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。     

短吊杆频率法索力系数修正的研究

针对现有的弦振公式不能够真实反应短索频率与索力之间关系的问题,给出了在不同工况下计算长度的取值方法,并考虑抗弯刚度对索力的影响,提出索力计算修正系数。通过理论计算与康复南路跨线桥工程实例,表明该公式有很好的计算精度,适用于短吊杆索力的测试计算。     

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.     

遗传算法在分段等截面两端固定吊杆拉力测定中的应用

吊杆拉力测定中,分段等截面且两端固定的吊杆的抗弯刚度和质量密度往往不能准确获得,对此,提出了利用遗传算法的吊杆拉力识别方法.利用两段等截面且两端固定的吊杆在轴向拉力作用下的横向振动微分方程,根据边界条件和连续条件,得到轴向拉力与两段吊杆的抗弯刚度、长度、线密度及振动频率之间的超越方程关系.将吊杆抗弯刚度、线密度及拉力作...     

吊杆振动分析与力的测量

利用能量法,引入固端梁在均布荷载下的挠度曲线作为一阶振型,求得吊杆的一阶频率与抗弯刚度、张力的近似关系;通过解微分方程,求得两端铰支吊杆和弦的一阶频率与抗弯刚度、张力的精确关系。比较两者的误差及收敛方向,获得由这两者组成的分段公式。从而可以得到频率和张力的近似计算公式,公式精度满足工程要求。从而可以方便获得吊杆的频率或张力。     

大跨度拱桥变截面吊杆索力的分析与识别

上海亭枫公路跨平申线航道的三跨30 m+120 m+30 m连续钢桁架拱桥采用变截面吊杆，其施工过程索力的准确识别具有一定的技术难度，需要有效的理论分析结合实际工程经验来解决。利用等截面吊杆索力的计算公式，结合SAP2000变截面吊杆有限元模型的参数分析结果，推导出不同规格的吊杆基准等效长度。根据吊杆基准等效长度和实测频率，采用一端固定、一端铰接的索力计算公式计算索力，并与相应阶段的设计索力进行比较，可以得到主桥吊杆索力基本符合设计要求。     

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。     

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。     

中、下承式拱桥吊索张力测定的振动法实用公式

考虑吊索弯曲刚度和两端固定边界条件的影响，引入参数简化吊索张力与其横向振动频率之间关系的超越方程，采用数值计算和曲线拟合的方法，推导出了考虑吊索弯曲刚度和吊索两端边界条件影响的，由吊索振动频率计算吊索张力的实用计算公式，并将该公式运用于下承式拱桥施工现场吊索张力的测定。通过与现场实测数据的比较表明：该公式具有较高的精度和一定的实用价值。     

受拉构件的索、梁特性变化参数研究

为研究受拉构件的索、梁特性变化关系,推导了具有抗弯刚度的受拉杆件在不同边界条件(两端铰接、两端固结及一端固结另一端铰接)下的线形计算公式,并利用张力刚度的概念,分析了索特性参数对受拉杆件线形的影响。分析结果表明:随着索特性参数数值的增加,构件的索特性增强;即使构件具有较大的弯曲刚度,当其承受巨大张力作用时,也可作为悬索来计算;在对结构进行有限元计算分析时,将构件简化为索单元将比梁单元节省存储空间和计算时间,索特性参数可作为简化依据。通过某空心梁算例验证了当张力增加时,杆件逐渐由梁特性表现为索特性,并最终与索结构理论计算结果趋于一致。     

索力测定常用公式精度分析

本文分析了常用的频率法测定索力公式的精度。利用作者建立的拉索非线性有限元法分析程序,可得到对应特定索力的拉索频率分布,基于此频率分布,采用不同的索力公式可推算出对应的索力。通过对比所得索力与设定索力可判断各公式的精度。本文以某斜拉桥的拉索为例,对处于不同张紧程度、不同长度的拉索进行了分析。分析结果给出了频率法测定索力时的注意事项,以及各公式的适用范围,并推荐了一种高精度的索力推算公式。     

提高斜拉索索力估算精度的一种新方法

根据斜拉桥拉索振动的特点,建立了考虑垂度及斜度影响的振动微分方程,并利用奇异摄动解法进行求解。不仅考虑了索的刚度,而且将索的边界条件假定为简支和固支耦合的情况,在此基础上提出了频率法的索力计算实用公式。分析比较了目前国内外的其他主要计算公式,结果表明该公式具有高精度和计算方便的特点。将该实用计算公式用于南京长江三桥施工控制中,通过对实际斜拉索测试得到的各阶频率进行计算,并与设计索力和压力传感器得到的索力进行对比分析。计算表明该公式能够满足实际工程的需要,可广泛适用于频率法测估各种索类结构的内力。     

