基于微波干涉雷达的斜拉桥索力测量方法

为提高大跨径斜拉桥索力测量的工作效率,提出了一种基于微波干涉雷达的斜拉桥索力测量方法,并将其测量结果与 DaspBCF手持式索力测量仪和JMM-268接触式索力动测仪的索力测量结果进行了对比检验。该方法采用IBIS-S微波干涉雷达系统提取桥梁斜拉索动态位移信息,通过快速傅里叶变换对斜拉索位移信号进行频谱分析,获取斜拉索振动基频后基于振动频率法计算斜拉索索力。实桥试验结果表明:微波干涉雷达测量索力可同时测量多根索的动态信息,测量效率高;自下而上发射雷达波束的方法可有效规避噪声影响;该方法得到的索力与传统加速度计测得的索力相对误差在2.2%以内,测量结果可靠,并具有高效率、易操作的特点,具有很好的应用价值。     

高速公路斜拉桥索力检测数据快速采集与识别方法

索力监测是高速公路斜拉桥健康监测的重要内容之一。将拉索振动加速度信号采集与信号处理并行,可缩短索力检测数据的输出间隔,提高索力监测的实时性。基频法是测量拉索索力的简便快捷的方法,其中拉索振动基频的准确识别是关键。我们提出了基于多次自相关的振动基频识别方法,实验验证,该方法在有干扰信号存在的情况下能准确识别拉索振动的基频。     

考虑支座振动的索力动力检测理论

为了提高索力测试精度,考虑了索的支座振动对索力测量精度的影响,以等效刚度和等效质量来模拟支座处的边界条件,以柔性索为研究对象,建立了考虑支座振动柔性索的动力分析数学物理模型,导出了索在考虑支座振动情况下的位移函数.从能量法的基本原理出发,得到了柔性索的刚度矩阵和质量矩阵,讨论了索力和频率之间的关系,并分析了支座振动对索力动力检测的影响.研究结果表明:当索两端的等效刚度较小,等效质量较大时,不考虑支座振动,索力检测出的结果将明显小于实际值;考虑支座振动的索力动力检测理论可以更精确的确定索力.该模型是动力分析的实用模型.     

振动频率法测量索力过程中的波形修正

在用振动频率法测量索力的过程中,产生波形畸变是不可避免的,通过计算或标定系统频响特性来修正斜拉桥索力检测中波形的畸变,恢复实测波形的幅值和相位,这项研究对准确测量索力具有重要的实际意义,文章以一阶系统为例详细说明波形的修正方法。     

频率法测索力中不同振动模型的比较分析

针对频率法测索力中常用的几种振动模型,选用了一组长度、索力不同的拉索进行验算,对几种振动模型进行了比较,得出结论:ζ参数与不同振动模型的索力差值相关性良好.ζ较小时,不同的简化方法得出的索力差值较大,弦理论求得的索力最大,固支梁理论求得最小;ζ较大时,不同的振动模型均能较为精确的计算索力.     

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。     

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...     

考虑弹性支撑的索力估算

本文利用D’Alembert原理,对索在弹性支撑条件下的自由振动频率方程和索力的解析表达式进行了推导,并与有限元结果进行了比较.结果表明,利用振动法测索力时,考虑索弹性支撑条件,可运用本文给出的索力公式进行索力估算.     

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.     

竖向激励下斜拉桥的内共振动力响应分析

将斜拉桥简化为单自由度振子-索模型,对振动方程进行线性简化;采用Matlab程序和Ansys程序分别对简化模型进行模态分析。索桥频率比分别取0.98、1.00和1.04,在模型支座处施加竖向加速度激励,进行时程分析,求解了系统的动力响应。分析结果表明,单自由度振子-索模型分析斜拉桥的振动问题是有效的和可行的。当索桥频率比在1∶1附近时,拉索与振子的振动存在耦合效应,产生内共振;在简谐支座竖向加速度激励下,系统的动力响应存在瞬态阶段和稳态阶段,响应峰值出现在瞬态阶段,拉索振动以第1阶模态振型为主;拉索动索力和拉索与振子间的相互作用在稳态阶段的幅值均出现漂移现象,拉索动索力变化幅度剧烈。因此,在斜拉桥设计和索力测试中要考虑索桥内共振的影响。     

Parametrically excited oscillation of stay cable and its control in cable-stayed bridges＂

This paper presents a nonlinear dynamic model for simulation and analysis of a kind of parametrically excited vibration of stay cable caused by support motion in cable-stayed bridges. The sag, inclination angle of the stay cable are considered in the model, based on which, the oscillation mechanism and dynamic response characteristics of this kind of vibration are analyzed through numerical calculation. It is noted that parametrically excited oscillation of a stay cable with certain sag, inclination angle and initial static tension force may occur in cable-stayed bridges due to deck vibration under the condition that the natural frequency of a cable approaches to about half of the first model frequency of the bridge deck system. A new vibration control system installed on the cable anchorage is proposed as a possible damping system to suppress the cable parametric oscillation. The numerical calculation results showed that with the use of this damping system, the cable oscillation due to the vibration of the deck and/or towers will be considerably reduced.     

