一种基于参数传递的频率法索力测量方法技术

本发明专利技术一种基于参数传递的频率法索力测量方法属于土木工程技术领域；本发明专利技术方法为对同种型号的若干根拉索分别进行两级张拉，在两级拉力水平下识别出拉索的各阶振动频率；分别对每根拉索建立各阶线性模型，求得每根索各阶线性回归系数，并以此为基础，进行一些列运算，得到一个适用于各阶的参数，再利用所述参数与等代铰接梁长度和抗弯刚度之间的关系，分别求得各阶适用的等代铰接梁长度和抗弯刚度；通过对等代铰接梁长度和索长进行线性回归，求得等代铰接梁长度和索长的线性表达式，将该表达式代替原等代铰接索力计算公式中的等代铰接梁长度，即可实现同种型号的任意拉索均可以使用该等代铰接梁公式进行索力计算。

【技术实现步骤摘要】
一种基于参数传递的频率法索力测量方法
本专利技术一种基于参数传递的频率法索力测量方法属于土木工程

技术介绍
索体系桥梁主要通过拉索进行力的传递和分配，拉索是索体系桥梁的主要受力构件。拉索索力是索体系桥梁设计的重要参数之一，也是桥梁施工控制以及评估桥梁正常使用状态的重要指标。索力测定的准确性受多种因素影响，如拉索长度、线密度、抗弯刚度、边界条件以及实测频率等。为了提高拉索索力的测试精度，业已提出基于线性模型修正的等代铰接梁模型索力测量方法(专利申请号：201710253358.9)，该方法中使用的两个公式：其中，T表示索力(N)，m表示拉索线密度(kg/m)，La表示拉索各阶振型对应的等代铰接梁模型长度(m)，fk表示k阶自振频率(Hz)，EI表示索截面抗弯刚度(N·m2),π表示圆周率。其中，T表示索力(N)，An,Bn为线性回归系数，fk表示k阶自振频率(Hz)。该方法有效的解决了等代铰接梁方法对于短索的索力识别精度低、误差大的问题，同时解决了实际工程中线性模型方法由于实测频率部分频阶缺项导致无法建立所有频阶的线性模型，导致部分频阶的拉索振动频率无法用来进行索力识别的问题。但上述方法在实际工程应用中仍然存在一些问题：第一、该方法只能对一根固定的拉索进行张拉标定后方可获取这根拉索的等代铰接梁参数La，进而准确的预测这根拉索的索力。若想对其他与该拉索同种型号的拉索进行索力预测，都需要对每根拉索进行两级张拉标定才能获取每根拉索的等代铰接梁参数La，进而对每根拉索进行索力预测。该方法中的参数La不具备在同种型号拉索之间的传递性。第二、该等代铰接梁索力计算方法中所采用的参数EI为拉索的名义抗弯刚度，即根据与拉索截面面积之和相同的实心钢柱计算的抗弯刚度，但是在实际工程中，拉索是由若干股钢丝束拧制而成且外包有PE保护层，因此该名义抗弯刚度与拉索实际抗弯刚度明显有差异，直接使用名义抗弯刚度EI会给索力测量带来一定的误差。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术公开了一种基于参数传递的频率法索力测量方法，该方法能够实现对该型号的两根拉索进行张拉标定后，该同种型号的任意拉索均可以使用该等代铰接梁公式进行索力计算。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于参数传递的频率法索力测量方法，包括以下步骤：步骤a、在施工张拉过程中，对同种型号的两根或多根拉索施加多级索力Tij，其中，i表示拉索编号、j表示索力分级，分别标定待测拉索的索力Tij和与索力Tij对应的k阶振动频率fijk数据，其中，k表示频阶；步骤b、按照如下公式，拟合Tij关于的锚固前线性回归系数Aik和Bik：其中，Aik和Bik表示第i根拉索与k阶振动频率fijk对应的线性回归系数；步骤c、对该拉索各阶系数Aik×k2和Bik/k2取均值，得到一个适用于各阶的稳定系数步骤d、根据线性模型与等代铰接梁模型中与LDi关系，求得各阶的等代铰接梁长度LDi其中，m表示拉索线密度，单位kg/m，LDi表示第i个拉索等代铰接梁模型长度，单位m；步骤e、对LDi和L0i进行线性回归，求得LDi和L0i的关系：LDi＝aL0i+b步骤f、根据线性模型与等代铰接梁模型中与EIi关系，求得一个各阶适用的抗弯刚度EI′i：步骤g、求EI′i的均值步骤h、按照如下公式，更新等代铰接梁模型公式：步骤i、在桥梁后续运营及加固阶段，测试该型号拉索在索力T下的振动频率f1'，f2'，...，fn'；步骤j、将步骤i获得的振动频率f1'，f2'，...，fn'带入到步骤h中的公式中，计算各阶振动频率对应的索力值Tk；步骤k、对步骤j得到的Tk取平均值，即为该拉索的索力估计值。有益效果：本专利技术方法为对同种型号的若干根拉索分别进行两级张拉，在两级拉力水平下识别出拉索的各阶振动频率。