[发明专利]一种利用正弦激振器和视频仪并引入振动位移的振动法拉索索力测量方法

说明书

一种利用正弦激振器和视频仪并引入振动位移的振动法拉索索力测量方法，属于土木工程技术领域；该发明方法首先估算索的基频范围，在索二分之一长度处安装激振器，让激振器在估算基频范围内扫频激振，当索发生共振时，记录此时激振频率即为索自振频率f₁，利用视频仪观测记录某一瞬间某一段索的振动位移，利用振型索力识别模型最终求得索力。本发明利用索的某个自振频率f及相应振型的几个振型分量，提出了一个数值计算方法，可在边界条件未知的情况下，将拉索的拉力识别出来。

技术领域

本发明涉及一种结合振动位移的的振动法拉索索力测量方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

索体系桥梁主要通过拉索进行力的传递和分配，拉索是索体系桥梁的主要受力构件。拉索的索力是索体系桥梁施工控制以及评估桥梁正常使用状态的重要指标。

振动法的索力测试在运用时需要解决两个关键问题：1)拉索自振频率的识别，2)索力-自振频率对应关系的确定。在现有的测量仪器及分析手段条件下，测定频率的精度可达到0.005Hz。因此，频率法索力测试的精确性主要取决于索力与自振频率关系的准确性，即模型的精度。

现有索力测量方法的主要问题有：

a)对于简单边界条件下的细长索，索力计算比较准确，但是对于短索、直径很大的中长索来说，由于其刚度较大、边界条件复杂而不能直接套用；

b)如果采用分段拟合法则在分段处不连续，必须对长短索区别处理，根据无量纲参数分段给出计算公式，分段计算；

在工程实践中，往往一座桥梁的拉索系统中实际索的边界条件是未知的，而边界条件未知时，无论是弦理论还是梁理论的振动方程均无法求解。所以对于边界条件对索力影响较大的情况下，现有的振动法索力测量方法无法满足索力精准的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，进而提供一种利用正弦激振器和视频仪并引入振动位移的振动法拉索索力测量方法。

本发明的技术方案：

一种利用正弦激振器和视频仪并引入振动位移的振动法拉索索力测量方法包括以下步骤：

步骤a：根据图纸和现场观察情况，采用理论公式估算被测索的基本自振频率f₁可能范围[f_D，f_U]，其中f_D为基本自振频率f₁可能范围下界，f_U为基本自振频率f₁可能范围上界；

步骤b：在需要测量的索二分之一长度处安装激振器，并在固定地面上架设视频仪观测记录某一瞬间某一段索的位移；

步骤c：启动激振器，将激振器的激振频率f固定在[f_D，f_U]范围内的某一值，将激振器放置在合适的位置上，并让激振器激振频率由小到大扫频，当索发生共振时，记录此时激振频率即为基本自振频率f₁；

步骤d：保持让索稳定共振，用视频仪照射索二分之一处长度2m的一段索，记录该段索振动变形的时程，选取该段索振动变形较大的一个时刻，通过视频仪软件读取该段索上等间距点的振动位移数值

步骤e：将视频仪测量得到的位移数值代入振型索力识别模型求得索力，识别模型表达式为：