CN108871645B - 一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法 - Google Patents

一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108871645B
CN108871645B CN201810424814.6A CN201810424814A CN108871645B CN 108871645 B CN108871645 B CN 108871645B CN 201810424814 A CN201810424814 A CN 201810424814A CN 108871645 B CN108871645 B CN 108871645B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cable
linear
force
cable force
coefficient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810424814.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108871645A (zh
Inventor
曾森
王建飞
李大军
陈少峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Bo Technology Co Ltd
Original Assignee
Harbin Bo Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Bo Technology Co Ltd filed Critical Harbin Bo Technology Co Ltd
Priority to CN201810424814.6A priority Critical patent/CN108871645B/zh
Publication of CN108871645A publication Critical patent/CN108871645A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108871645B publication Critical patent/CN108871645B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G01L5/042—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands by measuring vibrational characteristics of the flexible member

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法，属于土木工程技术领域；本发明方法包括步骤a、标定待测拉索的索力Tij和与索力Tij对应的k阶振动频率；步骤b、分别拟合每根拉索的Tij关于
Figure DDA0001650396750000011
的线性回归系数；步骤c、将已标定拉索之间的系数进行线性拟合，步骤d、拟合得到Aik对Li的线性回归系数；步骤e、将步骤d中得出线性回归系数带入到线性模型中，得到该种型号的拉索的索力计算公式；步骤f、试任意长度的该同种型号的待测拉索的振动频率；步骤g、将步骤f获得的频率fi1'...fik'...fin'带入到步骤e的公式中即可计算该同种型号的任意拉索的索力。本发明解决了因线性模型索力测量方法需对每根拉索都进行两级张拉进而严重限制了该方法的使用范围的问题。

Description

一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法
技术领域
本发明涉及一种振动法拉索索力测量方法，属于土木工程技术领域。
背景技术
索体系桥梁主要通过拉索进行力的传递和分配，拉索是索体系桥梁的主要受力构件。拉索索力是索体系桥梁设计的重要参数之一，也是桥梁施工控制以及评估桥梁正常使用状态的重要指标。索力测定的准确性受多种因素影响，如拉索长度、线密度、抗弯刚度、边界条件以及实测频率等。
为了提高拉索索力的测试精度，现有专利“基于线性模型的振动法拉索索力测量方法”，专利申请号为：201510357998.5，提出了基于线性模型的振动法测量拉索索力，其核心公式为：
Figure BDA0001650396740000011
上式中，T表示索力(N)，Ak和Bk均为线性回归系数，fk同样表示k阶自振频率(Hz)。
该方法有效的解决了实际工程中由于拉索长度、抗弯刚度、边界条件、质量等参数无法准确获取的问题，使得拉索振动法索力测试方法的精度和实用性得到了极大的提升。
