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频率法测试拱桥吊杆索力的试验研究
| 论文题名： | 频率法测试拱桥吊杆索力的试验研究 |
| 关键词： | 拱桥;吊杆结构;索力计算;频率法 |
| 摘要： | 频率法测试拱桥吊杆索力是一种间接测量法,通过现场实测吊杆自振频率,然后根据频率与索力间的理论公式计算出吊杆索力,多应用于成桥后的吊杆索力检测工作。国内外存在大量理论推导后的索力计算公式,但在实际工程应用中,尤其是短吊杆索力测试,误差较大。 本文针对以上情况,以提高拱桥短吊杆索力测试计算公式精确程度为目标,开展吊杆频率测试与索力计算的室内相似试验研究,基于梁振动理论铰接边界条件的解析解,提出了适用于实桥短吊杆索力测试的经验公式,并通过既有拱桥短吊杆索力测试对其精确程度进行了实际工程的验证。本文主要研究内容及成果如下: (1)频率法计算吊杆索力基本原理综述。在分析了弦模型和梁模型解析解的基础上,认为实际工程拱桥短吊杆索力计算应采用考虑刚度影响的梁模型,但吊杆两端的锚固边界条件是介于铰接和刚接之间。 (2)拱桥吊杆振动特性数值分析。通过2组共14个Ansys模型的数值分析,分别研究了吊杆长细比、两端边界条件对吊杆自振频率的影响。结果表明,吊杆长细比越小,两端边界条件对吊杆自振频率的影响越大,索力计算结果误差也更大。 (3)吊杆索力测试室内试验装置开发。基于实际工程调研,设计了一套频率法测试吊杆索力的室内试验装置,实现了装置频率与拱桥频率接近,满足了试验吊杆与拱桥吊杆长细比一致,室内试验条件符合实际工程要求。 (4)频率法测试吊杆索力室内试验。开展了三根不同长度拱桥吊杆的振动试验研究,提出基于梁振动理论的吊杆索力计算经验公式,并对比了三组文献索力计算公式的精确程度。结果表明,当吊杆长细比接近102至167之间时,本文提出的索力计算公式和经典梁理论公式相比,计算结果更接近实际值。同时,基于室内试验实测数据计算结果,提出不同索力计算公式的适用范围。 (5)频率法测试吊杆索力工程验证。以奉化徐家渡大桥为工程实例,通过桥上七根吊杆的振动试验,研究了本文公式与文献三组索力计算公式的精确程度。结果表明,当吊杆长细比接近123至150之间时,本文提出的索力计算公式精确度更高。同时,工程验证结果与室内试验结果一致,表明本文提出的室内试验研究方法和修正索力计算公式具有一定工程应用价值。 |
| 作者： | 楼纪昂 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 彭卫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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