对斜拉索平衡索曲线的影响,绘制出距垂比随拉弯刚度比的变化曲线,得出了斜拉索的垂度随抗弯刚度的增大而减小的变化规律.针对西昌斜拉桥25对斜拉索的模态进行精确分析,以有限元的方法验证了斜拉索的模态超越现象,分别绘制频率和振型随索力的变化曲线,归纳索频率变化规律,提出索力测量的实用计算方法,采用频差法来判断实测各阶频率的阶数,并且以第2阶频率来进行索力计算.经工程实例验证,考虑抗弯刚度的斜拉索平衡索曲线迭代计算方法可以有效排除由模态超越带来的索力计算偏差,适用于各种长度的斜拉索以及在施工过程中各阶段的索力测量计算.     

弹性支承索力参数精度识别方法的研究

采用模态参数识别法,基于能量平衡原理,推导了索力、索的抗弯刚度和索的固有频率在不同边界条件下的关系式.采用该关系式,可以通过索的实测振动频率,计算出拉索索力和拉索抗弯刚度.     

基于模态识别的短索索力识别方法

为了研究在未知边界条件与抗弯刚度下短索索力的识别方法,在整理经典索力计算公式的基础上,分析了拉索模态振型特征,采用随机子空间法与曲线拟合技术,提出了基于结构模态的短索索力识别方法,并进行了数值模拟与实验室短索的索力测试,以验证该方法的有效性。数值模拟结果表明:在理想条件下,除二阶模态外,曲线拟合得到的各阶参数识别误差均在0.5%以内;除一阶与二阶模态联立的情况外,由一阶模态与其他阶模态联立方程组求得的索力误差均在1.2%以内。实验室短索索力测试结果表明:弦模型已不适用于该试验索的索力识别,而采用梁模型并经过修正后,其索力识别误差为1.02%。针对试验索,将基于模态识别索力方法与经典索力测试方法进行对比分析,结果表明:由于经典测试方法面临着选取计算长度与抗弯刚度的难题,计算长度或抗弯刚度的选取不当会造成索力识别误差过大,因此,经典测试方法不适用于短索索力识别。综上所述,基于结构模态的短索索力识别方法能够避开计算长度与抗弯刚度的选取难题,提升了短索力测试的精度,能够满足工程测试的需要。     

基于视频亚像素模板匹配算法的索力试验

针对索结构的索力测试，基于室内试验对比了计算机视觉方法和传统加速度传感器方法，探讨了计算机视觉方法的适用性。研究采用伺服静载锚固试验机张拉单根斜拉索钢绞线，简化模拟索张拉受力状态，通过相机摄影的非接触测量方法测量拉索动态响应，结合亚像素模板匹配算法识别拉索动态变形、基频和索力，并与传统的加速度传感器测试结果进行对比。研究结果表明，计算机视觉方法识别的拉索振动频谱峰值明显，基频识别结果与加速度传感器测试结果基本一致，索力识别结果与实测值相比最大误差不超过6%，具备开展实际结构索力测试的能力。     

带减振架的吊索索力测试研究

对频率法在悬索桥吊索索力测试中的应用进行了研究，建立了带减振架的吊索索力精确计算模型及相应计算公式。通过对比减振架拆除前后吊索索股频率的变化规律，确定了索力简化计算方法，并应用于实际工程，具有很高的推广价值。     

悬索桥吊索非定常气动自激力试验

为了研究悬索桥吊索尾流索股的非定常气动力,制作表面光滑的吊索双索股刚性节段模型,采用HD-2风洞实验室自主研发的强迫振动装置重现双索股吊索尾流弛振现象,进行尾流索股2个自由度耦合振动状态下的横风向和顺风向测力试验,得到振动状态下尾流索股的气动升力和气动阻力时程。采用激光位移计同步测量2个方向的位移时程,识别尾流索股的8个相关气动导数,研究不同工况下气动导数随量纲一风速的变化规律,并验证采用气动导数拟合得到的非定常气动力的准确性。研究结果表明:尾流索股的气动刚度项系数H*4,H*6在高风速下会出现较大的正值,引起横风向运动气动负刚度,对尾流索股运动起放大作用;气动刚度项系数P*4,P*6仅在部分工况下引起气动负刚度;8个气动导数共同作用改变尾流索股的椭圆形运动轨迹;采用气动导数拟合得到的气动力与风洞试验测得的气动力大小吻合良好,可以利用气动导数对尾流索股的气动刚度力和气动阻尼力展开进一步研究。     

基于频率法对钢箱提篮拱桥吊杆索力测试研究

根据钢箱提篮拱桥的吊杆振动特性,基于频率法基本理论,推导出考虑抗弯刚度但不体现抗弯刚度的索力计算公式。阐述了索力动测仪基本原理,研究了两端连接件体积或者自重较大的边吊杆计算长度取包含连接件的全长和去除连接件后的索长时引起的相对油泵标定误差,对比分析工程实例中采用索力动测仪、油压千斤顶法、改进的频率法实测结果误差。结果表明:当吊杆包含连接件长度的全长小于13.303 m时,吊杆计算长度可取索长,其他吊杆计算长度取包含连接件长度的全长可得到较为精确的结果;推导后的考虑抗弯刚度的索力计算公式能满足工程实际需要,可广泛应用于钢箱提篮拱桥结构吊杆索力计算。     

频率法索力测试计算公式研究

频率法被广泛应用于斜拉桥索力测试中,但实际应用中,传统弦振动理论索力公式未考虑索的垂度、抗弯刚度、减振器等因素影响,实际计算会出现较大偏差,利用能量守恒定律推导索力计算公式,对传统索力计算公式进行修正。     

