【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑拉索结构监测，尤其是涉及一种建筑结构既有拉索索力测量方法、系统及装置。
技术介绍
1、在张弦结构和索结构中，拉索是提供结构刚度和承载力的关键构件。拉索索力直接影响结构的性能。在结构服役过程中，需要对拉索索力进行定期监测，以判断拉索自身性能和结构整体性能的变化情况。
2、目前，拉索索力主要的测量方法有：直接测量法、压力表法、频率法及磁通量法。其中，压力表法仅适用于施工张拉阶段，施工结束张拉设备撤除后无法继续测量索力，不适用于索力长期监测；直接测量法通常采用测量拉索表面应变的方式进行测量，测量装置较复杂，且仅能测量索力变化值，无法获取索力绝对值；磁通量法通过测定拉索在受力变化时拉索截面变化对应的磁通量变化来推算索力，磁通量法需要事先在相同型号的拉索上进行标定，测量设备和准备工作成本较高。
3、相较而言，频率法的成本较低，测量现场工作量较少，可直接获取索力绝对值，是目前使用较为广泛的方法。但是，频率法对建筑结构中较为短粗的拉索测量精度不佳，这是由于长度较短的拉索受其自身抗弯刚度和边界条件的影响较大。建筑结构中常用的半平行钢丝束、钢绞线等拉索是在钢丝经过绞捻后成型的，其抗弯刚度受到钢拉索的内部构造、钢丝之间绞捻形式以及钢丝之间摩擦力大小等各种影响，根据拉索截面形状直接求得的抗弯刚度往往存在较大误差，需要通过试验获取。可是，在常规试验中，拉索自身抗弯刚度也难以准确测定。因为建筑结构中索夹对拉索的约束介于铰接和刚接之间，所以难以确定其具体约束情况。因此，在建筑结构中直接采用频率法测量拉索索力还具有较
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种建筑结构既有拉索索力测量方法、系统及装置，以解决现有技术中存在的至少一种上述技术问题。
2、第一方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种建筑结构既有拉索索力测量方法，包括如下步骤：
3、步骤1、在既有拉索两端的索夹之间安装一对辅助索夹；在两辅助索夹之间的既有拉索上，安装振动频率采集装置；在两辅助索夹之间对称地设置辅助拉索，并调节辅助拉索索力至预设索力；
4、步骤2、敲击既有拉索，通过振动频率采集装置，获取既有拉索第1阶及第3阶的自振频率；基于两个阶数，从频率法理论公式中选择两端固接梁轴力与其自振频率之间的关系方程组，作为既有拉索测量索力与其自振频率之间的求解方程组，求解方程组中包括第一参数及第二参数：
5、第一参数的公式具体可以为：
6、；
7、其中，表示既有拉索抗弯刚度；表示既有拉索单位长度质量；表示两辅助索夹内侧间距；
8、第二参数的公式具体可以为：
9、；
10、步骤3、根据既有拉索的结构参数及抗弯刚度理论公式，估算既有拉索抗弯刚度初始值；基于既有拉索抗弯刚度初始值及第二参数查询表格，确定第二参数初始值的初始范围；
11、步骤4、基于第二参数初始值，分别从两个阶数的求解方程组中选择对应的方程，将两个阶数的自振频率代入至两个方程中进行联立求解，得到既有拉索测量索力当前值及第一参数；
12、步骤5、基于第一参数c及其公式，计算得到既有拉索抗弯刚度，再通过既有拉索测量索力当前值及第二参数的公式，计算得到第二参数后进行判断：若第二参数落入第二参数初始值的初始范围，则执行步骤6；若第二参数未落入第二参数初始值的初始范围，则将当前的既有拉索抗弯刚度作为既有拉索抗弯刚度初始值，执行步骤3；
13、步骤6、基于既有拉索测量索力当前值及预设索力，计算既有拉索索力，具体公式可以为：。
14、通过上述步骤，可以通过添加辅助拉索及辅助索夹的方式，创建出符合两端固接梁轴力与其自振频率之间关系方程组的计算条件，从而通过频率法中的相关方程联立求解得到既有拉索索力及既有拉索抗弯刚度。
15、在一种可行的实施方式中，所述步骤1中预设索力为不大于设计索力10%的整数值。
16、在一种可行的实施方式中，所述步骤1还包括在两辅助索夹之间的既有拉索上，安装表面应变采集装置，并在调节辅助拉索索力至预设索力后，通过表面应变采集装置，获取既有拉索的应变变化值；这样可以同步获取既有拉索在辅助拉索作用下的应变变化值。
17、在一种可行的实施方式中，所述方法还包括步骤7，基于既有拉索索力及既有拉索的应变变化值，计算既有拉索轴向刚度，具体公式可以为。
18、在一种可行的实施方式中，当所述步骤2中获取既有拉索第1阶自振频率及第3阶自振频率时，则既有拉索测量索力与其自振频率之间的求解方程组分别为：
19、；
20、。
21、第二方面，基于相同的专利技术构思，本申请还提供了一种建筑结构既有拉索索力测量系统，包括数据接收模块、数据处理模块及结果生成模块；
22、所述数据接收模块，用于接收预设索力、既有拉索第1阶及第3阶的自振频率、既有拉索抗弯刚度初始值及第二参数初始值；
23、所述数据处理模块，包括方程单元、迭代计算单元及求解单元：
24、所述方程单元，存储有既有拉索测量索力与其各个阶数自振频率之间的求解方程组、第一参数的公式、第二参数的公式及既有拉索索力的公式；
25、第一参数的公式具体可以为：
26、；
