基于动力刚度法与粒子群优化算法的拉索参数识别

拉索一般设置有一个或多个中间支承,其振动频率与索力对应关系不甚明确,基于动力刚度法与粒子群算法,对带有多个中间支承的拉索进行参数识别。将拉索视为无限自由度体系,导出精确的单元动力刚度矩阵,通过集成及求解得到总体动力刚度矩阵和频率方程,引入Wittrick-Williams算法求解拉索振动频率;根据拉索振动频率拟合的参数识别方法,将之转化为一优化问题,采用带变异算子的粒子群优化算法进行拉索参数识别。通过有限元仿真分析对带有两个中间弹性支承的两端固结拉索进行了算法的验证,并选取一座实桥的3根两端设置高阻尼橡胶减振器的典型拉索进行了参数识别。研究表明,对具复杂边界条件拉索,基于动力刚度法与粒子群优化算法的参数识别方法能够获得较好的索力测试精度。     

便携式无线索力测试系统研发及应用

为提高桥梁拉索索力的检测精度及效率,基于振动频率法开发了一种以智能手机为现场终端的高精度便携式无线索力测试系统。该系统将高性能微机电(MEMS)加速度芯片、信号调理模块、数模转换模块、无线wifi电子模块集成开发为信号采集器,频谱分析、索力计算及数据存储由智能手机上的索力测试APP完成,信号采集器与智能手机之间采用无线wifi通信。该系统提高了拉索振动信号的采集质量与信噪比,频率识别精度达到0.1%,具有实时频谱分析、拉索固有频率自动识别等特点,可完全满足桥梁拉索索力测量的工程技术要求,并通过工程应用证实了系统良好的高效性和实用性。     

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.     

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%。     

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.     

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。     

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。     

基于频率法的索力测量系统

为了在工程现场快速方便地检测斜拉桥的拉索索力,依据随机振动法索力检测原理,开发了一种新型的索力测量系统。通过对随机振动法索力检测方法的概述,介绍了该系统的性能、硬件结构和软件模块,并重点阐述了通过数字滤波抑制快速傅里叶分析(FFT)的混频现象、自动扫描确定主振频率和提高索力计算精度的方法和措施。索力测量系统以AT89C55WD单片机(SCM)为平台,集成了电荷放大器、信号分析仪和计算器的相关功能。在工程现场,只需输入少量参数,拉索振动信号采集、信号的快速傅里叶分析和对应的索力计算即可在线自动完成。     

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。     

多视域下基于全息性态特征的索力测试方法研究北大核心

为精确高效地进行大型斜拉桥拉索索力机器视觉测量,提出了多视域下基于全息性态特征的索力测试新方法,并进行室内试验和现场测试验证。该方法采用全息视觉传感器系统进行拉索视觉数据采集,基于被测目标像素特性,构造像素转换与位置映射矩阵进行像素增强,通过等高线云图闭环阈值分割逐次解析复杂测试场景下拉索空间几何构型,进而量化分析全息性态特征点集参数计算索力。以室内钢丝绳模型索以及主跨445 m的重庆东水门长江大桥斜拉索为测试对象,进行了拉索空间几何构型及误差分析,并计算拉索索力。结果表明:该方法可有效提高机器视觉架构下拉索几何构型以及大规模索力测试的计算效率与精度,室内模型索索力测试最大误差2.98%,均方根误差1.05%;现场斜拉索索力测试最大误差4.37%,均方根误差2.79%,验证了该方法的有效性与稳定性,可应用于复杂测试场景下拉索索力高频次、快速测试。     

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。     

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。     

考虑振动装置影响的斜拉桥拉索索力评估方法研究

针对斜拉桥在运营过程中的实际索力标定问题,本文在原有的频谱法测试索力原理的基础上,通过考虑拉索减振器的位置,引入修正的等效索长,建立考虑减振器位置的斜拉桥索力测试方法。该方法既能满足索力测试过程中通过采集拉索振动基频便捷性,同时又能考虑拉索减振器布置带来的偏差影响,因此具有很好的理论意义和工程使用价值。最后,通过三水大桥的斜拉索实际索力测试,说明本文提出方法的适用性和工程实用价值。     

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.     

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。     

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。     

斜拉桥索力参数识别与测试评价

桥梁运营健康监测系统中个别斜拉索索力超出设计理论值,本文重新复算了索长、索密度等参数,并对桥梁部分斜拉索进行索力测试,进一步明确斜拉索实际受力状况,为下一步维修处置提供依据,并可为同类型斜拉桥索力测试参数取值提供借鉴。     

激光测振仪在斜拉索索力检测中的应用研究

斜拉索是斜拉桥的重要受力构件,索力的大小直接关系到桥梁的受力性能和安全性能。快速、准确地识别索力对提高桥梁施工控制水平和运营管理具有重要意义,剖析了当前索力检测方法存在的问题,引入激光测振技术,介绍了激光测振仪(LDV)的工作原理,并同时采用激光测振仪和常规振动传感器对燕宏桥斜拉索进行测试。分别采用假定频阶法和平均频差法确定基频,对测试结果进行了对比。结果表明,LDV同振动传感器测试结果具有良好的一致性,采用低阶频率计算时两者方法最大相对误差为5.5%,采用高阶频率(3阶以上)或平均频差法计算索力时两者相对误差可控制在1%左右。激光测振技术属于远程测振技术,具有便携、快速、准确等特点,值得在工程应用中推广。     

基于非接触式微波测量的斜拉索振动测试研究

非接触式微波测量是一种采用雷达遥感和差分干涉测量的新型测试技术,它可以应用于结构的振动测量和微变形测量。该文对使用非接触式微波测试原理对斜拉索振动和索力测量进行了研究,测试结果表明:微波测量索力的精度不仅满足要求,且具有效率高、受干扰小等优点,可广泛应用于斜拉索的索力测试中。     

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...