分别对每根拉索建立各阶线性模型，求得每根索各阶线性回归系数Ak和Bk，对该拉索各阶系数Ak×k2、Bk/k2取均值，得到一个适用于各阶的根据线性模型与等代铰接梁模型中与LD关系，求得一个各阶适用的等代铰接梁长度LD；根据线性模型与等代铰接梁模型中与EI关系，求得一个各阶适用的抗弯刚度EI′；通过对等代铰接梁长度LD和索长L0进行线性回归，求得LD-L0的线性表达式，将该表达式代替原等代铰接索力计算公式中的La，即可实现同种型号的任意拉索均可以使用该等代铰接梁公式进行索力计算。具体实施方式下面对本专利技术具体实施方式作进一步详细描述。在本实施例中，对型号为PES7-109的拉索进行张拉测试试验，以详细说明本专利技术方法的步骤。其中，一些重要的实验参数如下：索1长l＝52.92m，索2长l＝53.2m线密度m＝44kg/m，截面积A＝5349mm2，极限索力Tlim＝8993kN，这算抗弯刚度EI＝455.37kN·m。本实施例的基于参数传递的频率法索力测量方法，包括以下步骤：步骤a、在施工张拉过程中，对同种型号的两根或多根拉索施加多级索力Tij，其中，i表示拉索编号、j表示索力分级，分别标定待测拉索的索力Tij和与索力Tij对应的k阶振动频率fijk数据，其中，k表示频阶；在本实施例中，对两根拉索分别施加两级索力，得到的振动频率数据如下表所示：表1第一根拉索的索力与振动频率数据表表2第二根拉索的索力与振动频率数据表步骤b、按照如下公式，拟合Tij关于的锚固前线性回归系数Aik和Bik：其中，Aik和Bik表示第i根拉索与k阶振动频率fijk对应的线性回归系数；将表1和表2的振动频率带入上式，得到线性回归系数如表3所示：表3线性回归系数表步骤c、对该拉索各阶系数Aik×k2和Bik/k2取均值，得到一个适用于各阶的稳定系数在本实施例中，计算得到的Aik×k2和Bik/k2如下表所示：表4线性模型系数接下来对Aik×k2和Bik/k2取均值，得到的结果为：步骤d、根据线性模型与等代铰接梁模型中与LDi关系，求得各阶的等代铰接梁长度LDi其中，m表示拉索线密度，单位kg/m，LDi表示第i个拉索等代铰接梁模型长度，单位m；将和带入到上式，得到：LD1＝54.9mLD2＝55.3m步骤e、对LDi和L0i进行线性回归，求得LDi和L0i的关系：LDi＝aL0i+b将LD1＝54.9m，LD2＝55.3m，L01＝52.9和L02＝53.4带入到上式，有：并且能够得到：a＝1.06b＝-1.2步骤f、根据线性模型与等代铰接梁模型中与EIi关系，求得一个各阶适用的抗弯刚度EI′i：将LD1＝54.9m和LD2＝55.3m代入上式，得到：EI′1＝1532.72kN·mEI′2＝1103.29kN·m步骤g、求EI′i的均值在本实施中，EIi的均值为步骤h、按照如下公式，更新等代铰接梁模型公式：步骤i、在桥梁后续运营及加固阶段，测试该型号拉索在索力T下的振动频率f1'，f2'，...，fn'；在本实施例中，索力T＝1552，得到的结果如下表所示：表5在索力T下选取的5阶振动频率步骤j、将步骤i获得的振动频率f1'，f2'，...，fn'带入到步骤h中的公式中，计算各阶振动频率对应的索力值Tk；在本实施例中，得到的索力值如下表所示：表6索力T下得到的与各阶振动频率对应的索力计算值步骤k、对步骤j得到的Tk取平均值，即为该拉索的索力估计值；在本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于参数传递的频率法索力测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、在施工张拉过程中，对同种型号的两根或多根拉索施加多级索力Tij，其中，i表示拉索编号、j表示索力分级，分别标定待测拉索的索力Tij和与索力Tij对应的k阶振动频率fijk数据，其中，k表示频阶；步骤b、按照如下公式，拟合Tij关于

【技术特征摘要】
1.一种基于参数传递的频率法索力测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、在施工张拉过程中，对同种型号的两根或多根拉索施加多级索力Tij，其中，i表示拉索编号、j表示索力分级，分别标定待测拉索的索力Tij和与索力Tij对应的k阶振动频率fijk数据，其中，k表示频阶；步骤b、按照如下公式，拟合Tij关于的锚固前线性回归系数Aik和Bik：其中，Aik和Bik表示第i根拉索与k阶振动频率fijk对应的线性回归系数；步骤c、对该拉索各阶系数Aik×k2和Bik/k2取均值，得到一个适用于各阶的稳定系数步骤d、根据线性模型与等代铰接梁模型中与LDi关系，求得各阶的等代铰接梁长度LDi其中，m表...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大军，王建飞，曾森，陈少峰，
申请(专利权)人：哈尔滨开博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23