斜拉桥成桥及施工阶段的索力优化

为了在斜拉桥成桥过程中合理优化施工索力,以期实现设计思想,利用MIDAS/Civil软件对在建的某斜拉桥进行了有限元分析,实现了对该桥成桥阶段和施工阶段的索力模拟计算.分别采用刚性支承连续梁法、零位移法、弯曲能量最小法确定恒载初始索力,并对这些方法加以比较;认为仅用上述的一种方法对索力进行优化,局限性很大,提出利用综合法计算成桥索力,可达到满意的优化效果.采用正装分析法对各施工工况进行仿真,绘制出施工阶段的索力时程曲线,用于该桥施工控制过程,获得了满意效果.     

超大跨径斜拉桥斜拉索局部振动对地震反应的影响

在以往的斜拉桥地震反应分析中,大都采用单桁架(SECS)模型来模拟斜拉索,不能反映斜拉索的局部振动的影响.以世界第一跨度斜拉桥——苏通大桥为背景,采用多桁架(MECS)模型来分析斜拉索局部振动对超大跨度斜拉桥地震反应的影响,并探讨了斜拉索的合理单元划分方式.结果表明,斜拉索划分为10个单元已能够很好地反映斜拉索局部振动的影响.考虑斜拉索局部振动之后,会出现索梁耦合振型,减小一些振型的参与系数,基频与主梁的竖向振动相近的斜拉索在地震作用下大幅振动,而主梁和主塔的内力反应普遍减小,特别是主塔的地震轴力明显减小.     

基于均匀设计的组合梁斜拉桥施工控制多参数敏感性分析

为确定影响钢混组合梁斜拉桥结构响应的主要因素及其影响程度,依托某在建钢-混组合梁斜拉桥进行参数敏感性分析。采用MIDAS/Civil建立有限元仿真模型,从试验设计和统计学角度出发引入均匀设计试验、多元线形回归分析并结合统计检验方法,以成桥状态下主梁线形、主塔位移、拉索索力为结构目标响应,选取主塔和主梁混凝土梁弹性模量、斜拉索弹性模量、拉索初张力、桥面板容重、桥面板钢束张拉控制应力等参数进行敏感性分析。结果表明：拉索初张力、桥面板容重和斜拉索弹模为成桥线形、成桥塔偏的敏感参数且拉索初张力的敏感程度远大于其他两个参数,成桥索力的敏感参数为拉索初张力、桥面板容重;引入的方法可准确的获取该桥成桥状态下结构响应的敏感性参数。     

某无背索部分斜拉桥斜拉索索力控制研究

无背索部分斜拉桥中的斜拉索不但是一种造型,更是改善桥梁线形和调节主梁受力分布的关键构件,在施工过程中其索力的施加顺序和大小都需按照一定的程序进行,这样才能保证成桥之前梁体内力分布合理、成桥后索力施加得充分且不超限.借助于有限元软件对某无背索斜拉桥的斜拉索受力状况进行研究分析,以得到斜拉索在实际工程中的受力状态和分布规律,并用环境随机振动频率法进行索力的测量,从而控制索力的精确张拉和调整.     

斜拉网格结构的风振响应分析

在简要介绍脉动风荷载的生成及拉索的多单元有限元模型的基础上,采用随机振动的动力时程法计算某斜拉网格结构的风振响应,并进行了参数分析。计算结果表明,与无拉索的网格结构相比,斜拉网格结构的脉动响应较小。在斜拉网格中考虑拉索本身风振与不考虑拉索本身风振,结构的风振响应差别较小。拉索的脉动响应主要与其所处的位置有关。     

瞬态温度场下非对称布索斜拉桥的温度分析

非对称布索斜拉桥是一种结构体系新颖的斜拉桥,它既不同于普通对称结构斜拉桥在恒载作用下塔两侧的斜拉索水平力可保持平衡,又不同于无背索斜拉桥完全依靠倾斜索塔的自重平衡主跨主梁的自重.此类桥梁的背索不仅可以为桥塔提供抵抗力矩,而且还可以通过调整索力来改变全桥的受力性能.因此,温度场对此类桥梁的影响也随着桥型自身的特点而不同于普通对称结构斜拉桥.结合一非对称斜拉桥实例,通过环境的综合温度模拟结构的温度场的方法来分析桥梁的温度内力,得出非对称结构独特的温度内力分布结果,并通过与规范值比较,得出在实际计算中应结合当地的具体条件对温度场取值的结论.     

斜拉桥静力非线性分析及其索力调整

编制了适合斜拉桥计算的平面杆系线性与非线性分析的程序，探讨了单塔密索斜拉桥缆索的非线性与大位移（小应变）几何非线性，并应用稳定张拉力法与加一对力法研究了斜拉桥恒载索力调整以及索施工阶段张拉力的计算．同时对上述各项均作了线性与非线性分析的比较，从中得出有价值的结论．