27、其中，表示既有拉索抗弯刚度；表示既有拉索单位长度质量；表示两辅助索夹内侧间距；
28、第二参数的公式具体可以为：
29、；
30、既有拉索索力的公式具体可以为：
31、；
32、所述迭代计算单元，基于既有拉索第1阶及第3阶的自振频率选择相应的求解方程组；基于第二参数初始值，分别从两个阶数的求解方程组中选择对应的方程，将两个阶数的自振频率代入至两个方程中进行联立求解，得到既有拉索测量索力当前值及第一参数；基于第一参数并调取其公式，计算得到既有拉索抗弯刚度，再通过既有拉索测量索力当前值并调取第二参数的公式，计算得到第二参数后进行判断：若第二参数落入第二参数初始值的初始范围，则将既有拉索测量索力当前值发送至求解单元；若第二参数未落入第二参数初始值的初始范围，则将当前的既有拉索抗弯刚度作为既有拉索抗弯刚度初始值，迭代计算，直至第二参数落入第二参数初始值的初始范围；
33、所述求解单元，基于既有拉索测量索力当前值及预设索力，调取既有拉索索力计算公式，计算既有拉索索力；
34、所述结果生成模块，用于将既有拉索索力及既有拉索抗弯刚度外发。
35、在一种可行的实施方式中，所述数据接收模块还用于接收既有拉索的应变变化值；所述方程单元还储存有既有拉索轴向刚度公式；所述求解单元，还基于既有拉索索力及既有拉索的应变变化值，调用既有拉索轴向刚度公式，计算既有拉索轴向刚度；所述结果生成模块，还用于将既有拉索轴向刚度外发。
36、第三方面，基于相同的专利技术构思，本申请还提供了一种建筑结构既有拉索索力测量装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种建筑结构既有拉索索力测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中预设索力为不大于设计索力10%的整数值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1还包括在两辅助索夹之间的既有拉索上，安装表面应变采集装置，并在调节辅助拉索索力至预设索力后，通过表面应变采集装置，获取既有拉索的应变变化值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤7，基于既有拉索索力及既有拉索的应变变化值，计算既有拉索轴向刚度，具体公式为。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述步骤2中获取既有拉索第1阶自振频率及第3阶自振频率时，则既有拉索测量索力与其自振频率之间的求解方程组分别为：
6.一种建筑结构既有拉索索力测量系统，其特征在于，包括数据接收模块、数据处理模块及结果生成模块；
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据接收模块还用于接收既有拉索的应变变化值；所述方程单元还储存有既有拉索轴向刚度公式；所述求解单元，还基于既有拉索索力及既有拉索的应
8.一种建筑结构既有拉索索力测量装置，其特征在于，包括处理器、存储器及总线，所述存储器存储由处理器读取的指令及数据，所述处理器用于调用所述存储器中的指令及数据，以执行如权利要求1~5中任一所述的方法，所述总线连接各功能部件用于传送信息。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括辅助索夹、辅助拉索及振动传感器；
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括应变传感器，沿既有拉索的轴向粘贴于两辅助索夹之间的既有拉索上。
...【技术特征摘要】
1.一种建筑结构既有拉索索力测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中预设索力为不大于设计索力10%的整数值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1还包括在两辅助索夹之间的既有拉索上，安装表面应变采集装置，并在调节辅助拉索索力至预设索力后，通过表面应变采集装置，获取既有拉索的应变变化值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤7，基于既有拉索索力及既有拉索的应变变化值，计算既有拉索轴向刚度，具体公式为。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述步骤2中获取既有拉索第1阶自振频率及第3阶自振频率时，则既有拉索测量索力与其自振频率之间的求解方程组分别为：
6.一种建筑结构既有拉索索力测量系统，其特征在于，包括数据接收模块、数据处理模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：马青，王建烁，陈志华，张泽宇，王月栋，郑明召，刘洁，曾立静，孙鸿敏，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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