[发明专利]基于线性模型的振动法拉索索力测量方法

摘要

基于线性模型的振动法拉索索力测量方法，属于结构工程技术领域。解决了现有技术中基于特定物理模型假设的索力测试方法难以对多种拉索索力统一识别，不同的测量方法的参数定义不同，混合使用操作困难，影响测量精度的问题。在2级拉力水平下张拉拉索，在每级应力水平下使用加速度传感器测量环境激励或人工激励作用下加速度信号，将其转换为自功率频谱图。将2级拉力水平下各阶频率与拉力代入线性模型，识别每阶频率对应的线性模型系数，实现模型参数识别。由识别后的线性模型和各阶固有振动频率即可实现拉索索力识别。本发明可以得到精度较高的索力测量值，回避了传统振动法索力测量物理参数的识别问题，降低了索力测试中的不确定性。

主权项

一种基于线性模型的振动法拉索索力测量方法，其特征在于：在桥梁调索施工中记录待测拉索的2级或以上的张拉力，并测试所述待测拉索的相应受力水平下振动频率，从而识别线性模型的系数以确定线性模型；在运营阶段测试待测拉索的振动频率，利用所确定的线性模型识别待测拉索的索力；所述方法的实现过程为：步骤一、根据设计资料，确定待测拉索的设计索力的范围为[Tmin,Tmax]；步骤二、在调索施工过程中，在[Tmin,Tmax]范围内施加不同的张拉力下，分别标定待测拉索的索力Ti与其对应的m阶振动频率fi1…fim数据，标定次数为2次或以上；下角标i用于区分不同的张拉力；步骤三、根据待测拉索的索力Ti与其对应的m阶振动频率fi1…fim数据拟合线性模型的系数线性模型的表达式为T^k=A^k(fkk)2+B^k---(1)]]>表示通过fk估计的索力值，fk表示第k阶振动频率；带下角标i表示测量数据，没带下角标i表示通式；步骤四、计算索力Ti与的线性相关系数ρk；ρk=Cov(Ti,fik2k2)D(Ti)D(fik2k2)---(2)]]>式中，Cov(·)为统计学中的协方差函数，将向量Ti与做为随机变量，计算其协方差；D(·)为统计学中的方差函数，计算Ti与的方差；步骤五、拟合系数若线性相关系数ρk>0.95则Ti与存在显著线性关系，式(1)表达的线性模型成立，通过最小二乘法乘拟合确定系数B^k=Cov(Ti,fik2k2)D(Ti)]]>A^k=E(Ti)-E(fik2k2)B^k]]>式中，E(·)为统计学中的期望函数；步骤六、在桥梁运营阶段测试待测拉索的振动频率f1…fm；步骤七、将获得的振动频率f1…fm、已经确定的系数代入线性模型中，得到m个索力估计值：T^k=A^k(fkk)2+B^k,k=1...m;]]>步骤八、取均值可以得到的识别索力数值：