[发明专利]一种基于空间线形的长大斜拉桥索力测试方法

说明书

本发明涉及一种基于空间线形的长大斜拉桥索力测试方法，属于桥梁工程技术领域，包括：建立斜拉索非线性有限元模型，根据设计索力计算斜拉索空间线形；依次计算等索力梯度变化下不同设计索力的斜拉索空间线形，得到挠度随索力变化的曲线cv₁；现场测试斜拉索空间线形，推算斜拉索两端锚固点实测坐标及实测挠度f_t；将f_t对照曲线cv₁，确定初步实测索力结果T₀；更新斜拉索非线性有限元模型，细化计算斜拉索跨中最大挠度ff_imax，形成更新细化的斜拉索跨中最大挠度随索力变化的曲线cv₂；将f_t对照曲线cv₂，得到修正的实测索力结果T_t，完成对长大斜拉桥索力的测试。本发明可解决频率法测量受斜拉索阻尼器影响的问题，实现长大斜拉桥索力测试。

技术领域

本发明涉及一种基于空间线形的长大斜拉桥索力测试方法，属于桥梁工程技术领域。

背景技术

斜拉索的索力测试是斜拉桥运营期间检测与评估非常重要的一项内容，现有索力测试的技术主要是压力环法、磁通量法和频率法。压力环法是在桥梁施工阶段将压力环置于斜拉索锚固端，斜拉索索力可通过光纤应变传感器所测得的压力环所受压力来推算，但成本较高，且不能应用于已安装的斜拉索，适应性较差；磁通量法是将电磁传感器套在斜拉索上，测出斜拉索磁化前后的磁通量变化，进一步标定出索力、温度及磁通量变化的关系，实现斜拉索索力的监测，但该方法受温度、电磁场影响较大，费用昂贵；频率法是当前索力测试较为普遍的一种方法，具体为利用附着在斜拉索上的加速度传感器，采集斜拉索在人为或环境激励下的振动频率，根据自振频率与索力的关系确定索力，但频率测定受斜拉索阻尼的影响，精度有待提高，且对于长大斜拉桥，斜拉索的非线性增强，部分长索超出现有频率测量仪器范围。

斜拉索因自重作用必定会产生一定的垂度，大跨度斜拉桥因其斜拉索较长，自重作用产生的垂度较大，结构非线性问题严重，既有索力测试方法很难很好的实现长大斜拉桥索力测试工作。虽斜拉索跨中垂度和索力存在严格的一一对应关系，但斜拉索处于高空，跨中垂度及其与索力的对应关系难以得到测试和标定。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种基于空间线形的长大斜拉桥索力测试方法。采用这种方法测试索力可解决频率法测量索力受斜拉索阻尼影响的问题，实现对长大桥斜拉索的索力测量，并可同时测量大桥所有斜拉索索力，显著减少外业工作量，具有良好的经济和社会效益。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于空间线形的长大斜拉桥索力测试方法，包括以下步骤：

根据斜拉索两端锚固点设计坐标、钢丝直径、钢丝数量、钢丝密度及钢丝弹模建立斜拉索非线性有限元模型，根据设计索力计算斜拉索空间线形；

等梯度迭代设计索力，依次计算等索力梯度变化下不同设计索力的斜拉索空间线形，得到斜拉索跨中最大挠度f_imax随设计索力变化的曲线cv₁；

现场激光扫描测试斜拉索空间线形，推算斜拉索两端锚固点实测坐标及斜拉索实测跨中最大挠度f_t；

将斜拉索实测跨中最大挠度f_t对照斜拉索跨中最大挠度f_imax随设计索力变化的曲线cv₁，通过线形内插确定初步实测索力结果T₀；

将斜拉索两端锚固点实测坐标代入更新斜拉索非线性有限元模型，以初步实测索力结果T₀为中心细化索力梯度计算斜拉索跨中最大挠度ff_imax，形成更新细化的斜拉索跨中最大挠度随索力变化的曲线cv₂；