[发明专利]一种索力振动检测方法及其检测设备

说明书

技术领域

本发明涉及缆索张力检测的技术领域。

背景技术

索桥由于其具有结构简洁、跨度大、空气动力稳定性好和轻便、美观等诸多优点，成为当代桥梁建设的重要形式。近40年来，全世界修建了300余座大型斜拉桥，而中国已建成30多座这类桥梁。

索是这类桥梁的重要组成部分和主要承力构件，其新旧索的张力测量已成为评价其可靠性和承载状态的主要依据，因此索力检测技术和检测系统的研究已引起相关领域极大的关注，具有重大的实用价值和国民经济意义。

传统的索力检测方法主要有油压表法、力传感器法、磁通量法和三点弯曲法等，这些方法基本仅适用于新建桥索的索力测试，并且也都很难适用于近代索结构测量。

近年来，振动频率法以其方便实用和精度高、测量可靠等优点而被工程界普遍采用。目前，国内外的振动法检测系统和技术主要有两类：一类是通过直接测量索的基频，然后再借助“弦”振动的“张力——基频”关系求取索的张力。该方法在实际测量中，由于近代传感与检测技术的限制，基频很难准确测定，致使之常常无法实现测量；另一类方法是“频差法”，它是基于弦振动的相邻两阶主频之差等于基频的原理，利用相邻两主频之差间接识别基频，再通过弦的张力与基频之关系求得索的张力。可见，以上两类方法均是基于没有抗弯刚度的“弦的振动模型”建立的。对于实际的近代桥索，特别是“短索”，它们不仅具备抗弯刚度，而且是不可忽略的，这从根本上动摇了以上方法的适用性和科学性。

以上所谓的“长索”与“短索”，不是几何意义上的概念，而是力学本构意义上的“弦”和“梁”振动模型。

发明内容

本发明目的是提供一种检测效果好、使用范围广、且不受使用条件限制，结构简单，功耗低的索力振动检测方法及其检测设备。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明一种索力振动检测方法，其特征在于：

第一步，在索桥的缆索上设置传感器采集数据；

第二步，对第一步采集的数据进行FFT分析；

第三步，对第二步的FFT分析结果进行长索判断，若判断为是则进行长索索力计算，并将结果储存在存储器内；若判断为否，则执行下一步；

第四步，对第二步的FFT分析结果进行短索判断，若判断为是则进行短索索力计算，并将结果存储在存储器内，若判断为否，则返回第一步重新采集数据。

本发明对长索的判断按照下面公式进行：

各阶相邻主频之频差Δf_i均应相等并且都等于基频值

即Δf_i＝f_1长  i＝1……10

其中Δf_i为各相邻主频之差，f_1长为长索的基频值。

本发明对长索索力的计算按照下面的公式进行：

S_长＝4ρ_长Δf_i²L_长²

其中：S_长为长索索力；L_长为长索的长度；ρ_长为长索的线密度；Δf_i为各相邻主频之差。

本发明对短索的判断按照下面公式进行：F_i短²＝(6f_i+1短²-f_i+3短²)/50；

其中f_i短为各阶的主频，i＝1、2、3、4、5、6、7。

本发明对短索索力的计算按照下面公式进行：

S_短＝(6f_i短²-f_i+3短²)ρ_短L_短²

其中S_短为短索索力；L_短为短索的长度；ρ_短为短索的线密度。