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.     

考虑抗弯刚度的悬索桥短吊索索力识别

悬索桥索力测量中,对于短吊索的索力识别,由于其索股抗弯刚度的影响,导致测量结果与设计值误差偏大。文中利用索股振动方程推导了考虑短吊索抗弯刚度的索力计算公式,避免了短吊索因忽略抗弯刚度,简化为理想弦振动而导致的误差过大。通过对比有限元模拟结果、简化算法结果、考虑索股抗弯刚度算法结果及设计索力值发现,考虑索股抗弯刚度算法在短吊索索力识别时,可以有效降低误差至5%以下,体现了该算法优于简化算法的优越性。     

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。     

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。     

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。     

大跨径连续梁实桥构件刚度模态识别方法

提出一种利用低阶测试模态对桥梁构件抗弯刚度进行有限权量平差的最小二乘解识别方法。通过对主跨110m的广州大桥主桥3跨变截面连续箱梁实桥梁体抗弯刚度进行数值模拟识别及结合桥梁现场动静载试验进行识别结果,表明此方法利用现有的测试技术对大跨径连续梁桥进行抗弯刚度识别误差是常规最小二乘解识别误差的1/8～1/10,识别精度得到了极大的改善。     

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。     

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。     

一种桥梁构件刚度利用有限权量进行平差的最小二乘解模态识别方法

提出一种利用桥梁低阶模态测试结果对桥梁结构抗弯刚度采用有限权量进行间接平差的最小二乘解识别方法。通过对1座3跨变截面连续箱梁实桥梁体抗弯刚度结合桥梁现场检测及数值模拟计算识别结果表明,此方法对于多种测试误差表现相当稳定,可满足工程精度要求。     

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。     

一种基于高精度模态测试的桥梁构件刚度识别方法

提出了一种利用高精度低阶测试模态对桥梁构件抗弯刚度通过导入最佳参数进行平差的最小二乘解识别方法。通过对一座3跨变截面连续箱梁实桥梁体抗弯刚度结合桥梁现场检测工作及数值模拟计算识别结果表明,此方法对于多种测试误差表现相当稳定,可较好地满足工程精度要求。     

刚性短索索力的实用测试方法研究

针对现有测试索力的仪器不能真实地反映短索索力T与频率f之间关系的问题,考虑了拉索的刚度和两端固结的影响,直接用Matlab拟合出索力T与一阶频率f1的对应关系。为了能在实际工程中使用现有仪器来准确地测量短索索力,通过用Matlab回归分析,拟合出在一阶频率下的弦振动等效索长。在与现场实测数据比较后表明：拟合公式具有较高的精度。     

基于多层感知深度学习的大跨度斜拉桥索力调整

为提高大跨度斜拉桥施工过程中索力调整的速度及准确性,基于多层感知深度学习,构建了索力调整的深度网络架构。将索力调整实质定义为:在斜拉索无应力长度允许调整的范围内,拟合目标响应与索力调整量之间的映射关系,转化为机器学习和统计学中的回归问题。结合深度学习的二阶梯度下降和深度网络正则化策略,采用多层感知器索力调整的4层深度神经网络,以某混合梁斜拉桥为工程背景,验算数学和结构响应两方面下索力调整量的预测误差,及调索后的结合梁线形及索力误差。结果表明:预测误差均在工程允许范围内,成桥阶段调索后的结合梁线形误差在40mm以内,索力误差均在5%以内;索力调整的多层感知深度网络能快速、精确地预测索力调整量,可用于大跨度斜拉桥的索力调整。     

基于线形识别的索力测量方法影响因素研究

拉索是索承重桥梁重要的传力构件，其受力状态是反映桥梁健康状态的重要指标，准确测量拉索的索力对保障桥梁结构的安全至关重要。结合数字图像处理技术和拉索计算理论，提出了一种基于线形识别的索力测量方法，可实现非接触式无损测量，设备简单，操作方便，效率高。通过高精度的图像采集及数字图像处理技术进行拉索线形的识别与提取，获取拉索有限空间点的几何坐标，再基于悬链线理论和过“三定点”的精确线形数值计算方法，即可快速计算出索力。通过缩尺模型试验验证了该方法可适用于不同长度、不同直径、不同倾角的索力测量，测量误差为2%～5%。采用数值仿真的方法，探究了温度变化、拉索弯曲刚度、减振装置等单一因素变化对索力测量精度的影响规律，并基于模型试验，剖析了图像采集角度及采集距离对测量精度的影响。结果表明：拉索的弯曲刚度、边界条件对短索测量精度的影响较大，拉索温度的变化对测量精度影响较小，减振装置对测量精度的影响随减振装置刚度提高而增大，拉索图像正面平拍和近距离采集可提高方法的精度；基于以上分析，建立了考虑弯曲刚度和减振装置影响的索力修正方法，修正后索力误差为1%～2%。     

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。     

带减振圈斜拉索的参数识别及损伤诊断研究

结合长沙湘江北大桥的带阻尼减振器拉索的索力检测数据,采用有限元方法对考虑拉索抗弯刚度、斜度、垂度、减振圈的斜拉索进行分析计算.提出两个判别指标ID1和ID2进行了损伤诊断以及索力和抗弯刚度的识别.分析结果表明采用计算长度折减的基频法来计算索力是偏于安全的.     

频响函数在拱桥吊杆索力测量中的应用

拱桥吊杆索力测量中,可利用测取频响函数的方法确定短索的固有频率,根据实际边界条件及模态形式确定合理的索力计算长度,精确测量短索拉力,该方法测量精度可以满足施工规范要求。     

基于索力损伤向量的斜拉桥结构损伤识别

索力具有测试简单、便于应用的特点。基于对实际斜拉桥运营索力的统计分析,提出了索力损伤向量及相应的损伤识别分析方法。基于监测结果,消除外界因素影响后的标准索力是一个反映斜拉桥结构基本状态的随机变量。基于经修正后的有限元模型,采用部分被监测拉索的标准索力均值来构造结构损伤向量,首先通过对不同损伤工况的损伤向量之间的相关性分析来识别损伤工况,再通过损伤程度与标准索力均值差之间的关系确定损伤程度。在单损伤工况分析的基础上,通过任意两种单损伤工况的损伤向量与它们的组合损伤向量之间的线性关系可确定组合损伤工况。所识别的损伤程度:整体老化5%以内,索损伤10%以内,其他构件损伤20%以内;其中,单损伤工况与程度均能识别,损伤程度误差大多在10%以内;对于大多数组合损伤只能识别工况不能识别程度。综上表明:基于索力构建损伤向量的损伤识别具有显著的可行性。