微波索力测量及其在斜拉桥施工控制中的应用

提出在斜拉桥施工阶段采用非接触式微波索力测量技术来监测斜拉索索力,介绍了基于微波雷达的斜拉索振动频率索力测量法的基本原理,以安徽阜阳在建的矮塔斜拉桥——泉河大桥为例,说明了使用微波测索力的过程,并将测量结果与传统的索力动测仪法进行了对比。结果显示,微波索力测量技术可实现多根拉索同时测量,不受天气、场地以及斜拉索长度等因素的限制,极大地提高了索力测量效率,其测量精度亦满足要求,适宜在施工阶段进行快速索力监测。     

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。     

形变雷达在桥梁斜拉索索力测试中的应用初探

本文对新型形变测量产品——形变雷达在桥梁斜拉索索力测试中的应用进行了初步研究。通过形变雷达监测斜拉索的振动位移,提取其振动基频,进而应用频率法计算得到拉索索力。形变雷达可以实现非接触式的多索同测,不仅能够降低工程实施成本,而且能提高索力测试精度和索力检测效率,是更加快捷、方便的测量装备。     

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。     

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。     

基于雷达的斜拉索索力非接触遥测技术研究

针对目前常规的接触式斜拉索索力测试传感器效率较低,且存在一些信号较弱需要人工辅助综合推算基频的情况,提出一种基于雷达的斜拉索索力非接触高精度遥测技术。该技术利用微波雷达所发射的无线电波遇到目标反射后的相位差变化,以较高频率和精度提取目标的位移值,单台雷达发射的扇面信号波可以远距离同时对多根斜拉索的中部振幅进行位移监测,位移数据经过傅里叶变换得到基频数据,结合斜拉索的长度和容重即可得到索力值。利用微波雷达对主跨232m的月湖桥在仅有环境激励条件下进行了索力测试,结果显示:索力测试过程时间短,频谱信号特征显著,验证了基于雷达的斜拉索索力测试技术的可靠性和先进性;雷达测试斜拉索索力技术具有较强的实用推广价值。     

频率法测量斜拉桥索力的关键技术

从频率法测量索力的测试原理出发，介绍了这种测试方法中的几项关键技术：索力-频率关系的拟合、实测频率的测量、索参数灵敏度分析以承参数识别。文中描述的索力测试方法以及参数识别直接应用于崖门大桥施工过程的索力测试中，测试及识别结果表明了该文的正确性。     

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。     

基于静载试验标定拱桥吊杆索力计算长度研究

采用振动法测试吊杆索力,计算长度取值对计算结果影响较大。一般的桥梁检测中经常按经验取值,存在随意性,有误判的可能。本文利用振动法计算吊杆索力的常用公式,反推出吊杆索力计算长度的标定公式,然后针对吊杆索力进行静载试验,测试吊杆加载前后的频率及吊杆长度,再根据吊杆长度的变化量计算出吊杆索力增量,并根据该增量与频率的关系,计算出吊杆索力的计算长度,最后代回到吊杆索力的计算公式,计算出吊杆在恒载作用下索力。虽然该方法得出的计算长度也受测试条件和精度的影响,但其原理简单、技术要求难度不高,并且可以一桥一标定,能较好地反映吊杆的实际情况,实例表明,对新建桥梁测试吻合度较好,也可推广应用于旧桥吊杆索力的检测计算。     

减震器对斜拉索索力检测的影响

振动法是斜拉桥索力测试的常用方法之一,但其测试精度会受到拉索边界条件、测试温度、拉索长度等因素影响.该文采用振动法测试索力方法,探讨了索跨内拉索弹性支撑对拉索索力测试的影响,并通过实例证明采用振动法测试拉索索力时,计算索力必须合理地考虑拉索跨内弹性支撑的影响,否则测试结果将是不可靠的.     

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...     

光纤光栅测力环在悬索桥索力监测中的应用

桥梁索力监测一直是工程界亟待解决的难题。现有检测手段仅能用于短期测试,无法满足工程长期测试需求。提出了一种基于光纤光栅传感技术的差动式结构的测力装置—光纤光栅测力环,该装置运用了光纤光栅传感新技术和差动式结构设计,解决了索力长期监测的技术瓶颈,即信号的远距离传输和温度补偿。试验研究表明,该测力环信号传输距离超过10 km,温度补偿误差不超过满量程的0.1‰/℃,而且测量精度高,长期稳定性好,可以实现索力的分布式测量。该装置应用于阳逻悬索桥的锚跨索力测量,安装使用方便,实现了索力的远程、长期、实时在线监测,满足了工程测试需求。     

桥梁索杆检测技术研究与应用

介绍了桥梁索杆爬索机器人检测技术、磁致伸缩导波检测技术及振动法索力测试的原理及其优势。通过室内试验和实桥导波检测,充分验证了索杆导波检测技术的先进性和可靠性,试验缺陷定位误差小于3%;开展了索力振动测试法温度影响研究,当温度变化在-20℃~20℃之间时,温度对频率测试的影响系数为0.999 9~1.000 1,由此可知温度对振动法测试索力的频率影响可以忽略不计。     

绳、索的振动特征及斜拉桥的索力测量

对绳、索振动的特征进行了理论分析，并把它应用到斜拉桥索力的测量中，使索力的测量更可信，更准确。     

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。     

频率法索力测量的参数灵敏度概率分析

采用频率法进行索力测量时,索结构参数和索振动频率的变异性均对索力测量结果有影响,因此有必要从概率分析的角度探讨这些参数对索力测量的影响规律。基于索力测量可靠度分析方法,研究各种参数单独变异时,索力测量因无法达到预定精度而失效的概率。失效概率越小,表明所研究参数的变异性对索力测量精度影响越小,该参数的灵敏度越低;反之,对精度影响越大,参数灵敏度越高,在索力测量时该参数取值需严格控制,应尽量减少偏差,以提高索力测量精度。采用上述方法对甘竹溪大桥斜拉索索力测量的参数灵敏度问题进行概率分析,获得各种参数的灵敏度信息;并在取得较为准确的索随机参数统计信息的基础上,对大桥不同施工阶段的索力测量进行可靠度分析。     

千米级斜拉桥斜拉索相关参数计算方法

为解决千米级斜拉桥的斜拉索无应力长度及索力的计算问题,推导了用悬链线理论计算斜拉索无应力长度的公式,建立了考虑垂度及斜度影响的振动微分方程,在此基础上同国内外频率法索力计算4种实用计算公式进行了比较,结果表明该方法具有高精度和计算方便的特点,应用于苏通大桥索力测试中,能够满足其精度要求.     

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。     

斜拉索实测索力计算方法研究

斜拉桥的索力测试,目前最常用的方法是频率法测试出斜拉索的振动,然后通过频率-索力计算公式换算出斜拉索的索力.结合吴江舜湖大桥工程,在斜拉索施工的时候,当索力和相应索力频谱已知的情况下,探讨出合适的计算方法;在后期的索力测试中,根据张拉过程中推导的计算方法,可以准确计算斜拉索的索力,使得斜拉索索力和主梁内力同时满足设计要求.     

斜拉桥索力测量的影响因素分析

对振动法测试斜拉桥索力的若干问题诸如拉索边界条件、抗弯刚度、垂度、测试系统的分析精度等因素对索力测试精度的影响进行了比较详尽的分析,并提出了实际的解决方法,对斜拉桥施工具有一定的指导意义。