提高频谱法测量斜拉桥索力精度的方法.pdf

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1、提高频谱法测量斜拉桥索力精度的方法肖昌量61提高频谱法测量斜拉桥索力精度的方法肖昌量(中铁大桥局集团桥科院有限公司，湖北武汉430034)摘要：频谱法测量索力具有方便、准确和快速等特点，但随着斜拉桥跨度增大，斜拉索越来越长，斜拉索自振频率较低，实际测试中高阶频率出现较多，频率阶数不易确定，易出现测量错误，且用简化频谱法公式计算索力误差较大。根据斜拉索自振频率与阶数之比随n值缓慢增大的规律，提出采用观察／”序列识别索的频率阶数的方法，并结合多个实例，确定测试频率阶数及准确推算斜拉索自振频率。关键词：斜拉索；频谱法；

2、自振频率；索力；测量；精度；分析中图分类号：U443．38文献标志码：A文章编号：1671—7767(2011)02—0061—031前言P===4rrd(f／n)(2)自1994年武汉桥梁科学研究院在武汉长江二式(2)的优点是避免了弯曲刚度的计算，使索力桥建设中研发出测量索力的频谱法以来，由于该方的计算更方便。更简便的方法是在式(2)中取一法的方便、准确、快速以及具有判断所测索的自振频1，只用1阶频率．厂来计算索力，则式(2)可写成：率是否正确的功能，很快地得到工程界的认可。在P一4rrdf(3)斜拉桥]、拱桥

3、及悬索桥_2的建设中取代了其它的式(3)就是推荐的索力计算公式_6]。值得注意索力测量方法，不仅大大地提高了索力测量的精的是，一般情况下式(3)中的／不是实测的1阶频度]，缩短了索力测量的时间，减少了测索力的人率，而是通过实测的高阶频率换算得到的。员，也加快了施工进度。随着斜拉桥跨度的增大，斜2．2基频识别实例分析拉索也越来越长，用频谱法测量索力遇到2个问题：图1为某斜拉桥一根索(较短索)的频谱图，表一是长索的频谱图上高阶频率出现的较多，大都在1为该索的相应各阶频率的分析结果，分析可知该15阶、甚至2O阶以上，再

4、用简化的频谱法公式计算索的基频为1．3002Hz。索力，误差比较大；二是长索的自振频率比较低，大多在0．5Hz以下，频率的阶数不易判定，易造成索力测量错误。本文通过理论和实例分析来讨论解决05l0l52025303540这2个问题的方法，达到提高斜拉索索力测量精度时间／s的目的。6005004002频谱法计算索力原理及实例分析3002002．1实际索力计算公式的简化推演l00IlI^^儿JklL—Ll▲^tl^计算索力的理论公式为：O12345678910频率／HzP=4rrd(／／2)一7c。E1／l。(1)式

5、中，P为索力；为索单位长度的质量；z为索长；图1索的频谱图71为索自振频率的阶数；为索的第，z阶自振频率；表1索的实测频率识别结果EI为索的弯曲刚度。在多数情况下，索的直径比索的长度小得多，索的弯曲刚度很小，在索的频率阶数不太高的情况下，式(1)的第2项比较小，一般情况下可以忽略不计，式(1)可以简化为：收稿日期：20101222作者简介：肖昌量(1969一)，男，T程师，1990年毕业于长沙铁道学院铁道T程专业(Email：xclxzy1969628@163．corn)。62世界桥梁2Ol1年第2期表2为所测一

6、根索的频谱图上得到的频率。首正，7．428Hz不是索的16阶频率，而是索的17阶先根据频率间的差值判断出它们的阶数，各频率除频率，由此得出／一f／17—7．428Hz／17—以相应的阶数，得到它们相应于1阶频率的近似值。0．437Hz。前述分析可知，／”值一般略大于厂。，从表2可知，由第5阶频率到第10阶频率换算的1为了得到比较准确的索力值，根据频率的阶数和阶频率值是逐渐增加的，平均间隔0．002Hz，从第5／值(—r／，+1，。+2，⋯⋯)变化的快慢，反阶频率反推出比较准确的第1阶频率是1．067Hz，推出较准

7、确的1阶频率_厂为0．428Hz。把其代入式(3)计算索力。如果不进行修正，用在确定7．428Hz是索的第17阶频率的情况f。／10计算的索力要比用，计算的索力(最接近实下，由修正后的1阶频率(0．428Hz)，按式(3)计算际的索力)大3．8。的索力为7831kN；它和按0．437Hz计算的索力表2实测的自振频率和换算的1阶自振频率8164kN的差值为333kN，这是不容忽视的，特别是对于特长的索，由于特长索的频率低，频率间隔小，5．3756．462频率的阶数易搞错，造成所测索力产生较大的误差。7．5633．2

8、．2实例28．653表4为实例2中频率识别结果。表4中把测得9．7581O．865的第1个自振频率6．322Hz的阶数错定为12阶，导致／的值随的增加而减小，且还大于相应的频率间隔值，这与索自振频率的变化规律不符，需进3确定索自振频率阶数的方法及实例分析行修正。修正后的／的值随7／的增加而逐渐缓3．1确定索自振频率阶数的方法慢增大，且／的值稍小于表4中第2列频率的间索长超