[发明专利]基于全索系索力测试和误差自适应分析的损伤判定方法

说明书

本发明基于全索系索力测试和误差自适应分析的损伤判定方法是用于测量预应力钢结构中的预应力拉索索力，并通过对全索系拉索索力测试误差的自适应分析确定可能损伤的拉索及其位置，它包括：放置激光测速仪；用激光测速仪测量该拉索待测点P的速度；计算出拉索的索力；计算出整个预应力钢结构内所有的拉索之间的索力；分析测试索力的误差并且找出可能出现损伤的拉索其相连接拉杆，本发明的方法可同时获取面内竖向与面外横向的拉索动力响应特征，获得自验证的更为准确的索力分析结果，并根据全索系的索力误差自适应分析，确定索系中可能出现损伤的拉索及其位置，为复杂繁杂的预应力钢结构索力测试与损伤判别提供有效依据。

技术领域：

本发明涉及预应力拉索索力损伤判定领域，尤其是采用非接触测试方法对全索系进行拉索动力测试并根据测试结果进行损伤判定的方法。

背景技术：

预应力筋索在斜拉桥、悬索桥、空间预应力钢结构等大跨度结构中应用广泛，预应力拉索作为结构中的最主要支撑构件，具有高应力高应变能的特征，局部的拉索或其支撑构件损伤或断裂，会造成整个预应力拉索体系乃至全结构体系的内力重分布，甚至可能引发连续倒塌。因此，在役拉索的损伤判别与定位，一直是工程和科研界关注的重点问题。

对于空间大跨度钢结构，由于拉索数量大且多位于屋顶高度位置，使用现有的有线测试手段，需要接触式安装传感器和采集仪，人员和设备需求高，逐一测试工作量庞大，难以实现索系的全范围测试。另一方面，现有的损伤识别分析方法多从构件层面出发，分析单一构件的损伤状态，难以应用于预应力索系这种大范围的结构体系的损伤定位和判别。

《世界桥梁》杂志2019年第47卷第3期发表的文章《基于雷达的斜拉索索力非接触遥测技术研究》，和《大桥养护与运营》杂志2020年第4期发表的文章《桃夭门大桥上的非接触式斜拉索索力测试》中，采用雷达非接触设备对桥梁的斜拉索进行非接触测试。

但已有的非接触测试技术仍停留在二维平面，测试分析方法仍有局限性，无法保证测试索力结果的正确性且无法进行损伤分析与定位。

发明内容

基于此，本发明提出了一种基于全索系动力非接触测试和误差自适应分析的拉索损伤定位与判别方法，采用非接触激光测速设备进行预应力索系全范围的空间测试，得到拉索的三维振动特性，基于面内竖向与面外横向索力分析结果的索力误差开展自适应分析，确定拉索索误差的极限范围，从而确定超出极限范围的异常拉索，实现损伤定位与判别。

为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：

本发明的一种基于全索系索力测试和误差自适应分析的损伤判定方法，该方法是用于测量预应力钢结构中的预应力拉索索力，并通过索力的误差自适应分析判别可能出现损伤的拉索及其位置,在该拉索两端的约束点B和B’之间至少有两根拉杆，上述拉杆在竖直方向上拉伸该拉索，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(a)、放置激光测速仪

在通过该待测的拉索的竖直测点平面S外的任意位置设置激光测速仪，使得该激光测速仪所处的激光测速点A与测点平面S内两根拉杆之间的拉索待测点P之间的距离在激光测速仪的量程范围之内，拉索待测点P位于两根拉杆之间待测拉索上的任意点；

(b)、用激光测速仪测量该拉索待测点P的速度

在一个采样时长内，用激光测速仪实时测量测点平面S内拉索待测点P的速度，并画出该拉索待测点P的速度与时间的曲线；

(c)、计算出各拉索的索力的误差率R_i

通过傅里叶变化，将步骤(b)的速度与时间的曲线转换为速度与频率的曲线，在速度与频率的曲线中，找出该根拉索的第一阶频率f_i和第二阶频率f_i，根据以下公式计算该拉索的索力：