斜拉桥拉索减振阻尼器对拉索索力测量的影响研究

针对采用频率法测量拉索索力时拉索外加阻尼器对索力测量精度影响的问题,提出了考虑拉索垂度的拉索-阻尼器系统模态频率的分析方法,研究了阻尼器安装的相对高度、拉索的计算长度、阻尼系数等对拉索模态频率的影响程度和规律,获得了消除拉索减振阻尼器对索力测量精度影响的办法。研究表明,外加阻尼器对拉索低阶模态频率影响很大,采用高阶模态频率测量拉索索力时,索力测量能获得很好的精度。随着拉索-阻尼器系统相对安装长度和阻尼系数的增大,阻尼器对拉索模态频率的影响也越大,当阻尼系数增加到一定程度后,拉索的高阶模态频率基本与阻尼系数无穷大时的频率接近,阻尼器相当于固定支撑。以岳阳洞庭湖大桥A11号拉索为例,验证了该方法合理可行。     

基于激光扫描实测索形的斜拉索索力测量方法

为了解决现有的斜拉桥索力测量方法在精度、可靠性、效率等方面仍存在的不足，首次提出了一种由实测索形直接估计索力的新方法，简称索形法。采用在斜拉索上任意截取的拉索节段构建了悬链线力学模型，基于悬链线公式，首次推导了由实测索形点集精确估计拉索张力的计算公式。地面激光扫描技术被研究用于快速捕获斜拉索索形，开发了基于扫描点云自动化精确提取拉索中心线的算法。以在建的水土嘉陵江大桥为试验对象，详细分析了三维扫描测量误差、拉索截面弯曲刚度及边界条件和拉索局部弯曲变形、拉索振动等索形偏差因素及其对索力计算精度的影响。研究结果表明：已知拉索直径条件下，三维扫描实测索形误差为0.000 4~0.001 5 m之间，测量误差引起的索力计算误差在0.2%以内；拉索弯曲刚度与锚固边界条件引起的索形与标准悬链线形的偏差较小，对索力计算精度的影响可以忽略不计；当拉索自振振幅小于R/4时，三维扫描仍能精确测量拉索的索形；在多种索形偏差的叠加下，所提出的索力计算方法能够实现数值计算的最优估计。对比索形法和被精确标定的千斤顶的测试结果表明，索形法的索力测量值与千斤顶测量值吻合，最大偏差为0.9%，证明了该方法具有较高的索力测量精度；与频率法对比结果表明，所提出方法的数据采集效率提高了8倍，并且具有自动化程度高、测量风险低、测量结果可靠性强等优点。     

大跨度系杆拱桥柔性吊杆张力监测和参数识别研究

研究了基于弦振动理论应用频率法进行大跨度系杆拱桥柔性吊杆张力测试的基本方法,尤其是对影响频率法测定吊杆张力精度的若干参数,如吊杆的边界条件、减振阻尼器及有效计算长度等进行了较理想的识别。文中推导了张力测试的实用公式,并通过现场张力标定,对上述若干参数进行有效识别,提高了张力测试精度并减少了识别工作量。实测结果表明,根据文中提供的参数识别方法进行参数识别后所得到的吊杆张力计算值大部分具有较高的监测精度,可以满足施工和运营期间监测吊杆张力的需要。     

基于能量变分原理的薄壁箱梁自振特性分析

以能量变分原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出箱形截面梁的控制微分方程和相应的自然边界条件,据此获得几种常用边界条件(简支、悬臂、连续、两端固支)的固有频率方程,提出一种能对工程中常用矩形薄壁箱梁自振特性进行分析的方法。通过算例将解析解与板壳有限元结果进行了比较,证明了该方法的有效性,所得公式比以往剪滞理论有一定发展,且为箱形梁桥动力特性的进一步研究奠定了理论基础。     

加筋高性能砂浆加固RC梁抗弯性能及承载力计算

为统一中国对加筋高性能砂浆加固RC梁抗弯性能的认识,以中国学者所做95根加筋高性能砂浆加固的钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究为基础,分析加固粱的受力性能和破坏机理,在此基础上考虑一次受力、二次受力、持载程度、加固筋类型、加固筋数量、混凝土强度等级等因素影响,建立加固梁抗弯承载力计算公式、刚度计算公式和裂缝宽度计算公式,并与试验数据进行了对比。结果表明：该加固技术采用高强钢绞线、钢筋网、钢丝网作为受力材料,虽然三者受力性能存在显著差异,但加固构件力学性能和破坏机理相似,可按统一计算公式进行承载力设计;公式计算值与试验结果符合良好,可用于实际工程计算。