利用索力对管道悬索跨越结构的健康检测.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第29卷 第2期 2005年 4月 JOURNALOFDAQINGPETROLEUM INSTITUTE Vo1．29 No．2 Apr． 2005 利用索力对管道悬索跨越结构的健康检测 王金 国 (大庆油田建设设计研究院，黑龙江 大庆 163712) 摘 要：索力试验和有限元分析结果表明，悬索跨越结构中，斜拉索的频率与索力具有较好的线性关系，可以利用索 力对悬索跨越结构进行健康检测．提出了利用振动频率测定索力的2种方法，即标定 曲线法和参考频率法，并给出了利 用斜拉索力判断管道悬索跨越结构损伤模式和损伤程度 的具体方法． 关 键 词 ：索力；悬索跨越}健康检测 ；振动频率 中圈分类号：TE973．4 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2005)02—0095—03 在管道悬索跨越结构工程中，钢索(悬索、吊索和斜拉索)是重要的受力构件．大风 、地震、洪水等 自然 灾害都会对结构及钢索造成不同程度的损伤 ，结构损伤模式的变化都会引起索力 的变化．因此，可以利 用索力对悬索跨越结构进行健康检测． 1 索力与振动频率试验 工程上常用的索力测试方法有压力表测定法、压力传感器测试法以及振动频率法．前 2种方法仅适 用于正在张拉索的索力测定，很难对已张拉索的索力复测，因此 ，当需要对施工完毕的斜拉索的索力复测 时，振动频率法是唯一的选择_1j_． 为了探索索力与振动频率的关系，制作了某管道悬索跨越结构工程 1／8比例的模型．在钢索 中串联 了LC1103拉力计，在钢索上粘接压电式加速度计 ，1只设置于索与支撑构件组成的竖直面内，另 1只设 置于水平面 内，分别测试竖向和水平 向钢索的振动频率 ；在改变索力 的情 况下 ，利用敲击激振方法测量钢索的 ” 振动频率．敲击脉冲力分别取水平和 要40 竖直2个方向．斜拉索的索力与振动 频率的实测 曲线见 图 1，振动频率为 多次测试的平均值． 30 由图1可见，由于在模型制作中 07 0．8 0．9 I．0 I．I I2 索力，kN 2根斜拉索的端部连接条件难以严格 图1 斜拉索的索力与振动频率实测曲线 相同，造成 2根斜拉索的关系并不完 全一致．但是 ，2根斜拉索 的拉力与频率间都有很好 的线性关 表 l 主索振动频率的测试结果 系．主索振动频率测试结果见表 1．由表 1可见，尽管主索索力 改变，但水平振动频率几乎不变；竖向频率有所变化 ，但规律并 不明确，振动频率对主索索力的变化并不敏感． 产生上述现象的原因是钢索和其他支撑构件的连接状况不 同．斜拉索较短、垂度微小 ，连接条件也很简单 ，其两端分别与 收稿 日期 ：2005—03—04；审稿人：孙建刚 ；编辑 ：王文礼 作者简介：王金国(1963一)，男，博士生 ，高级工程师，主要从事建筑结构设计等方面的研究 维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第29卷 2005年 地面和塔架顶部相连，中间没有其他支撑构件，振动形态明确．主索长度较大，成弧形悬挂，两端固定于塔 架顶部，中间有吊索与之相连，几何形状、振动形态、连接条件和受力都很复杂，故振动频率对主索索力变 化不敏感． 显然，可以通过测试斜拉索的振动频率判断其受力状态．在实际操作 中，考虑传感器噪声的影响，在 确定振动频率时，应进行多次试验，取平均值． 2 斜拉索索力与振动频率的有限元分析 为了验证斜拉索索力与振动频率的关系，