用频率法进行斜拉桥索力测试的一种新方法.pdfVIP

第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集 广东佛山·2006 用频率法进行斜拉桥 索力测试的一种新方法 彭庆添韩大建 (华南理工大学土木工程系) 【摘要】获取斜拉索的自振频率信号后，由于随机干扰的存在，需用科学的方法来识别斜拉索准确 的自振频率。通过对湛江海湾大桥斜拉索索力监控的研究，提出一种能准确判定斜拉索的频率的处理方法。 经实际工程检验，科学可靠、有应用推广意义。 【关键词】斜拉索；频率法；最小二乘法；回归分析 1前言 斜拉桥结构优美、造型轻巧。近年来，在我国发展得很快，取得了令世人瞩目的成就。 在斜拉桥的建造过程中，必须对索力进行测试以及调整，以便对斜拉索的索力和桥梁的线 型进行控制。工程中常用频率法测量拉索的固有频率来计算出拉索的拉力。频率法具有简 单、快捷、不受施工现场等因素影响等特点，在我国得到广泛应用。 2频率法测量索力 频率法是根据拉索索力和振动频率之间的关系来求得索力。 对于张紧的斜拉索，根据弦振动理论，当其垂度的影响可以忽略不计时，可得出相应的无 阻尼自由振动方程‘1】： 日塑3x4一丁窘+m等=。 式中 日——拉索的抗弯刚度； 。 u(x，f)——拉索在垂直方向的振动位移；． r—_索内拉力； ， m——拉索单位长度的质量。 ， 对式(1)采用分离变量法，令： 77(工，f)=缈(工)gO) (2) 将式(2)代入式(1)得： 第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集 广东佛山·2006 日等_T，．等+mO)2烈?=。 ㈤ ’1d2q厂(t)+卿(f)=a (4) -1 ’’ j sinh(flx)+32 sin(ax)+Acos(ax) (5) 纵工)=Al cosh(flx)+A34 当拉索的两端看成是铰接时，由式(5)可得索力： ㈤ - ● 丁-掣n砰一掣1． 式中 Z——拉索的长度。 ’ 当忽略拉索的抗弯刚度的影响时，式(6)可以简化为： 丁：—4mFl2砰 ‘(7) n。 式(7)简洁明了且为线性方程，方便数据的处理，在实际工程中应用很广：由于在建 立斜拉索的自由振动方程时，忽略了索的弯曲刚度以及拉索由于重力作用而产生的垂度。 应用公式(7)时，对索力测量会造成一定的误差。在工程上常加一个系数来修正误差的影 响。 因为基频振动在拉索的中央有最大振幅，而高次振动在拉索的两端有最大振幅。但受 测量条件所限，传感器不可能安装在拉索的中部，只能安装在靠近桥面的一端，测量所得 的信号几乎都为高次谐振波，低阶的成分很少。直接利用低阶的频率来计算索力很困难， 通常是利用各高次谐振峰来推算桥索振动基频。 一。 ． 图1是2006年