平行钢绞线索力测试的参数识别方法

针对平行钢绞线测索力存在的问题,提出基于拉索非线性振动分析的参数识别新方法.建立考虑拉索垂度及抗弯刚度的拉索振动非线性微分方程,并引入多尺度法求解拉索非线性振动问题,得到基频计算实用公式.采用公式对比与有限元分析的手段,验证该公式的准确性.以该公式为基础,对平行钢绞线斜拉索索力、索长、线密度以及抗弯刚度等的参数识别问题进行了研究,提出采用参数识别方法计算其索力.结果表明:所获得的基频计算公式简单实用,能同时考虑拉索抗弯刚度与垂度的共同影响,满足精度要求;平行钢绞线索力测试的参数识别方法能够准确、方便地确定拉索设计参数,易于模块化设计,显著提高了拉索测试精度.     

基于振动频率法的斜拉桥索力测试影响因素

基于振动频率法,研究拉索自身参数和外界条件对拉索基频的影响。运用拉索静力平衡振动方程,推导考虑阻尼的拉索振动基频计算方法,研究拉索垂度和抗弯刚度对基频计算的影响范围。通过数值计算,分析阻尼器、梁体振动和温度变化等外界条件对基频计算的影响规律,提出斜拉桥索力测试和基频计算建议。研究结果表明:当反映垂度影响的量λ2≤0.9,不可忽略垂度的影响;当反映抗弯刚度影响的量0≤ξ≤210,不可忽略抗弯刚度的影响。拉索安装阻尼器将导致索基频增加,阻尼器安装越远离锚固端对基频的影响越大;拉索越长和直径越小,阻尼器对基频影响也越大。斜拉桥梁体振动时进行索力测试,拉索的基频存在动态波动;拉索温度越高,基频越小。建议选取车流较少、温度稳定的环境进行索力测试以获得较准确的基频。     

考虑刚度及铰支边界条件的短索索力求解方法

针对基于弦振动理论建立的铰支边界条件下拉索索力计算公式在实际工程应用中存在的问题,提出了基于频率分解的索力计算方法.通过分析拉索索力、抗弯刚度、固有频率之间的关系,将拉索实际振动频率的平方分解为抗弯刚度为零时拉索振动频率的平方,与拉索索力为零时拉索振动频率的平方之和,进而建立起拉索实际振动频率与频阶平方之间的二次多项式;采用最小二乘法拟合出多项式系数从而同时求出拉索的索力与抗弯刚度.通过模型计算索力与加载索力的分析比较,验证了提出的频率分解法求索力的实用可靠性.     

考虑边界条件的频率法测索力实用公式

通过两端固结梁和两端铰接梁的频率特征方程,在找出了二者的频率关系后,建立了一个形式简单、物理意义明确的索力计算公式.和同类方法的对比分析结果表明,该公式具有更好的计算精度和适用范围,使用该公式可以快速、准确地识别出不同长细比、抗弯刚度拉索的索力.分析了拉索边界条件对索力计算结果的影响,提出了考虑拉索端部转动约束刚度的索力计算公式.     

有限差分法在斜拉索张力振动测试识别中的应用

振动法测量斜拉索张力需要准确描述索力与自振频率的关系，考虑斜拉索边界条件、抗弯刚度和垂度的影响，使用有限差分法将斜拉索的静力平衡方程和自由振动方程离散，通过求解特征值问题建立了索力与振动频率的关系；然后将计算得到的模态频率与测试得到的模态频率比较，通过修正拉索张力计算值使计算频率与实测频率误差最小，最后修正的拉索张力则为斜拉索实际张力．通过对实际工程的测试结果分析表明，本文方法具有准确、实用的特点，可有效提高振动法测量斜拉索张力的精度。     

基于最小方差法的抗弯刚度与频率阶次对索力的影响分析

针对基于弦振动理论建立的铰支边界条件下拉索索力计算公式在实际工程应用中存在的问题,提出了基于最小方差的索力计算方法。通过估算确定EI的变化范围,根据实测的拉索频率值,利用索力计算公式算得对应的索力值和索力平均值。用方差σ2来描述索力值之间差异程度,当方差σ2最小时,对应的EI值为最真实的抗弯刚度,而索力平均值即为所求索力。设计了室内拉索试验模型,讨论了抗弯刚度与频率选取阶数对索力的影响,并进行了 42 种工况的试验,通过计算索力与加载索力的分析比较,验证了本文提出的最小方差法求索力的实用可靠性。     

频率法索力计算误差分析及实用计算公式

拉索作为索类桥梁的主要传力构件,其索力的精确分析对桥梁的安全性能评估尤为重要.通过建立拉索的ANAYS有限元模型,模拟考虑边界条件、垂度效应、斜度效应等实际情况.将有限元结果与弦理论公式计算结果进行对比,详细分析了三种因素对频率法测试索力的计算精度的影响.基于有限元分析结果,对弦理论公式进行边界条件以及垂度因素的修正,得到计算简便且意义明确的索力计算公式.最后通过与6种较成功的索力计算公式进行对比,证明该公式有良好的精度,有一定的工程价值和意义.     

