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吊杆拱桥杆索张力的振动识别方法与试验研究
| 论文题名： | 吊杆拱桥杆索张力的振动识别方法与试验研究 |
| 关键词： | 吊杆拱桥;杆索张;振动识别;弯曲刚度;铰支边界 |
| 摘要： | 对于拱桥、悬索桥吊杆张力计算大部分都是基于轴力梁振动理论，即同时考虑弯曲刚度和边界条件的影响。振动频率法测索力广泛应用于索结构的施工监控以及健康监测中，也是最简单最经济的方法，在索力测试中具有重要的意义。在该理论领域，已经取得了显著的成果，但大部分拟合公式是以张力分段的，会出现对张力的迭代过程，同时对短吊杆的范围定义、参数识别以及复杂边界条件下的张力识别方法等研究方面仍有一定的缺陷。本文就振动法识别吊杆张力的理论和实际应用得到了如下成果: ①依据当前国内吊杆相关规范，对国内典型钢管混凝土拱桥的吊杆参数进行了调查。依据调查的吊杆参数和长细比设计不同的吊杆数值模型，研究了经典弦和两端铰支边界条件下吊杆张力解析公式以及两端固支边界条件下吊杆张力拟合公式的适用范围，并给出了短吊杆的初步定义以及三类公式的使用范围，具有较高的工程意义。 ②基于梁振动理论，介绍了一种新推导的两端固支边界条件下吊杆张力的拟合公式，该公式避开了张力的繁琐迭代过程。首先，验证了该拟合公式与数值解的精确度，结果表明该拟合公式与数值解之间的误差可控制在0.2％以内。然后将该拟合公式与其它学者提出的拟合公式进行了对比研究，对比研究结果表明该拟合公式的计算精度高于其它拟合公式，并且无需对张力进行迭代。 ③在模型试验研究过程中，首先采用某个模型试验结果对两参数识别方法的可靠性进行了验证。然后，根据国内吊杆相关规范设计了两根吊杆的室内试验，根据实测的频率、张力等结果对试验吊杆的弯曲刚度进行了识别，吊杆的识别弯曲刚度介于完全粘结弯曲刚度的0.5～1.0倍之间。 ④以贵州花溪大桥为依托工程，对比研究了三种边界条件下吊杆张力计算公式，研究表明吊杆的实际边界条件更接近于两端固支状态，新推导的拟合公式精确度最高，误差基本控制在5％以内，进一步验证了新推导的拟合公式的正确性，满足实际工程中吊杆张力识别的要求。同时对于张力误差较大的吊杆采用模型试验研究的结论，重新选取弯曲刚度计算，得到了误差更小的张力。 |
| 作者： | 卿双全 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 陈斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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