但上述方法在实际工程应用中仍然存在一些问题：由该拉索的建立的线性模型只能测量该拉索的索力，无法应用于其他同种型号的拉索，若想对其他与该拉索同种型号的拉索进行索力预测，都需要对每根拉索进行两级张拉标定才能获取每根拉索的线性模型，进而对每根拉索进行索力预测，而在实际工程中，对每根拉索进行两级张拉严重限制了该方法的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法，原理是通过对两根或两根以上相同型号的拉索进行两级张拉标定，分别建立两根拉索的索力测试线性模型，通过观察两根线性模型中线性回归系数Ak、Bk关于索长L的关系，进而建立起该类型拉索线性模型中线性回归系数Ak、Bk关于索长L的函数关系，实现同种型号拉索线性模型的系数传递，实现通过对同类型的两根或两根以上拉索的张拉标定，建立起该类型拉索都适用的线性模型索力测量方法。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
本发明方法为对同种型号的若干根拉索(两根或以上)分别进行两级张拉，在两级拉力水平下使用加速度传感器测量该拉索在环境激励或人工激励作用下加速度信号，将其转换为频谱图，在图中识别出拉索的各阶振动频率。分别对每根拉索建立各阶线性模型，求得每根索各阶线性回归系数Ak、Bk，分别建立关于Ak、Bk关于索长的模型Ak＝a1L2+b1、
Figure BDA0001650396740000021
通过已标定拉索的线性模型系数Ak、Bk与索长L的关系拟合得到系数a1、b1、a2、b2，进而得到该类型拉索都适用的线性模型索力测量公式。
所述方法的具体实现过程为：
步骤a、在施工张拉过程中，对同种型号的若干根拉索(两根或以上)施加多级索力Tij(i表示拉索编号、j表示索力分级)，分别标定待测拉索的索力Tij和与索力Tij对应的k阶振动频率fi11、fi12、...、fijk(i表示拉索编号、j表示索力分级、k表示频阶)数据；
步骤b、按照如下公式，分别拟合每根拉索的Tij关于
Figure BDA0001650396740000022
的线性回归系数：
Figure BDA0001650396740000023
其中，Aik和Bik表示第i根拉索与k阶振动频率fijk对应的线性回归系数；
步骤c、将上述已标定拉索之间的系数Aik对Li 2进行线性拟合、系数Bik对
Figure BDA0001650396740000024
进行线性拟合:
Aik＝a1kLi 2+b1k
Figure BDA0001650396740000025
步骤d、拟合得到Aik对Li 2的线性回归系数a1k、b1k，以及Bik对
Figure BDA0001650396740000026
的线性回归系数a2k、b2k；
步骤e、将步骤d中得出线性回归系数带入到线性模型中，即可得到该种型号的拉索的索力计算公式：
Figure BDA0001650396740000027
步骤f、测试任意长度的该同种型号的待测拉索的振动频率fi1'...fik'...fin'；
步骤g、将步骤f获得的频率fi1'...fik'...fin'带入到步骤e的公式中即可计算该同种型号的任意拉索的索力。
本发明的有益效果是：
本发明方法为对同种型号的若干根拉索(两根或以上)分别进行两级张拉，在两级拉力水平下使用加速度传感器测量该拉索在环境激励或人工激励作用下加速度信号，将其转换为频谱图，在图中识别出拉索的各阶振动频率。分别对每根拉索建立各阶线性模型，求得每根索各阶线性回归系数Ak、Bk。分别建立关于Ak、Bk关于索长的模型Ak＝a1L2+b1、
Figure BDA0001650396740000031
通过已标定拉索的线性模型系数Ak、Bk与索长L的关系拟合得到系数a1、b1、a2、b2，进而得到该类型拉索都适用的线性模型索力测量公式。
本发明一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法可以根据已标定拉索之间的系数Aik对Li 2进行线性拟合得到精度较高的索力测量值，解决了因线性模型索力测量方法需对每根拉索都进行两级张拉进而严重限制了该方法的使用范围的问题。
具体实施方式
下面以一根型号PES 7-139的拉索的张拉测试试验为例，对本方法进行进一步详细说明。
拉索两端通过数控千斤顶加载张拉力。本例拉索为PES 7-139型，间隙及外部由聚乙烯(PE)包裹。索1长l＝68.03m，索2长l＝53.608m线密度m＝42kg/m，截面积A＝5349mm2，极限索力Tlim＝8993kN，这算抗弯刚度EI＝455.37kN·m。
根据以上试验资料，对本方法的实施效果进行验证。
步骤a、在施工张拉过程中，对同种型号的索1、索2施加两级索力，分别标定待测拉索的索力Tij和与索力Tij对应的k阶振动频率fi11、fi12、...、fijk(i表示拉索编号、j表示索力分级、k表示频阶)数据；
测量两索索力值T及其对应的5阶频率。
表1标定索1索力与振动频率fk
Figure BDA0001650396740000032
Figure BDA0001650396740000041
表2标定索2索力与振动频率fk
Figure BDA0001650396740000042
步骤b、按照如下公式，分别拟合两根拉索的Tij关于
Figure BDA0001650396740000043
的线性回归系数：
其中，Aik和Bik表示第i根拉索与k阶振动频率fijk对应的线性回归系数代入表1、表2数据得到系数如表3：
表3两索线性模型系数
