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基于多阶频率拟合法监测短粗拉索索力的研究与应用
| 论文题名： | 基于多阶频率拟合法监测短粗拉索索力的研究与应用 |
| 关键词： | 桥梁健康监测;索力测试;斜拉桥;频率拟合法;短粗拉索 |
| 摘要： | 索力监测已成为桥梁健康监测的重要内容，准确的索力信息为施工监控、成桥验收、运营管理、科学养护等环节提供直接依据。目前一种高效、经济和便捷的索力测试方法是基于弦模型理论的实测索体振动频率识别索力的方法。但实际应用中，对于直径≥44mm，长度直径比≤100的短粗索，受到边界约束条件，结构整体刚度的影响，此方法难以进行精确的索力监测。针对此不足，本文以渭河大桥单塔无背索斜拉桥索力测试为研究背景，研究基于多阶频率拟合法监测拉索索力的方法。完成的工作内容有： （1）利用数值分析计算，基于索振动理论，考虑不同边界条件和索刚度的影响，对单索振动时频率超越方程进行数值求解，拟合出了不同边界条件下索力关于各阶振动频率的实用计算公式,作为实际应用的参考公式。 （2）建立拉索振动模型，针对各种比例短粗索在不同索力下的振动试验，采用快速傅里叶变换与频谱分析获得短索的多阶频率，基于试验结果建立多阶频率优化拟合索力的计算公式。监测计算结果显示其有很高的监测精度和适用性，可以解决短粗索索力监测受边界约束条件及拉索刚度影响等问题。 （3）建立拉索动力特性测试系统：基于单塔无背索斜拉桥拉索的特性，结合现场工程实际经验，通过对传感器子系统各项性能参数的研究，提出对传感器、采集设备、激振装置及监测软件等动力测试系统的选择建议。 （4）利用多阶频率优化拟合索力监测方法，对宝鸡市单塔无背索斜拉桥施工过程中索力进行监测，实用公式和多阶频率拟合公式监测索力结果对比显示：①当索力较小时可能出现近10％误差，但通过计算，利用除基频以外的高阶频率计算，仍可以得到较为理想的效果；②索力不很低时，采用拟合的实用公式能够满足工程需要的精度，误差均可以控制在3％以内。所以验证了基于多阶频率优化拟合索力监测方法可行性和准确性，对本项目的安全实施起到指导作用，并对同类型的项目的索力监测起到借鉴作用。 |
| 作者： | 田厚斌 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 许汉铮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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