[发明专利]一种斜拉桥索基波频率及索力的测定方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁结构领域，涉及振频法检测斜拉桥索力时确定拉索基波频 率的方法，具体涉及一种斜拉桥索基波频率及索力的测定方法。

背景技术

拉索是缆索类结构桥梁重要的承力构件，索力大小控制着斜拉桥的内力分 布及桥形变化。斜拉索索力测量对于施工期和成桥状态下的斜拉桥都有十分重 要的意义。

由于现场测量条件与测点布置的限制，采用振动频率法进行斜拉桥索力测 量时，加速度传感器一般难以布置在索长的中点，通常是布置在靠近桥面附近， 由于低阶振动能量有限，这就导致实测索的动力响应多以索的高阶振型为主， 难以直接获得斜拉索的一阶自振频率(基频)，而且，斜拉索的低频段很低， 常与桥面板或桥塔基频耦合，导致实测加速度数据处理结果中谱曲线上最突出 的峰值对应的频率可能不是索的基频，而是多个高阶频率。肖昌量[肖昌量.提 高频谱法测量斜拉桥索力精度的方法[J]世界桥梁，2011，(02)]一文中指出， 斜拉索自振频率与阶数n之比有随n值缓慢增大的规律，这说明了频谱曲线上 相邻峰值对应的频率差值并不完全相等，而且往往都不一定等于基频。因此， 通过频差法确定的拉索基频值存在较大误差。

频谱细化技术近年来发展迅速，在分析精度、计算效率、分辨率、灵活性 等方面，都有了很大提高。其中，基于Zoom-FFT策略是一项行之有效的方法， 得到了比较广泛的应用。伍昕等[伍昕，刘岩，何耀，冯冠平.选带细化频谱分 析在超声波流量测量中的应用[J]测控技术学报，2006，20(2)]实验分析表 明，1024点Zoom-FFT算法在选定频带范围内与16384点FFT有相近的分辨率。 因此，在传统FFT分析方法的基础上，采用Zoom-FFT算法，通过振动频率法 对斜拉索索力进行测量，可获得更高精度的基波频率，将有助于提高斜拉索索 力推测的精确度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种更为精确识别斜 拉桥索振动基波频率及索力的测定方法。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案来实现：该斜拉桥索基波频率及 索力的测定方法，包括如下步骤：

(1)对实测拉索振动信号进行自功率谱分析，读取频谱图中各峰值所对 应的频率值，通过频差法获得斜拉索近似基频值f_c1；

(2)读取频谱图中最大峰值所对应的频率值，求得最大峰值处所对应的 阶数，再次获得近似基频值f_c2；

(3)基于Zoom-FFT算法，对选定频段范围进行频谱细化分析，确定该频 段最高峰值所对应的频率值，即为基频f₀；

(4)将基频值f₀代入弦振动公式，确定斜拉索索力。

具体的，步骤(1)所述频差法的具体过程是，读取频谱图中各峰值所对 应的频率值f_i,f_j,…,f_n，按照频率值从小到大的顺序排列，对相邻波峰做差， 得到Δf₁，Δf₂，…Δf_n；然后，计算多个频率差值的平均值，即为近似基频值 fc1=Δf1+Δf2+...+Δfnn.]]>

具体的，步骤(2)所述再次获得近似基频值f_c2的具体过程是，读取频谱图中最大峰值所对应频率值f_k，求得最大峰值处所对应的阶数然后，确定近似基频值