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1、第38卷第3期土 木 工 程 学 报Vol138No132005年3月CHINACIVILENGINEERINGJOURNALMar12005斜拉索张力测试和参数评估的理论和应用郑 罡倪一清 高赞明徐 兴(重庆交通科研设计院)(香港理工大学)(浙江大学)摘要:基于较完善的有限元模型,通过最小化频率测量值与计算值间的误差,建立了利用多阶测试频率识别斜拉索张力、长度、抗弯刚度、线密度以及支撑条件等多个参数的基本理论,极大地提高了斜拉索张力测试的准确度和可靠度。作为实例,对洞庭湖大桥的斜拉索进行了张力测试和
2、参数评估。关键词:斜拉索;张力测试;参数评估;动力测试中图分类号:U448125U448127 文献标识码:A文章编号:10002131X(2005)0320064206THEORYANDIMPLEMENTATIONOFTENSIONTESTINGANDPARAMETERESTIMATIONOFSTAY2CABLESZhengGangNiYiqingKoJan2mingXuXing(ChongqingCommunicationsResearchandDesignInstitute)(TheHo
3、ngKongPolytechnicUniversity)(ZhejiangUniversity)Abstract:Basedonamoreperfectfiniteelementmodel,abasictheoryforidentificationofmultipleparameterssuchasten2sionforce,length,flexuralrigidity,densityandsupportconditionofastructuralcablewasestablishedbyminim
4、izingerrorsbetweenmeasuredandcalculatedfrequencies,sothattheaccuracyandreliabilityoftensionforcetestingofacablecouldbeincreasedconsumedly.Asanexample,tensionforcetestingandparameterestimationonastay2cableofDongtingLakeBridgewereprocessed.Keywords:cables
5、;tensiontesting;parameterestimation;dynamictests[2]写了专著,索的动力学(线性)正问题已经得到了1 前 言较为系统的解决。采用测频率法来识别索的张力是动力学的反问题,在工程实践中已得到了广泛的应[1,3][4～6]斜拉索张力的测试方法主要有液压表法、应变测用。但最近的研究表明,由于过去采用了过力仪法、测索伸长量法、电磁场法及动力学方面的测于简化的模型,忽略了索的垂度和抗弯刚度的影响,[1]频率法等。液压表法、应变测力仪及索伸长量法一因此,在很多情况下
6、不能准确识别索张力。因为测频般只适用于施工中的测试,并存在测试设备笨重、劳率法存在问题而又大量在工程中应用,故进一步研究动力消耗大、准确度低等缺点。电磁场法及测频率法基于频率的斜拉索张力测试方法,发展相应理论,克可用于服役中斜拉索的张力测试。但电磁场法需要预服过去存在的问题,提高斜拉索张力测试的准确度和先测定拉索材料特性并制作感应线圈,成本较高。测可靠度,是为工程界所欢迎的。频率法因方便经济而大量在工程中应用,但该法对斜拉索采用了非常简化的分析理论,故不能准确计及抗2 理论方法弯刚度、垂度以及支撑条件
7、等因数的影晌。并且该方法仅用到单阶频率或等效单阶频率来确定索张力,导211 优化问题列式致测试结果严重依赖于测试者的经验并受到索长、线对应于拉索参数识别的优化问题为:n密度等参数准确性的影响。jj2minJ=∑wj(fFEM-fMEAS)(1)早在80年代初期,Irvine已就索的动力学理论撰j=1jj其中fFEM和fMEAS分别是有限元计算所得和试验测定的斜拉索的第j阶固有频率,wj是对应误差的权重,n收稿日期:2003202227,收到修改稿日期:2003212211国家自然科学基金(503080
8、30)、重庆市应用基础研究基金、香港理工是测量中所得频率的最高阶次。当所有计算及实测频大学研究基金(GV785)联合资助项目率与真实频率相比均没有误差时,易知式(1)中目©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 第38卷 第3期郑 罡等·斜拉索张力测试和参数评估的理论和应用·65·标函数J=0,此时有限元模型的参数值即为斜拉索竖直投影、线密度、抗拉刚度、抗剪刚度、抗扭刚
