[发明专利]一种用多频率法测量多跨钢拉索索力的方法

摘要

本发明涉及一种用多频率法测量多跨钢拉索索力的方法，其实施过程为采集时域振动信号，通过快速傅里叶变换与频谱分析，获得通过n+1阶自振频率，然后建立带撑杆索结构振动模型的频率特征方程，根据频率特征方程建立最小二乘法优化目标函数，将计算得到的n+1阶自振频率带入目标函数，得到索力和撑杆约束刚度。本方法解决了传统的动测法不能用于带撑杆索索力的检测的问题，具有技术实施过程简单方便，索力测量精度高等优点。可广泛应用于预应力钢结构施工期带撑杆拉索索力测量以及工程安全维护过程各种约束索索力测量。

主权项

1.一种用多频率法测量多跨钢拉索索力的方法，其特征在于：步骤如下：第一步，在拉索撑杆分割各跨拉索索段竖向布置加速度传感器，在各跨竖向分别敲击激励，分组采集振动信号；第二步，将采集振动信号通过快速傅里叶变换和频谱分析，计算n+1个自振频率ω_i，i＝1，2，3…；第三步，建立n跨带撑杆索结构振动模型的频率特征方程，或f(E′I，m，ω_i，T，k₁，k₂，…，k_n)＝0，i＝1，2，3…其中，刚度系数非零元素有Z11=K11(1)]]>Z12=K12(1)]]>Z21=K21(1)]]>Z22=K22(1)+K11(2)]]>Z23=K12(2)]]>Z32=K21(2)]]>Z22=K22(2)+K11(3)]]>…Z(n-1)n=K12(n-1)]]>Zn(n-1)=K21(n-1)]]>Znn=K22(n-1)]]>刚度系数右上角括号内数字表示为跨数，单元刚度系数分别为：K₁₁＝K₂₂＝i′D；K₂₁＝K₁₂＝i′E其中：为索的线刚度D=1Π(β*2+γ*2)(β*sinγ*chβ*-γ*cosγ*shβ*)]]>E=1Π(β*2+γ*2)(γ*shβ*-β*sinγ*)]]>∏＝2β^*γ^*(1-cosγ^*chβ^*)+(β^*2-γ^*2)shβ^*sinγ^*β^*＝βl，γ^*＝γl，γ=(λ4+α44)1/2+α22,]]>β=(λ4+α44)1/2-α22]]>α2=-TE′I,]]>λ4=ω2mE′I]]>其中，k₁，k₂...，k_n为撑杆约束刚度，E′I为索的弯曲模量，ω为索的振动圆频率，m为索的线密度，l是索长，T为拉索索力；第四步，建立最小二乘法优化目标函数，f_obj＝Min{∑|f(EI，m，ω_i，T，k₁，k₂，...，k_n)|}，通过将步骤二中获得的n+1个采集频率ω_i代入目标函数，求解获得索力T和n个约束刚度k₁，k₂，...，k_n；第五步，通过索力条件判定机制确定最终识别的索力值。