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。     

建立斜拉索单元刚度矩阵的等效线性化方法

用线性化方法建立斜拉索单元刚度矩阵,其单元刚度矩阵范数和张力增量与拟弹性模量方法的结果具有很好的一致性.对一斜拉索平面桁架算例进行分析,结果表明线性化方法所建立的斜拉索单元刚度矩阵与拟弹性模量方法具有同样精度,说明本文方法是有效的,可用于大型结构的有限元分析中.     

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。     

基于频率法在斜拉索索力检测中的试验研究

本文给出了频率法测试斜拉索索力的试验原理,且分析了斜拉索的抗弯刚度、边界条件、测试系统分析精度、温度等因素对索力测试精度的影响,并进一步提出了提高测试精度的措施和注意事项。通过对万安大桥的索力测试分析表明,频率法测得的拉索索力满足工程要求。     

被动负刚度装置与线性滞回阻尼器组合对斜拉索 多模态振动的阻尼效果

提出了结合负刚度装置提升线性滞回阻尼器对斜拉索多模态振动控制效果的方 法 . 考虑被动负刚度装置与阻尼器在斜拉索上任意位置安装,采用斜拉索两点施控系统特征 方程,讨论了安装位置、线性滞回阻尼器参数、负刚度系数等对斜拉索多模态阻尼的影响 . 结 果表明,被动负刚度装置能有效提升线性滞回阻尼器对斜拉索的多阶模态阻尼比,其安装位 置越靠近阻尼器,阻尼提升效果越明显. 进一步,以苏通大桥某附有黏性剪切阻尼器的超长拉 索为例进行了实际设计,讨论了被动负刚度的可行性,并与结合惯容器的阻尼器进行了对比, 结果表明,被动负刚度装置对斜拉索-阻尼器系统多模态阻尼提升效果更好.     

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.     

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.     

考虑弯曲刚度的斜拉索内共振分析

根据Hamilton原理,推导了考虑弯曲刚度的斜拉索三维非线性动力学方程,利用边界条件约化为二维系统,然后运用多尺度法分析了斜拉索可能的内共振模式,并运用数值方法研究了弯曲刚度对内共振的影响.结果表明:弯曲刚度使斜拉索固有频率变大,从而使斜拉索发生内共振的条件向左偏移,导致了斜拉索内共振的幅值和拍频都变大.     

斜拉索表面水膜形态及斜拉索气动力变化规律

斜拉索表面水线的形成与振荡是斜拉索发生风雨激振的重要原因之一.为研究水线运动与风雨激振现象间的内在联系,本文将滑移理论与计算流体力学相结合,考虑斜拉索表面水膜形态对风压力系数和风摩擦力系数的影响,建立了一个模拟风雨条件下斜拉索表面水膜形态变化的理论模型;在此模型基础上推导出风雨作用下斜拉索气动力计算公式,通过数值模拟得到不同风速下的斜拉索表面水膜形态及气动力变化规律,分析二者间的内在联系.与已有的试验结果对比发现:当斜拉索发生风雨激振现象时,水线形态变化与气动力变化频率相同,且接近拉索的自振频率,说明风雨激振现象的产生原因是水线形态的周期性变化引起拉索的共振.     

郁江双线特大桥斜拉索安装技术简述

郁江双线特大桥采用双索面斜拉钢桁连续梁桥,全桥共设置32对斜拉索,斜拉索安装采用先塔后梁的形式进行挂设,通过理论计算确定施工方法,保证了斜拉索安装的精度和安全性。     

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。     

斜拉桥拉索静力构形分析

从斜拉桥拉索微段的静力平衡方程出发，推导了不考虑拉索弹性和考虑弹性两种情况下拉索的悬链线构形以及索张力等静力参数的解析式，在此基础上作了一定的近似得到拉索的抛物线解．抛物线解无需忽略拉索重力弦向分力的影响就可以求得拉索的各静力参数，使用方便无需迭代求解．算例证明了用抛物线来代替悬链线精度较高，足以满足工程设计以及拉索静力分析中的计算要求。     

考虑垂度及抗弯刚度影响的斜拉桥索力测试

基于轴向受力梁的振动微分方程,提出同时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,得到拉索频率与索力的非线性关系式.对拉索非线性振动频率的公式进行分析,研究初始条件、索力、抗弯刚度及拉索的几何特性对基频的影响,建立索力计算的实用公式并对公式的适用范围进行讨论,将其与目前索力计算公式及有限元分析结果进行比较.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.     

