考虑弯矩刚度影响下两拉索体系自振特性分析

为探究拉索抗弯刚度以及相邻索之间的干扰因素对斜拉索体系自振特性的影响，以两拉索体系为研究背景，构建了可同时考虑拉索抗弯刚度、索力以及相邻索耦合效应的双梁力学模型。该模型上梁与下梁分别用来模拟拉索，中间层用来考虑拉索间的干扰因素，拉索的两端分别采用竖向和旋转弹簧模拟边界条件。基于双梁力学模型，首先给出了两拉索体系自由振动频率与模态函数的理论解；然后针对高阶超越方程无法直接求解的难题，给出了相应的高效的迭代算法；最后通过与有限元结果的对比验证了所提方法的正确性，并就可能影响拉索体系自振特性的几种典型外部因素进行了参数化分析。结果表明：1)所提方法具有较高的计算精度与效率，理论推导正确可靠；2)轴力越大拉索体系的自振频率越大，但轴力对体系的振动模态无影响；3)双梁模型中间支撑的刚度对缆索体系的振动频率与模态有较大的影响，尤其对体系的高阶振动更明显；4)边界条件对体系的自振频率与模态函数影响明显。提出的双梁模型可较好地考虑两拉索间耦合特性，可为求解同类拉索体系的动力响应提供参考。     

考虑抗弯刚度的频率法测索力实用公式

运用频率法测量斜拉索索力,基于不同的振动模型,可得到不同的索力求解公式.求得的索力之间有时存在较大差异,为了提高索力测量的精度,选用一组不同长度及截面参数的索对不同的振动模型进行比较,分析了刚度及边界约束在不同振动模型中对索力计算的影响,得到结论:反映拉索刚度的参数ξ与不同振动模型的索力差值相关性良好.在此基础上提出一...     

基于影响矩阵和粒子群算法的异形斜拉桥调索

斜拉桥的合理成桥索力的确定是斜拉桥设计和施工中的关键环节,获取符合条件的初索力是建立桥梁的有限元模型、完成施工阶段的分析和施工索力监测的基础。异形斜拉桥的结构相对比较复杂,其受力特点不同于常规的斜拉桥,传统的迭代法或具有不适用性,且迭代法需要进行多次试算,过程较为繁琐。粒子群算法可以高效便捷地得到合理的成桥状态,实现索力优化的自动化和智能化。为验证结合粒子群算法的索力优化方法的可行性,以某异形斜拉桥项目为背景,建立三维有限元模型,结合影响矩阵法和粒子群算法编MATLAB程序对桥梁斜拉索的初始索力进行求解,并与传统迭代法的优化结果进行比较,验证该方法的可行性。结果表明：传统迭代法在优化结构较复杂的异形斜拉桥时具有局限性,基于影响矩阵和粒子群算法的索力优化方法能够用来自动化求解结构较为复杂的异形斜拉桥的初始索力群,优化过程简便、高效。     

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.     

拉索非线性振动参数敏感性分析及其频率区间估计

为准确把握拉索的动力学规律并指导工程应用,以拉索非线性振动理论(拉索自振频率的摄动法公式)为基础,以工程中常用的典型拉索为例,对拉索非线性自振频率的边界条件效应、参数敏感性以及区间估计方法进行研究.研究结果表明:拉索的边界条件效应随拉索长度、索力以及频率阶次的不同而不同;索力、线密度、弦长、抗弯刚度4个参数对于拉索各阶自振频率在影响程度、影响方式方面均存在显著差异,总体而言,自振频率偏差与索力和抗弯刚度2个参数的偏差成正比,与线密度和弦长2个参数的偏差成反比;根据拉索参数的概率统计特征能够获得拉索自振频率的区间估计.     

基于量子粒子群算法的矮塔斜拉桥索力优化

斜拉索最优索力的确定是矮塔斜拉桥合理设计的关键。为了更为精确地确定矮塔斜拉桥的拉索索力,本文首先将粒子群优化(PSO)算法与量子计算理论相结合,采用量子角进行染色体编码,并结合一种种群扰动算子,提出了一种新的量子粒子群(QPSO)算法。然后,基于量子粒子群(QPSO)算法,并结合有限单元和罚函数技术提出了一种确定矮塔斜拉桥成桥索力的全局搜索算法。最后,采用开发的数值计算程序对某一矮塔斜拉桥进行了索力优化计算。研究表明QPSO算法无论是在收敛速度上还在计算精度上均优于PSO算法,提出的索力优化方法是求解矮塔斜拉桥索力优化问题的有力工具。     

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。     

矮塔斜拉桥索力测试方法研究

基于沙湾矮塔斜拉桥施工监控工作,理论推导出振动频率法测试索力的计算公式;综合分析考虑拉索抗弯刚度、边界条件、拉索垂度的影响;提出基于拉索频率的试验标定法,对沙湾大桥索力进行测试分析,并比较了两种方法的优劣性.     