考虑抗弯刚度的索力动力检测法

为提高索力测试精度,考虑抗弯刚度对索力识别精度的影响,提出考虑抗弯刚度的索力动力检测方法.首先给索一定量化的定义.然后建立考虑抗弯刚度的物理模型研究其振动特性.研究表明,对索力较小或短索,抗弯刚度对索力检测精度的影响不可忽略.最后给出索力检测的公式,并通过实验数据验证了检测方法的有效性.这些公式有一个简洁的表达式,识别过程简单而且容易实现.     

考虑减振装置弹簧刚度的斜拉索等效索长及索力测量

为了提高对安装减振装置斜拉索索力的测试精度,提出计算等效索长的铰接等代法.基于索力振动频率法所采用的弦振动理论,考虑减振装置弹簧刚度对拉索边界条件的影响,着重研究减振装置弹簧刚度与等效索长的关系,提出考虑弹簧刚度影响的二次等效索长修正公式.结合实测索力及通用有限元软件ANSYS关于振动索力的数值模拟结果,验证了该方法的...     

考虑减振阻尼器的斜拉索索力测定方法

为了准确地计算斜拉索索力值,利用数值法对考虑垂度和弯曲刚度影响的斜拉索运动方程式进行求解,同时还考虑了斜拉索上安装减振阻尼器对斜拉索基频的影响。本文基于整体割线坐标系下同时考虑垂度和弯曲刚度影响的斜拉索面内运动方程式,将斜拉索装设的减振阻尼器简化为弹性支撑,并在运动方程式的荷载项中考虑该弹性支撑作用,采用数值法进行离散化处理和求解,确定斜拉索索力。通过对泉州晋江大桥进行索力测量,利用数值法计算得到的索力值与公式法计算得到的结果进行比较。结果表明:两种方法计算得到的等效计算索长的差别不超过2%,索力值的偏差不超过5%,验证了提出的考虑减振阻尼器影响的斜拉索索力测定方法的正确性和开发的测试系统的可靠性。     

浅析斜拉桥加固改造工程的索力测试方法

本文以郧县汉江公路大桥加固改造工程的施工监控项目为工程背景,首先推导出脉动振动频率的索力计算公式,该公式消除了弯曲刚度对索力的影响;其次介绍了斜拉索索力测试过程;最后利用ANSYS对工程中的斜拉索进行模态分析,验证了推导公式的正确性。     

基于二分法识别拉索索力与抗弯刚度

采用二分法对拉索的索力与抗弯刚度进行同时识别,来满足桥梁工程中快速、准确的识别索力与抗弯刚度的要求。通过将频率方程进行数学上的处理和简化,成为简化的频率方程,并考虑初等函数曲线的性质,采用二分法在指定区间内迭代的方法,求解该简化方程的根,可以实现由索力求解任意阶的频率,或由至少2阶(频阶任意)的频率识别索力和抗弯刚度。在Excel中建立数值拉索,利用其VBA平台,编程实现了该方法的自动计算;与ANSYS结果对比,表明精度满足工程要求。     

钢丝束和HDPE刚柔耦合振动下吊杆索力试验

基于结构动力学和复合材料振动力学,考虑了钢丝束和HDPE复合材料对吊杆频率的影响,推导出考虑抗弯刚度、转动惯量、剪切变形及转动惯量和剪切变形耦合影响下索力计算公式,在此基础上提出了考虑高强钢丝和HDPE复合材料刚柔耦合振动的吊杆力适用公式.通过室内不同张拉力试验,测试出有HDPE复合材料的4m,6m和8m三种长度索对应的频率,采用解联立方程组和数理统计的方法得出适用公式修正系数的取值,试验发现:有HDPE复合材料的吊杆频率比无HDPE复合材料的吊杆频率平均低1.552 7 Hz.通过室内和现场对不同长度及不同张拉力索力进行了试验,结果表明:实际张拉力与本文索力适用公式计算的理论张拉力最大误差为5.3%,表明推导出的公式可满足精度要求,有较强的实用性.     

