CN112254858A - 一种斜拉索索力试探测试法 - Google Patents

一种斜拉索索力试探测试法 Download PDF

Info

Publication number
CN112254858A
CN112254858A CN202010966866.3A CN202010966866A CN112254858A CN 112254858 A CN112254858 A CN 112254858A CN 202010966866 A CN202010966866 A CN 202010966866A CN 112254858 A CN112254858 A CN 112254858A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cable
frequency
force
cable force
inhaul
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.)
Pending
Application number
CN202010966866.3A
Other languages
English (en)
Inventor
肖军
霰建平
李松
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.)
CCCC Second Highway Engineering Co Ltd
CCCC Highway Long Bridge Construction National Engineering Research Center Co Ltd
Original Assignee
CCCC Second Highway Engineering 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 CCCC Second Highway Engineering Co Ltd filed Critical CCCC Second Highway Engineering Co Ltd
Priority to CN202010966866.3A priority Critical patent/CN112254858A/zh
Publication of CN112254858A publication Critical patent/CN112254858A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

本发明属于桥梁结构无损检测技术领域，具体提供了一种斜拉索索力试探测试法，包括以下步骤：在夜间封闭交通的情况下进行全桥拉索频率测试；利用有限元进行斜拉桥移动荷载影响线分析，形成荷载‑索力增量的影响矩阵；制定加载方案使得待测拉索产生预定的索力增量和频率增量；利用计算的索力增量和实测的频率推算拉索索力与频率的换算系数；利用实测的各拉索频率和推算的换算系数计算各拉索的恒载索力值，解决了运营期，无法对拉索索力与频率的换算系数进行标定的问题，本发明巧妙地利用荷载试探的方法识别出拉索索力与频率的换算系数，实现常规动测仪不作频率‑索力换算系数标定的情况下开展斜拉索的索力测试。