螺旋线对斜拉索涡激振动特性影响的试验研究

为研究不同参数的螺旋线对斜拉索涡激振动特性和气动力的影响规律,进行了针对表面无螺旋线斜拉索和缠绕不同参数螺旋线斜拉索的节段模型风洞试验,螺旋线参数包括根数、直径和缠绕间距. 结果表明：斜拉索表面缠绕1根螺旋线的涡激振动振幅远大于2根或3根螺旋线;在亚临界雷诺数区,缠绕螺旋线斜拉索的平均气动阻力系数均小于无螺旋线斜拉索,最多可减小10.9%;缠绕2根螺旋线的斜拉索平均阻力系数整体比3根螺旋线小. 斜拉索表面缠绕间距s=8D（D为斜拉索直径）的2根螺旋线时,缠绕直径d<15 mm螺旋线的斜拉索涡激振动现象明显;d ≥15 mm的螺旋线可显著降低斜拉索涡激振动响应幅值,其脉动升力系数相较于无螺旋线斜拉索有明显降低,证明缠绕大直径螺旋线对涡激振动响应控制的有效性. 螺旋线的缠绕间距对斜拉索涡激振动的影响与螺旋线直径有关,当螺旋线直径较小时,缠绕间距对涡激振动的影响并不明显;当螺旋线直径较大时,间距的大小直接影响涡激振动的抑制效果.     

斜拉桥混凝土梁端索导管定位方法探讨

斜拉桥梁端索导管很难采用传统对锚固点和出口点进行测量放样,而在施工中索导管受斜拉索垂度影响很难有个量化的定位,本文以马鞍山长江大桥右汊主桥为施工实例,主要介绍梁端索导管安装定位方法：利用CAD简单作图确定斜拉索在挂篮上锚固点位置,施工中反推出斜拉索梁端锚固点位置,并用梁端拉索倾角修正迭代计算方法,计算出梁端索导管出口点预抬值。以期望今后为此类工程提供借鉴。     

大跨径斜拉桥斜拉索静风荷载计算方法比较

针对大跨径斜拉桥对风荷载作用十分敏感的特点，分析了斜拉索风荷载的不同计算方法的差异，并以苏通长江公路大桥为例比较了不同计算方法对关键截面响应的影响．分析表明，对于大跨径斜拉桥，斜拉索上的风荷载计算方法对关键截面的响应影响较大；横桥向风作用下，在不考虑斜拉索设计风速的误差的前提下，可将斜拉索上风荷载平均分配到其端部；顺桥向风荷载作用下，则斜拉索上风荷载应直接作用在拉索分段的节点上。     

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...     

斜拉网格结构的弹塑性动力响应分析

针对斜拉网格结构体系的弹塑性动力响应问题,阐明斜拉索非线性特性,建立索塔塔柱刚度矩阵,研究空间杆单元恢复力模型及其弹塑性状态转换判定方法,给出临界点处的处理方法和结构弹塑性动力响应的计算策略,数值分析该类结构动力特性及线性和弹塑性振动问题,结果显示,斜拉索的存在提高了结构刚度,可显著改变结构振动特性,竖向地震响应明显大于水平向地震响应,弹塑性位移、内力均大于弹性计算结果。     

斜拉桥拉索实测信号的处理分析

由于环境噪声等多种因素的干扰,基于环境激励的斜拉索实测信号,往往会呈现非平稳性和非平滑性,故提出了利用五点三次法对拉索实测信号进行平滑消噪处理,以此来提高拉索频率的识别精度.以实际斜拉桥工程中的拉索实测信号为研究对象,应用五点三次法对拉索信号进行平滑消噪处理,利用求极值方法确定拉索各阶频率值及其位置,进而提高斜拉索索力的识别精度.结果表明:五点三次平滑结合极值处理可以很好的识别拉索各阶频率,为频率法更加准确识别斜拉索索力提供了可能.     

带中间弹性支承拉索的横向振动频率解析算法

将弹性支承反力看作是作用于梁上的强迫力,并综合考虑拉索的轴向力、抗弯刚度、端部边界条件等振动影响因素,构造出了带有中间弹性支承及轴向力的梁模型,由此推导出了带有中间弹性支承的拉索的横向振动频率解析算法.通过试验测试拉索在不同轴向力下的频率,并与解析算法的计算值进行对比,结果表明两者偏差较小,最大偏差只有1.6%,说明所提出的解析算法是可靠的.