自锚式悬索桥吊索目标索力影响参数分析

为了解各结构参数偏差对自锚式悬索桥吊索目标索力的影响,以吉林市雾凇大桥(预应力混凝土自锚式悬索桥)为例,采用有限元数值分析方法,分析在控制索力和控制索长2种方法下,桥塔和主梁抗弯刚度、体系温度、主缆和吊索抗拉刚度、主梁自重、中跨和边跨主缆长度参数偏差对吊索目标索力的影响,并进行实际工程分析。结果表明:主梁自重和边跨主缆长度对吊索目标索力的影响显著,而除主缆抗拉刚度和中跨主缆长度对吊索目标索力有一定的影响外,其余各结构参数偏差对吊索目标索力均影响甚微;在相同参数偏差影响下,各吊索索力在2种控制方法下的总体偏差量基本相同;控制索长法获得的吊索目标索力值相对均匀,对脱架后的主梁受力有利,而控制索力法能够进行结构参数识别,对制定吊索的后续调整方案有利。     

一类精确考虑抗弯刚度影响的系杆拱桥索力测量新公式

通过引入一端铰支一端固支、两端固支等不同边界条件下吊杆的形状函数,运用能量方法。推导出索力、抗弯刚度与吊杆固有频率间的关系式,进而给出基于前2阶固有频率的索力精确测量公式。该公式将抗弯刚度作为隐式计算参数,回避了其难以准确识别的问题。以某系杆拱桥的索力实测为例,将建议公式与常用公式的计算结果和实测值进行比较并加以分析,分析结果证明建议公式准确考虑了抗弯刚度和边界条件对索力测量的影响且其精度满足工程实践要求。     

频率法测量索力中的参数分析与索抗弯刚度的识别

通过有限元法及样条拟合技术获取斜拉索索力与频率的对应关系,并讨论这些关系在频率法测量索力中的应用。在此基础上,以崖门大桥斜拉桥索力测试为研究背景详细分析了频率法测量索力中诸如索的抗弯刚度、支座条件和斜度等参数对索力测试精度的影响,并提出一种基于多阶频率测试结果的斜拉索抗弯刚度识别方法。     

梁拱组合体系桥柔性吊杆索力测试

对影响频率法测定梁拱组合体系桥梁柔性吊杆索力精度的几个因素,如索的边界条件、刚度及有效计算长度等进行了分析.结果表明,只要吊杆拉索的有效计算长度被合理地确定,则根据所测频率基于弦振动理论在考虑抗弯刚度影响下,所得到吊杆索力在一般情况下的均具有相当精度,可以满足运营期间监测吊杆索力的需要.     

梁拱组合体系桥柔性吊杆索力测试

对影响频率法测定梁拱组合体系桥梁柔性吊杆索力精度的几个因素，如索的边界条件、刚度及有效计算长度等进行了分析。结果表明，只要吊杆拉索的有效计算长度被合理地确定，则根据所测频率基于弦振动理论在考虑抗弯刚度影响下，所得到吊杆索力在一般情况下均具有相当精度，可以满足运营期间监测吊杆索力的需要。     

基于频率法和非线性静力求解法对短吊索抗弯刚度的识别

吊索弯曲刚度与多种因素有关,是一个未知的参数,在工程实践中往往难以准确识别。文中选取了某悬索桥3m长由直径为5mm高强镀锌钢丝组成的吊索作为研究对象,采用频率法和非线性静力求解法分别推求短吊索的抗弯刚度,按修正后的抗弯刚度对吊索进行受力分析。结果表明,该悬索桥短吊索的球形转动装置可以取消,不仅可以降低工程成本,还便于日常养护。     

基于图像识别的非接触式索力测试系统的研究

为有效提升振动频率法索力测试的效率与精度，简化测量流程并降低测量成本，提出了一种基于图像识别的非接触式索力测试方法。首先，在拉索上粘贴标靶建立起斜拉索特征，利用手机等终端设备拍摄拉索振动视频，并通过视频数据分解获取拉索振动的图像序列；其次，基于改进的二值化与斑点检测算法对标靶进行识别跟踪，并通过形心拟合实现标靶精确定位，从而计算得到拉索振动时程曲线，经频谱分析后利用振动频率法计算得到拉索索力；最后，基于业务流程与实际需求，设计实现了基于图像识别的非接触式索力测试系统。通过实桥应用，证明了该系统可操作性强、测试精度高，易于在桥梁建设工程中推广。     

提高频谱法测量斜拉桥索力精度的方法

频谱法测量索力具有方便、准确和快速等特点,但随着斜拉桥跨度增大,斜拉索越来越长,斜拉索自振频率较低,实际测试中高阶频率出现较多,频率阶数不易确定,易出现测量错误,且用简化频谱法公式计算索力误差较大.根据斜拉索自振频率fn与阶数n之比随n值缓慢增大的规律,提出采用观察fn/n序列识别索的频率阶数的方法,并结合多个实例,确...     

脉动法索力测量技术及相关参数分析

介绍了利用脉动法测定斜拉桥拉索索力的相关技术细节,对影响索力测量结果分析精度的若干因素如索的边界条件、抗弯刚度等进行了分析,并给出了相应的处理建议。     

考虑斜拉索抗弯刚度的矮塔斜拉桥索导管安装角度修正方法

文中针对短斜拉索实际抗弯刚度较大的情况,推导了考虑斜拉索抗弯刚度的索导管安装角度计算公式,以方便地计算出拉索在重力作用下的两端倾角变化值,该推导公式表明,两端倾角变化值除了与斜拉索索力、自重集度、索长有关外,还与拉索自身弹性模量、截面特性等因素有关。通过将索导管修正角度计算式应用于阿蓬江特大桥中,比较计算了不同索导管安装角度结果计算的差异。