Description

一种斜拉索索力试探测试法
技术领域
本发明属于桥梁结构无损检测技术领域，具体涉及一种斜拉索索力试探测试法。
背景技术
斜拉桥的拉索索力测试通常有如下方法：油压表法、压力传感器法、振动频率法和磁通量法等。其中，频率法因其简单、便于操作而广泛应用于斜拉桥施工过程及成桥后的索力检测。其具体原理是通过在拉索远离端部一定距离处布设拾振器进行动力响应时程采集，然后通过频谱分析得到拉索的前几阶自振频率，然后利用拉索自振频率与索力的换算关系换算得到拉索的索力值；在拉索索力与频率的换算关系上，一方面可以通过理论计算的方法进行计算，但是由于对斜拉索动力长度的取值、拉索边界条件的模拟不够真实以及拉索参数尤其阻尼参数不够精确，导致采用该方法计算的换算系数不够准确。因而，通常在施工过程中采用其他的方法(例如，油压表法、压力传感器法等)对拉索自振频率与索力的换算关系进行标定；但在成桥以后，由于大多数的斜拉桥的拉索都会安装减震阻尼器以抑制拉索的大幅振动，减震阻尼器的安装不会改变索力值但会改变拉索的频率特性值，从而改变拉索索力与频率的换算关系。如果施工监控单位在安装减震阻尼器前后做了全桥斜拉索索力和频率的测试并将其记录下来，则可作为运营期拉索索力动测法的基础。
大多数的桥梁由于未能在竣工以后保留拉索索力与频率的有关资料，尤其是未能保留安装减震阻尼器前后的拉索索力与频率的测试数据，导致在对运营期斜拉索索力进行动测时，缺少准确的频率与索力的换算关系。因而无法准确地开展斜拉桥运营期拉索的索力测试。
发明内容
本发明提供的一种斜拉索索力试探测试法，目的是克服现有技术中传统的索力测试方法需要通过传感器对拉索索力与频率的换算系数进行标定，而运营期，无法对拉索索力与频率的换算系数进行标定的问题；目的二是克服现有技术中大多数的桥梁由于未能在竣工以后保留拉索索力与频率的有关资料，尤其是未能保留安装减震阻尼器前后的拉索索力与频率的测试数据，导致在对运营期斜拉索索力进行动测时，缺少准确的频率与索力的换算关系，因而无法准确地开展斜拉桥运营期拉索的索力测试问题。
为此，本发明提供了一种斜拉索索力试探测试法，包括如下步骤：
1)获取斜拉桥所有拉索的频率值；
2)对斜拉桥进行移动荷载影响线分析，形成荷载-索力增量的影响矩阵；
3)利用荷载-索力增量的影响矩阵，对各待测拉索制定加载方案，并求得索力增量；
4)按照步骤3)制定的加载方案对各拉索依次加载，并分别测试加载情况下的拉索频率值，形成加载情况下的频率向量；
5)利用拉索的频率值和加载情况下的频率向量推算拉索索力与频率的换算系数；
6)利用拉索索力与频率的换算系数、拉索的频率值获得拉索索力值，开展斜拉桥运营期拉索的索力测试。
进一步的，所述步骤1)获取斜拉桥所有拉索的频率值时，需在夜间封闭交通的情况下进行。
进一步的，所述步骤1)拉索的频率值的获取方法为：在拉索上布置拾振器或加速度或速度传感器，通过测试拉索的动力响应时程，然后通过频谱分析得到拉索的自振频率，即拉索的频率值。
进一步的，所述步骤2)利用有限元方法对斜拉桥进行移动荷载影响线分析。
进一步的，所述加载方案为：在拉索索力影响区域进行荷载加载，使拉索产生相应的索力增量。
进一步的，所述荷载加载的加载吨位为设计荷载中的重车重量乘以车道数。
进一步的，所述拉索索力与频率的换算系数的推算步骤包括：
Ti＝ki·fi 2 (1)
Ti+ΔTi＝ki·fi′2 (2)
式(2)-式(1)得到：
Figure BDA0002682662010000031
进而，得到：
Figure BDA0002682662010000032
式中：fi为拉索的频率值、fi′为加载情况下的频率向量、ΔTi为索力增量、ki为拉索索力与频率的换算系数。
进一步的，所述各待测拉索的索力增量需达到恒载索力的10％以上。
本发明的有益效果：本发明提供的这种斜拉索索力试探测试法，巧妙地利用荷载试探的方法识别出拉索索力与频率的换算系数，可实现常规动测仪不作频率-索力换算系数标定的情况下开展斜拉索的索力测试，以及运营期对拉索索力与频率的换算系数进行标定的情况下开展斜拉索的索力测试；
本发明提供的这种斜拉索索力试探测试法，通过荷载试探的方式推算拉索频率与索力的换算关系进而识别索力，即使大多数的桥梁由于未能在竣工以后保留拉索索力与频率的有关资料，尤其是未能保留安装减震阻尼器前后的拉索索力与频率的测试数据，也可准确地开展斜拉桥运营期拉索的索力测试，这对于既有斜拉桥的恒载索力检测具有重要意义。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的荷载试探加载示意图；
图2为本发明的频率识别精度-索力识别精度曲线；
图3为本发明的索力增量-索力识别精度曲线。
具体实施方式
实施例1：
一种斜拉索索力试探测试法，包括如下步骤：
1)获取斜拉桥所有拉索的频率值；
2)对斜拉桥进行移动荷载影响线分析，形成荷载-索力增量的影响矩阵；
3)利用荷载-索力增量的影响矩阵，对各待测拉索制定加载方案，并求得索力增量；
4)按照步骤3)制定的加载方案对各拉索依次加载，并分别测试加载情况下的拉索频率值，形成加载情况下的频率向量；
5)利用拉索的频率值和加载情况下的频率向量推算拉索索力与频率的换算系数；
6)利用拉索索力与频率的换算系数、拉索的频率值获得拉索索力值，开展斜拉桥运营期拉索的索力测试。
本发明提供的这种斜拉索索力试探测试法，巧妙地利用荷载试探的方法识别出拉索索力与频率的换算系数，可实现常规动测仪不作频率-索力换算系数标定的情况下开展斜拉索的索力测试，以及运营期对拉索索力与频率的换算系数进行标定的情况下开展斜拉索的索力测试；通过荷载试探的方式推算拉索频率与索力的换算关系进而识别索力，即使大多数的桥梁由于未能在竣工以后保留拉索索力与频率的有关资料，尤其是未能保留安装减震阻尼器前后的拉索索力与频率的测试数据，也可准确地开展斜拉桥运营期拉索的索力测试，这对于既有斜拉桥的恒载索力检测具有重要意义。