拉索的特征灵敏度分析

为研究拉索参数修改对其动力特性的影响,考虑拉索的抗弯刚度建立了拉索模型,分析了拉索特征值相对于拉索的索力、抗弯刚度和质量的灵敏度,分析表明拉索的索力和抗弯刚度特征灵敏度较高,必须准确可靠的识别出拉索的索力和抗弯刚度。     

大跨度公铁斜拉桥的几何非线性效应

考虑几何非线性效应,计算大跨度公铁斜拉桥承载能力和正常使用极限状态下的结构变形和内力. 采用分步迭代调索方法计算成桥索力,建立迭代修正Ernst公式,在索力计算和结构内力计算中考虑垂度效应, 研究拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应对斜拉桥极限状态时内力的影响. 研究结果表明,几何非线性对大跨度公铁斜拉桥的内力影响比较显著,线性计算结果与非线性计算结果相比偏不安全,在公铁斜拉桥结构设计中,必须计入几何非线性的影响. 各种非线性因素中斜拉索的垂度效应最为显著,其影响效应随外荷载的增大而变大.     

离散加筋圆柱壳体的自由振动

本文建立了离散带环筋的圆柱薄壳的自由振动微分方程式。考虑了筋的侧向抗弯刚度及在其平面内的抗弯刚度和抗扭刚度。用直接解微分方程式的方法得到了级数形式的频率方程式。此外,还得出了的平面曲杆弯曲振动微分方程式及S.Timoshenko对于圆环的几个频率公式。     

斜拉桥单梁-多索模型的非线性振动

建立斜拉桥的单梁-多索力学模型,考虑其初始垂度、大位移而引起的几何非线性因素的影响,同时考虑拉索与桥面连接条件和边界条件的影响,通过Hamilton原理建立单梁-多索的面内非线性振动方程.利用Galerkin方法将非线性偏微分方程转化为关于时间的二阶常微分方程组,以单梁-双索为算例,在桥面对拉索的参数激励条件下,利用Runge-Kutta法对拉索之间的相互作用进行数值分析.研究结果表明:当2根索的频率比约为1时,索与索之间通过桥面运动产生能量传递,可使拉索的大幅振动更加强烈.     

斜拉桥塔-索-桥面连续耦合振动模型及其影响因素分析

针对端部激励下大跨度斜拉桥主塔、拉索与桥面梁协同振动问题,考虑拉索的初始垂度、倾角、阻尼及拉索重力弦向分力影响,引入拉索的高精度抛物线形,建立桥塔-拉索-桥面连续耦合非线性振动精细化模型,推导结构系统在桥面和索塔激励作用下的非线性振动方程,研究塔-索-桥面梁结构系统面内振动特性,并编制程序分析桥面与拉索频率比、桥面激励幅值、索力、拉索阻尼及拉索倾角对拉索振动特性的影响规律。结果表明:桥面梁与拉索频率比是系统发生大幅振动的直接诱因,其频率比为有理数时,系统将发生大幅振动,频率比接近2时将激发大幅主参数共振;桥面激励幅值和索力对拉索振动特性影响较大,拉索振幅随桥面激励幅值的增加呈非线性增加,随索力的增加呈先急剧减小,后趋于稳定;索的振幅随拉索阻尼增加而减小,但是减小幅度有限;实际工程中,拉索倾角对斜拉索振动影响较小。     

考虑减振器弹性刚度时拉索张力的计算分析

为了提高装置减振器斜拉索张力的测试精度,在考虑减振器弹性刚度影响的基础上,建立了装置减振器拉索的振动微分方程。利用Laplace变换即可方便求得拉索的振型函数,结合减振器弹性刚度的中间支承条件,可得到拉索的频率特征方程,利用此频率特征方程就可以求得拉索的频率或张力。由于该方法求得的是精确解析解,因此其计算结果可以用来检验其他工程近似方法的计算精度。研究结果表明:斜拉索的抗弯刚度对斜拉索张力计算的影响不大,所以斜拉索张力计算可以忽略抗弯刚度的影响;减振器弹性刚度对减振器弹性刚度"较大"的斜拉索张力计算影响较大,对减振器弹性刚度"较小"的斜拉索张力计算影响并不十分显著,因此在减振器弹性刚度"较小"的斜拉索张力计算中可以不计减振器弹性刚度的影响。     

拱桥吊杆张力测试理论研究与误差分析

通过求解考虑拱桥吊杆弯曲刚度、转动惯量、剪切变形的振动微分方程,建立了频率与张力关系的方程.对频率方程进行求解分析,得出两端铰接的吊杆频率方程数值计算方法及其实用计算公式.通过和有限元法计算结果的对比,表明吊杆张力实用计算公式与吊杆条件的选取.详细分析了影响吊杆张力测试结果的主要因素,并指出了在工程实践应用中应注意的问题.