基于频率法的索力测试方法及索的损伤研究

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1、浙江人学硕十学位论文基于频率泫的索力测试方法及索的损伤研究变短。对于拉索的腐蚀，可以通过在拉索外部加防护套从而与环境绝缘消除腐蚀产生的条件，所以拉索的长期累积损伤主要来自于疲劳损伤。2．自然灾害损伤对于悬索桥和斜拉桥等直接暴露于自然环境中的结构而言，自然灾害的损伤不可避免，其中大风是大跨度桥梁的最危险荷载，大跨桥在风的作用下位移显著，另外地震、大型船只等漂浮物的撞击和洪水都会威胁到桥梁及拉索的安全健康。正因为如此，索的健康检测对于结构的稳定和安全具有重要意义。1．4索力的检测方法目前测试索力的方法通常有下面几种：1．千斤顶压力表测定法拉索一般均使用液压千斤顶张拉。由于千斤顶的张拉油缸中和张拉力

2、有直接的关系，所以测定张拉油缸的液压，就可求得索力。压力表测定法是施工过程中控制索力常用的一种方法，能得到索力的精确数值，但这种方法的缺点在于无法测量己张拉完毕的拉索。2．压力传感器测定法在拉索张拉时，千斤项的张拉力通过连接杆传到拉索锚具，在连接杆上套一个穿心式的压力感器，该传感器受压后能输出电压，于是就可以在配套的仪表上读出千斤顶的张拉力。如需长期测定索力，也可把穿心传感器放在锚具和索孔垫板之间，进行在线监测。这种方法的缺点在于压力传感器的售价昂贵，自身重量也大。另外压力传感器的输出结果存在漂移，从而限制了这种方法在索的长期检测中的应用。3．磁通量测定法磁通量法是测定索力的非破坏性方法。铁磁

3、性材料受外荷载作用时，内应力发生变化，其磁导率随之发生改变，通过测定磁导率的变化来反映应力变化，进而测出索力。磁通量法所用的材料是电磁传感器，这种传感器由两层线圈组成，除磁化拉索之外，它不会影响拉索的任何特性旧。。其中磁通量传感器(EM)的测量布置如图1．2所示。4浙江人学顾十学位论文基于频率法的索力测试方法及索的损伤研究钢索图1．2磁通量传感器测量累力技术当通入电流时，在激磁线圈中会引起磁化力。根据电磁感应原理，就会在构件纵向产生磁场，进而在测量线圈中产生感应电压。当磁心的磁通量渗透变化时，输出电压就会发生变化。所以，只要测量出输出电压，就可以测得磁心的外加力。铁磁材料的磁通量渗透系数与应力

4、、温度、外加磁场强度有关，其表达式为：郴工耻1+争[掣V．1](1．1)4，式中：4一EM传感器线圈的有效横截面面积；彳厂一拉索的横截面面积；吃，y一采集线圈中有钢丝和无钢丝时的感应电压；H一根据工作需要外加的磁场；尺一拉索的应力；丁一温度。将磁通量渗透系数按泰勒级数展开，当应力为定值时可得到式(1．2)：L(R，丁，H)=t(o，O)+铂兄+他碍+4丁(1．2)嘲，％可从室温下的标定曲线中得到，t(o，0)，4可从拟合曲线中得到。实际工程应用中，通过测量参数L，就可以推算出拉索的应力。浙江人学硕，Ij学位论文甚十频率法的索力测试方法及索的损伤研岁‘4．振动频率测定法环境随机振动法测定拉索的振

5、动频率比较简单易行且有足够的测量精度，并且己rc]经在桥梁测量中得到了广泛的应用‘”’。频率法测定拉索索力的理论基础是弦振理论，根据测量得到的拉索振动频率及拉索刚度和边界条件计算拉索索力。针对拉索的振动频率测定又有两种测量方法：(1)接触式测量接触式测量主要是通过在拉索上安装加速度传感器，然后通过环境随机振动或者人工激振来采集拉索的振动数据，并通过相应的软件对数据进行接收与分析，得到索的基频，再采用相应的公式计算得出索力。该方法具有良好的精确性，但是缺点在于需要进行复杂的布线，并且传感器的安装位置通常会受到限制。豳壤紊鳖缫瓣(a)安装传感器一图1．3接触式频率法测量索力(2)非接触式测量非接触

6、式测量又称无损检测，是基于激光技术的远程检测方法。该技术不需要布置传感器，通过激光发射和接收装置对索的随机振动进行监测，并分析出索的频率，进而计算出索力。该技术的优点在于，它是一种无线检测，无需在索上进行复杂的布线，并且它是一种远程的检测方法，这样对于一些传感器难以安装的索的测量将变得极为方便。但是，非接触式测量只能实现即时的测量，不能对索进行长期的检测。浙江大学帧lj学位论文皋于频率法的索力测试方法及索的损伤研哆t图1．4非接触式频率法测量索力频率法测索力，设备均可重复使用。当前的电子仪器也同趋小型化，整套仪器携带方便，测定结果也比较准确。但是频率法测索力也存在一些缺陷，这主要是因为：1)实

7、际的拉索由于自重具有一定垂度2)实际的拉索具有一定的抗弯刚度3)实际的拉索的边界条件通常比较复杂，不是严格的固支或铰支所以用频率法进行相关的索力测量时，必须设置相应的参数对索进行判定，并根据不同的索的参数选取不同的索力计算公式。5．“三点弯曲法”原理测定钢丝绳张力该方法可以在不释放钢索张力的情况下，通过将测定器央持于承载钏索的任何位置，测出本身不运动或运动的钢索的静、动张力。但是其在输出信号与索张