实施例2：
在实施例1的基础上，进一步的，所述步骤1)获取斜拉桥所有拉索的频率值时，需在夜间封闭交通的情况下进行。提高获取的拉索的频率值的准确性，保证测量工作安全准确的开展。
进一步的，所述步骤1)拉索的频率值的获取方法为：在拉索上布置拾振器或加速度或速度传感器，通过测试拉索的动力响应时程，然后通过频谱分析得到拉索的自振频率，即拉索的频率值。该方法简单易于操作，便于获取准确的拉索频率值。
进一步的，所述步骤2)利用有限元方法对斜拉桥进行移动荷载影响线分析。有限元方法进行分析为公知的分析方法，在此不对其做具体介绍，该方法提高计算精度。
进一步的，所述加载方案为：在拉索索力影响区域进行荷载加载，使拉索产生相应的索力增量。如图1所示，所述拉索索力影响区域选择相邻两根拉索区间范围内进行荷载。
进一步的，所述荷载加载的加载吨位为设计荷载中的重车重量乘以车道数。该方法简单，操作可行性强。
进一步的，所述拉索索力与频率的换算系数的推算步骤包括：
Ti＝ki·fi 2 (1)
Ti+ΔTi＝ki·fi′2 (2)
式(2)-式(1)得到：
Figure BDA0002682662010000061
进而，得到：
Figure BDA0002682662010000062
式中：fi为拉索的频率值、fi′为加载情况下的频率向量、ΔTi为索力增量、ki为拉索索力与频率的换算系数。
进一步的，所述各待测拉索的索力增量需达到恒载索力的10％以上；可提高拉索索力识别精度。
实施例3：
某斜拉桥，跨径布置为(89.5+220.5+89.5)m，其最长的一根斜拉索型号为27Ф15.7mm，线密度为m＝410.3N/m，长度l＝103m，恒载索力T＝2.6×106N，利用斜拉索的弦理论公式估算拉索的频率为：
Figure BDA0002682662010000071
现有的频率测试仪测试精度可达到0.005Hz，通过多次重复测量或者开发出具有更高精度的频率测试仪，可有效确保利用本发明所述方法识别的拉索索力精度满足工程需要。
预估采用本发明的拉索索力识别精度如附图2(索力增量为0.2倍恒载索力)、附图3(频率识别精度为0.02Hz)所示。由附图2、附图3可见，频率识别精度越高，试探荷载的索力增量越大，采用本发明的索力识别精度就越高。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种斜拉索索力试探测试法，其特征在于：包括如下步骤：
1)获取斜拉桥所有拉索的频率值；
2)对斜拉桥进行移动荷载影响线分析，形成荷载-索力增量的影响矩阵；
3)利用荷载-索力增量的影响矩阵，对各待测拉索制定加载方案，并求得索力增量；
4)按照步骤3)制定的加载方案对各拉索依次加载，并分别测试加载情况下的拉索频率值，形成加载情况下的频率向量；
5)利用拉索的频率值和加载情况下的频率向量推算拉索索力与频率的换算系数；
6)利用拉索索力与频率的换算系数、拉索的频率值获得拉索索力值，开展斜拉桥运营期拉索的索力测试。
2.如权利要求1所述的斜拉索索力试探测试法，其特征在于：所述步骤1)获取斜拉桥所有拉索的频率值时，需在夜间封闭交通的情况下进行。
3.如权利要求1所述的斜拉索索力试探测试法，其特征在于：所述步骤1)拉索的频率值的获取方法为：在拉索上布置拾振器或加速度或速度传感器，通过测试拉索的动力响应时程，然后通过频谱分析得到拉索的自振频率，即拉索的频率值。
4.如权利要求1所述的斜拉索索力试探测试法，其特征在于：所述步骤2)利用有限元方法对斜拉桥进行移动荷载影响线分析。
5.如权利要求1所述的斜拉索索力试探测试法，其特征在于：所述加载方案为：在拉索索力影响区域进行荷载加载，使拉索产生相应的索力增量。
6.如权利要求5所述的斜拉索索力试探测试法，其特征在于：所述荷载加载的加载吨位为设计荷载中的重车重量乘以车道数。
7.如权利要求1所述的斜拉索索力试探测试法，其特征在于：所述拉索索力与频率的换算系数的推算步骤包括：
Ti＝ki·fi 2 (1)
Ti+ΔTi＝ki·fi′2 (2)
式(2)-式(1)得到：
Figure FDA0002682660000000021
进而，得到：
Figure FDA0002682660000000022
式中：fi为拉索的频率值、fi′为加载情况下的频率向量、ΔTi为索力增量、ki为拉索索力与频率的换算系数。
8.如权利要求1所述的斜拉索索力试探测试法，其特征在于：所述各待测拉索的索力增量需达到恒载索力的10％以上。
CN202010966866.3A 2020-09-15 2020-09-15 一种斜拉索索力试探测试法 Pending CN112254858A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010966866.3A CN112254858A (zh) 2020-09-15 2020-09-15 一种斜拉索索力试探测试法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010966866.3A CN112254858A (zh) 2020-09-15 2020-09-15 一种斜拉索索力试探测试法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112254858A true CN112254858A (zh) 2021-01-22