步骤c、将上述已标定拉索之间的系数Aik对Li 2进行线性拟合、系数Bik对
Figure BDA0001650396740000046
进行线性拟合:
A1k＝a1kL2 1+b1k
A2k＝a1kL2 2+b1k
Figure BDA0001650396740000047
Figure BDA0001650396740000048
步骤d、拟合得到Aik对Li 2的线性回归系数a1k、b1k，以及Bik对
Figure BDA0001650396740000051
的线性回归系数a2k、b2k。
表4参数a1k、b1k、a2k、b2k
Figure BDA0001650396740000052
步骤e、将步骤d中得出线性回归系数带入到线性模型中，即可得到该种型号的拉索的索力计算公式：
Figure BDA0001650396740000053
步骤f、选取另外两根拉索在索力作用下，长度分别为64.91m、56.336m测量其振动频率，结果如表5。
表5该索标定T1、T2下选取5阶频率
Figure BDA0001650396740000054
步骤g、将上一步获得的频率带入到步骤e中计算各阶频率对应索力值。
采用该方法得到的索力测量值与索力真实值的误差对比结果见表6。
表6索力测量值与真实值对比
Figure BDA0001650396740000055
表7索力测量值与真实值误差分析
Figure BDA0001650396740000061
由此可以看出，一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法，根据已标定拉索之间的系数Aik对Li 2进行线性拟合得到的索力测量值误差更小，且计算的索力识别值与真实值偏差很小。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、在施工张拉过程中，对同种型号的若干根拉索施加多级索力Tij，分别标定待测拉索的索力Tij和与索力Tij对应的k阶振动频率fi11、fi12、…、fijk数据；其中，i表示拉索编号、j表示索力分级、k表示频阶；
步骤b、分别拟合每根待测拉索的索力Tij关于
Figure FDA0002304192940000011
的线性回归系数，拟合所使用的线性模型为
Figure FDA0002304192940000012
其中，Aik和Bik为已标定拉索之间的线性模型系数：
步骤c、将上述已标定拉索之间的线性模型系数Aik对Li 2进行线性拟合、系数Bik对
Figure FDA0002304192940000013
进行线性拟合:
Aik＝a1kLi 2+b1k
Figure FDA0002304192940000014
式中，Aik、Bik为已标定拉索之间的线性模型系数，Li为第i个拉索的索长
步骤d、拟合得到Aik对Li 2的线性回归系数a1k、b1k，以及Bik对
Figure FDA0002304192940000015
的线性回归系数a2k、b2k；
步骤e、将步骤d中得出线性回归系数带入到线性模型中，即可得到该种型号的拉索的索力计算公式：
Figure FDA0002304192940000016
步骤f、测试任意长度的该同种型号的待测拉索的振动频率fi1'...fik'...fin'；
步骤g、将步骤f获得的频率fi1'...fik'...fin'带入到步骤e的公式中即可计算该同种型号的待测拉索的索力。
2.根据权利要求1所述的一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法，其特征在于，步骤b中每根待测拉索的索力Tij关于
Figure FDA0002304192940000017
的线性回归系数公式为，
Figure FDA0002304192940000018
式中，Aik和Bik表示已标定第i根拉索与k阶振动频率fijk对应的线性模型系数。
CN201810424814.6A 2018-05-04 2018-05-04 一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法 Active CN108871645B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810424814.6A CN108871645B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810424814.6A CN108871645B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108871645A CN108871645A (zh) 2018-11-23
CN108871645B true CN108871645B (zh) 2020-02-18

Family

