[发明专利]一种基于加权窄带搜峰法识别振动频率的柔性拉索索力测试方法

说明书

本发明提供的一种基于加权窄带搜峰法识别振动频率的柔性拉索索力测试方法，包括以下步骤：测定柔性拉索的振动数据，并对柔性拉索的振动数据进行频域变换，获得柔性拉索的振动频谱；利用窄带搜峰法获得柔性拉索的各阶频率f_i及其幅值a_i，计算柔性拉索连续两阶频率的差值Δf_i，并计算连续两阶频率幅值的乘积w_i，以乘积w_i作为频差Δf_i的权值，根据柔性拉索连续两阶频率的差值Δf_i与w_i乘积计算柔性拉索的振动基频f₁；采用公式计算柔性拉索索力：T＝4mL²f₁²。本发明的加权窄带搜峰法以连续的几阶频率之间的差值的加权平均值作为基频，可利用计算机等现代工具或人工计算快速获得柔性拉索的索力，操作简单，计算方法简单，结果准确。

技术领域

本发明属于结构工程监测领域，特别涉及一种基于加权窄带搜峰法识别振动频率的柔性拉索索力测试方法。

背景技术

随着我国桥梁数量的迅速增长和桥梁运营环境的日趋复杂严苛，桥梁工程的安全问题日益突出。据不完全统计，1999～2016年期间我国共发生桥梁垮塌事故50余起，造成了巨大的生命财产损失和恶劣的社会影响。桥梁结构的安全正受到政府和社会日益广泛的关注。

施工监控是确保桥梁等大型结构在施工或使用阶段完美体现设计思路的一种手段，随着桥梁等大型结构的跨度、结构型式的很大突破，常规的计算或测量手段已经很难准确地得出结构在各种工况下的受力状况，必须引入监控作辅助控制手段，在桥梁等大型结构的施工中起着指导和调整施工顺序的作用。施工监控主要有两个方面：施工监测和施工控制，施工监测不但可以保证桥梁等大型结构在施工过程中的安全而且施工监测的结果也为施工控制提供数据，而施工控制就是在施工全过程进行有效的控制，保证成结构线形和内力满足设计要求。施工监测主要包括挠度观测，温度效应观测，应力观测(通过应变片测应变)，桥梁主要参数观测，预应力观测(对于预应力结构)，索力观测(包括斜拉桥拉索、悬索桥、吊杆拱桥吊杆张拉力、钢管拱吊装扣索索力值)等。

结构健康监测(structure health monitoring，简称SHM)是土木工程学科发展的一个重要领域。结构健康监测是通过对结构物力学性能，及其所处环境进行监测，实时或间断地监控结构的整体或局部行为，对结构的损伤位移和程度进行诊断，对结构的服役情况、可靠度、耐久性和承载能力进行智能评估，为结构在突发事件下或结构使用状况严重异常时触发预警信号，为结构的维修、养护与管理决策提供依据和指导。结构健康监测技术是一个多领域跨学科的综合性技术，涉及到土木工程、动力学、材料学、传感技术、测试技术、信号分析技术、计算机技术、网络通信技术、模式识别技术等多个研究方向。

拉索、吊杆等是高效承受拉力的结构构件，广泛地应用于斜拉桥、悬索桥、拱桥等大型索承重桥梁中。作为主要承力构件，拉索的服役性能直接关系到桥梁的整体安全性，在桥梁安全服役运营中扮演着至关重要的角色。在桥梁使用过程中，拉索往往由于腐蚀和振动等原因受到损害，作为张拉结构的重要构件，拉索损害将会给桥梁带来灾难性的后果。

索力是评价索体结构受力状态是否良好的一个重要指标，尤其对于以拉索为主要受力体的斜拉桥、悬索桥以及一些大型索膜结构。受到损坏的拉索，将发生索力变化(松弛)，从而影响结构内力分布和结构线型，拉索的严重锈蚀甚至可能引起断裂，进而引起结构的坍塌。

发明内容

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于加权窄带搜峰法识别振动频率的柔性拉索索力测试方法。

技术方案：本发明提供的一种基于加权窄带搜峰法识别振动频率的柔性拉索索力测试方法，包括以下步骤：

步骤1，利用振动传感器测定柔性拉索的振动数据，即柔性拉索的时域振动数据；