Family

ID=74232505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010966866.3A Pending CN112254858A (zh) 2020-09-15 2020-09-15 一种斜拉索索力试探测试法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112254858A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102121858A (zh) * 2010-12-20 2011-07-13 浙江大学 部分斜拉桥拉索钢绞线张力测试方法
CN102519651A (zh) * 2011-12-13 2012-06-27 清华大学 一种振动方法测试斜拉桥索力时确定拉索基本频率的方法
CN107192491A (zh) * 2017-06-12 2017-09-22 哈尔滨开博科技有限公司 基于荷载增量标定的等代铰接梁索力测量方法
CN107271093A (zh) * 2017-06-12 2017-10-20 哈尔滨开博科技有限公司 基于荷载标定的全桥拉索索力测量方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102121858A (zh) * 2010-12-20 2011-07-13 浙江大学 部分斜拉桥拉索钢绞线张力测试方法
CN102519651A (zh) * 2011-12-13 2012-06-27 清华大学 一种振动方法测试斜拉桥索力时确定拉索基本频率的方法
CN107192491A (zh) * 2017-06-12 2017-09-22 哈尔滨开博科技有限公司 基于荷载增量标定的等代铰接梁索力测量方法
CN107271093A (zh) * 2017-06-12 2017-10-20 哈尔滨开博科技有限公司 基于荷载标定的全桥拉索索力测量方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
向中富: "《桥梁施工控制技术》", 31 December 2001, 人民交通出版社 *
王荣辉 等: "矮塔斜拉桥索力测试方法研究", 《中外公路》 *
王雅俊: "城市公路双索面斜拉桥荷载试验研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技II辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10620085B2 (en) Bridge inspection and evaluation method based on impact vibration
CN103048102B (zh) 一种梁式桥的状态评估方法
Liu et al. Fatigue life analysis of automotive key parts based on improved peak‐over‐threshold method
Li et al. Analysis and assessment of bridge health monitoring mass data—progress in research/development of “Structural Health Monitoring”
CN102519651B (zh) 一种振动方法测试斜拉桥索力时确定拉索基本频率的方法
Rolfes et al. Integral SHM-system for offshore wind turbines using smart wireless sensors
CN110207914A (zh) 一种基于云数据静动检测方法及系统
CN107300432A (zh) 一种用于实现现场自适应索力测量的方法和装置
Stromquist-LeVoir et al. Determining Time Variation of Cable Tension Forces in Suspended Bridges Using Time‐Frequency Analysis
He et al. FEM free damage detection of beam structures using the deflections estimated by modal flexibility matrix
CN115290276A (zh) 一种基于振动和响应面的桥梁静力行为预测方法
CN109781863A (zh) 基于快速振动测试的结构腐蚀二阶段探测方法及其系统
RU2699918C1 (ru) Способ диагностики технического состояния зданий и строительных сооружений
CN211122314U (zh) 一种考虑土体约束条件的土工格栅蠕变试验装置
CN112254858A (zh) 一种斜拉索索力试探测试法
Sitton et al. Damage scenario analysis of bridges using crowdsourced smartphone data from passing vehicles
CN105544623A (zh) 一种应用于基桩动态测量仪的检定装置和检定方法
Le et al. Damage assessment of concrete gravity dams using vibration characteristics
Zolghadri et al. Identification of truck types using strain sensors include co-located strain gauges
Güner et al. Dynamic identification of lightweight civil engineering structures using a portable shaker
Skjaerbaek et al. Identification of damage in reinforced concrete structures from earthquake records—optimal location of sensors
CN109283246A (zh) 一种风力发电机叶片受损位置定位检测系统
Zhang et al. Near-real time evaluation method of seismic damage based on structural health monitoring data
Zhao et al. A method for structural damage identification using residual force vector and mode shape expansion
Loganathan et al. Mechanistic empirical estimation of remaining service life of flexible pavements based on simple deflection parameters: A case study for the state of Texas

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
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210825

Address after: No.33, Keji 6th Road, Xi'an, Shaanxi 710065

Applicant after: CCCC SECOND HIGHWAY ENGINEERING Co.,Ltd.

Applicant after: CCCC HIGHWAY BRIDGES NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER Co.,Ltd.

Address before: No.33, Keji 6th Road, Xi'an, Shaanxi 710065

Applicant before: CCCC SECOND HIGHWAY ENGINEERING Co.,Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210122