ID=64327329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810424814.6A Active CN108871645B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108871645B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110646129B (zh) * 2019-09-12 2024-04-05 上海建工集团股份有限公司 一种电阻式拉索索力测量装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106840497A (zh) * 2016-12-31 2017-06-13 嘉兴市纳杰微电子技术有限公司 桥梁拉索拉力识别方法
CN107588879A (zh) * 2017-09-11 2018-01-16 哈尔滨工业大学 索撑桥梁索群索力振动法测量的等代铰接梁插值模型建立方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7601978B2 (en) * 2002-04-11 2009-10-13 Hamed Sari-Sarraf Fabric wrinkle evaluation
CN101893497B (zh) * 2010-06-13 2012-01-11 东南大学 测试平面索杆系索力的平面外频率法
CN101936795B (zh) * 2010-07-27 2012-05-23 同济大学 基于模态分析高精度的拉索索力测试方法
CN103728060B (zh) * 2013-12-17 2015-12-30 柳州市自动化科学研究所 钢索预应力磁通量冲激测量的方法
CN105043631B (zh) * 2015-06-25 2017-07-07 哈尔滨开博科技有限公司 基于线性模型的振动法拉索索力测量方法
CN106768574B (zh) * 2017-03-10 2019-12-20 哈尔滨开博科技有限公司 基于磁通量法修正的拉索锚固后线性模型索力测量方法
CN107462359A (zh) * 2017-08-07 2017-12-12 哈尔滨开博科技有限公司 一种基于参数传递的等代铰接梁模型索力测量方法
CN107860502B (zh) * 2017-11-02 2019-02-12 哈尔滨开博科技有限公司 一种考虑减震器影响的振动法索力测量方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106840497A (zh) * 2016-12-31 2017-06-13 嘉兴市纳杰微电子技术有限公司 桥梁拉索拉力识别方法
CN107588879A (zh) * 2017-09-11 2018-01-16 哈尔滨工业大学 索撑桥梁索群索力振动法测量的等代铰接梁插值模型建立方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108871645A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105043631B (zh) 基于线性模型的振动法拉索索力测量方法
CN106197970B (zh) 一种基于优化张紧弦模型的桥索监测方法及系统
CN106768574B (zh) 基于磁通量法修正的拉索锚固后线性模型索力测量方法
CN101893497B (zh) 测试平面索杆系索力的平面外频率法
CN101477340B (zh) 基于索力监测的索结构中索系统的递进式健康监测方法
CN106096178B (zh) 一种桥梁拉索抗弯刚度识别方法
CN108226399A (zh) 一种基于模态参数的张弦结构损伤组合识别方法
CN106500614B (zh) 一种隧道运行期变形监测预报系统及方法
CN108319767B (zh) 基于移动荷载的悬索桥吊杆受力状态评估的方法
CN107014541B (zh) 基于线性模型修正的等代铰接梁模型索力测量方法
CN105823591B (zh) 一种含复杂边界的在役拱桥短吊杆张力识别方法
CN108871645B (zh) 一种基于线性模型系数传递的拉索索力测量方法
CN108629116B (zh) 基于参数传递的线性模型索力测量方法
CN111709664A (zh) 一种基于大数据的桥梁结构安全监测管理系统
KR20080039571A (ko) 강재 케이블의 장력 시험용 표준 시편
CN107588879A (zh) 索撑桥梁索群索力振动法测量的等代铰接梁插值模型建立方法
CN107421672A (zh) 一种基于振动频率全域搜峰的加权索力计算方法
CN113468635A (zh) 一种基于振动信号和循环神经网络的斜拉索索力识别方法
CN108151943B (zh) 一种基于参数传递的频率法索力测量方法
CN104978464A (zh) 悬索桥吊索索力测定方法
CN204718785U (zh) 一种测试门把手启动力试验设备
CN114319127B (zh) 一种桥梁支撑架卸载方法
CN107328645A (zh) 薄壁杆件试验装置和试验方法
CN105157663A (zh) 一种收敛测量装置及方法
CN110686818B (zh) 一种钢绞线斜拉索索力的快速测定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant