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考虑端部性质影响的频率法索力测量研究
| 论文题名： | 考虑端部性质影响的频率法索力测量研究 |
| 关键词： | 频率法;索力测量;端部性质;有限元模型 |
| 摘要： | 频率法由于具有操作简便、适用性广等优点而被广泛应用于拉索的索力检测工作中，将拉索实测振动频率代入合适的索力实用公式即可计算索力，是一种简单高效的索力测量方法。但既有实用公式大多是在匀质拉索的前提下推导的，未能结合实际拉索构造，计算长度较短或索力较小的拉索索力时，结果偏差较大，本文结合实际工程，研究拉索端部性质对其振动特性的影响，进而建立可考虑端部性质影响的索力计算公式，主要完成了以下工作： 首先，对频率法索力测量和频率识别的基本理论加以阐释：基于弦振动理论和轴向受拉梁模型推导了弦振动索力公式和不同边界条件下匀质拉索振动频率方程，并引入无量纲参数进行简化；频率识别的基本原理是模态分析，对振动信号作傅立叶变换后从频域信号中即可识别拉索各阶振动频率，当低阶频率不易识别时，可采用“新基频法”或“平均处理法”由高阶频率推算基频。 其次，基于有限元方法，建立拉索有限元模型，并对模型关键参数的取值进行探讨；其中拉索抗弯刚度不易直接确定，本文提出一种基于实测拉索多阶自振频率识别抗弯刚度的方法，拉索实际抗弯刚度约为最大抗弯刚度的0.4倍；基于实际拉索参数，分析端部性质对拉索自振频率的影响，验证实际拉索考虑端部性质影响的必要性。 然后，基于轴向受拉梁模型，推导两端固支匀质竖直拉索的索力计算公式；结合实际拉索构造特征，提出不等长“三段式”拉索模型，对端部性质各个参数做了详细的影响分析，沿用匀质拉索计算公式模型，进行修正后得到适用于两端不等长拉索的考虑端部性质影响的实用索力计算公式；通过数值计算对公式计算精度进行了验证。 最后，以松原市天河大桥北汊桥和长春理工大学人行天桥为工程背景，验证本文公式的适用性，对比本文计算公式和既有实用计算公式的计算精度，表明本文公式计算拉索索力能有效考虑端部性质影响，具有较高精度。 |
| 作者： | 袁警 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 孙永明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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