[发明专利]一种拱桥吊杆索力计算方法及装置

说明书

本发明涉及一种拱桥吊杆索力计算方法、装置及计算机存储介质，其中方法包括以下步骤：针对待测拱桥建立全桥有限元模型；根据所述全桥有限元模型建立吊杆所受振动激励的频率与吊杆的索力之间的关系模型；获取待测拱桥在不同多阶实验频率下的索力值；根据不同多阶实验频率对应的索力值对所述关系模型进行拟合，得到索力计算公式；根据所述索力计算公式计算待测拱桥的索力值。本发明提供的吊杆索力计算方法适用于不同类型的拱桥吊杆，计算误差小。

技术领域

本发明涉及桥梁安全监测技术领域，尤其涉及一种拱桥吊杆索力计算方法、装置及计算机存储介质。

背景技术

由于拱桥吊杆在运营过程中，受多种因素影响，往往会发生桥梁线性变化、吊杆索力重分布的现象，通过频率法测量吊杆基频间接获得拱桥吊杆索力是现在针对于运营期拱桥监控中较为常见的手段之一，测量手段与过程较于压力表法、压力传感器法和磁通量法等都更为简洁迅速，并且可多次重复测量，单次成本较低。

然而早期的频率与索力间的函数关系主要是以斜拉桥的拉索模型建立，斜拉桥的拉索与拱桥吊杆对比，存在长细比大、具有一定垂度等特点，根据前人分别所推导出的基于弦模型和梁模型的吊杆固有频率和长细比关系作出对应的曲线，可以发现长细比越小时，吊杆本身受边界条件的影响越大，加之吊杆端部通常设置有锚箱、导管和减震器，安装锚固时易出现位置偏差挤压减震器，所以拱桥吊杆的频率-索力计算公式需要考虑的情况较为复杂，不同的拱桥桥型，如中承式拱桥、下承式拱桥等，适用的吊杆索力实用经验公式有所不同，且会产生至少5%以上的误差率，不能较好满足工程需求。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种拱桥吊杆索力计算方法、装置及计算机存储介质，用以解决基于斜拉桥建立的频率索力关系模型不适用于拱桥，且采用同一模型计算不同类型拱桥吊杆索力误差率较大的问题。

本发明提供一种拱桥吊杆索力计算方法，包括以下步骤：

针对待测拱桥建立全桥有限元模型；

根据所述全桥有限元模型建立吊杆所受振动激励的频率与吊杆的索力之间的关系模型；

获取待测拱桥在不同多阶实验频率下的索力值；

根据不同多阶实验频率对应的索力值对所述关系模型进行拟合，得到索力计算公式；

根据所述索力计算公式计算待测拱桥的索力值。

进一步的，根据所述全桥有限元模型建立吊杆所受振动激励的频率与吊杆的索力之间的关系模型，具体为：

其中，T为吊杆的索力，a、b、c均为待定系数，m为吊杆线密度，为吊杆所受振动激励的n阶频率，/为吊杆长度。

进一步的，根据所述全桥有限元模型建立吊杆所受振动激励的频率与吊杆的索力之间的关系模型，还包括：

在吊杆的长细比大于设定比值，且频率实验的减震器、横梁以及拱肋的等效质量小于设定值时，对所述关系模型进行简化：

。

进一步的，根据不同多阶实验频率对应的索力值对所述关系模型进行拟合，得到索力计算公式，具体为：

将多阶实验频率对应的索力值分别代入所述关系模型，确定所述待定系数a、b、c，得到所述索力计算公式。

进一步的，根据所述索力计算公式计算待测拱桥的索力值，具体为：

计算吊杆长度，将所述吊杆长度代入所述索力计算公式，得到待测拱桥的索力值。

进一步的，计算吊杆长度，具体为：

获取吊杆的理论长度，根据吊杆的安装状态对所述理论长度进行修正，得到所述吊杆长度。