考虑弯曲刚度及边界约束的短索内力识别

对于长度较短的拉索,其弯曲刚度和边界约束对索力的识别结果影响较大.文中针对工程中短索内力的识别,在同时考虑其弯曲刚度及边界约束的情况下,提出了等效长度的概念,利用数值计算方法,将两端固支以及一端固支一端铰支约束下拉索内力识别转换为两端铰支约束下拉索内力识别问题,其既可利用现有拉索内力识别给予的简捷,又可避免求解超越方程所带来的困难,从而可获得较为简单实用的拉索内力识别技术.     

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。     

连续梁拱组合桥吊杆索力测试研究

该文对影响频率法测定梁拱组合体系桥梁吊杆索力精度的几个因素进行了分析。合理地确定吊杆拉索的有效计算长度,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。     

斜拉桥索力测定及其参数识别

文章总结了当今几种斜拉桥斜拉索索力的检测方法及其优缺点,重点讨论了当今应用最为广泛的索力检测法——频率法的原理、应用及所存在的理论问题。分析采用频率法测定索力时,对影响其测量精度的主要因素:索的刚度、索的垂度、索的边界条件等进行了比较详尽的分析,并对不易确定的拉索抗弯刚度进行参数识别,通过对拉索振动信号的频谱分析,得到扭绞型高强钢丝斜拉索的抗弯惯性矩约为同直径钢棒的0.5倍,并提出了两端为墩头锚的斜拉索索长修正的经验公式。该方法对于精确测定施工过程中、使用状态及成桥状态的拉索的索力均适用,并在某斜拉桥工程算例得到验证。     

等值张拉时基于振动法的平行钢绞线索索力测试分析

采用振动法对杭埠河大桥平行钢绞线索进行了索力测试,分析了平行钢绞线索的离散性、垂度和区域性接触对索力测试的影响,采用逐步扩大法模拟平行钢绞线索的离散性。讨论了拉索自振频率的确定、面内面外振动的振动特性以及不同拾振器放置位置时的实测信号特征。基于有限元方法建立平行钢绞线索及钢绞线-HDPE套管接触耦合模型,进行了平行钢绞线索振动特性分析。结果表明:振动法可以用于平行钢绞线索索力测试,索力计算时应尽量采用低阶频率;钢绞线间的离散性和索力不均匀性对拉索振动影响较小,拉索面内振动受施工影响较大,钢绞线面外振动频谱特征更为明显,低阶振动分量较多且易识别,利用面外振动可以更好地确定拉索自振频率;考虑HDPE套管质量,修正拉索线密度可提高索力测量精度。     

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.     

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.     

3塔悬索桥动力特征参数分析

基于Abaqus平台建立了泰州3塔悬索桥三维有限元计算模型,采用Lanczos特征值求解方法分析了该桥的动力特征,研究了加劲梁竖向、横向和扭转刚度以及塔梁间设置弹性约束对大跨度3塔悬索桥动力特性的影响。研究结果表明,加劲梁竖向刚度、横向刚度、扭转刚度的变化均对相应方向上的振动频率有影响,对其他方向上振动频率影响甚小;中塔梁间的弹性拉索刚度仅影响竖向振动频率,当其刚度超过设计刚度后影响甚小;不设置弹性约束时,结构会出现纵飘振型;塔梁间的弹性约束对动力特性的影响大于缆梁间中央扣对动力特性的影响。     

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。     

基于有效振动长度的多支撑斜拉索索力识别

为了解决斜拉桥拉索的计算长度难以界定、索力计算困难的问题,基于模态振型比与模态频率相结合的概念,提出了一种准确测定斜拉索索力的新方法。该方法通过引入有效振动长度的概念,将复杂边界条件的斜拉索等效为简支欧拉梁,从而可以采用既有的索力计算公式进行计算。通过振动测试得到多阶振型和频率,将理论振型与实测振型之间的误差的平方和作为目标函数,采用优化的方法可以准确求解得到拉索的有限振动长度。最后通过数值算例,验证了方法的正确性。     

动力总成刚体惯性参数的识别方法研究

动力总成刚全惯性参数的精确确定是悬置系统没计的前提之一，在分析现有方法的基础之上，提出了一种基于线性无阻尼支承系统的刚体惯性参数识别方法。该方法采用三维刚度已知的线性弹簧作为支承，不增加系统的未知数个数：通过合理选择支承弹簧刚度，采用该方法可使动力总成的刚体振动模态频率尽量低，以避免动力总成弹性模态对激振试验测量结果的影响，通过实例证明了该方法的实用性和可靠性。