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基于模态特性的未知边界条件下索力识别
| 论文题名： | 基于模态特性的未知边界条件下索力识别 |
| 关键词： | 缆索支承桥梁;索力识别;未知边界条件;模态特性 |
| 摘要： | 拉索由于其质轻高强，且力学性能高效，被广泛地运用到缆索支承桥梁中，以实现人们对跨度的需求。作为结构中的主要受力构件，拉索中索力的确定对于缆索支承桥梁健康状况的评估以及监测十分重要。目前，对于索力测试，振动法为广泛运用的方法，用振动法测索力时，通常是将拉索两端看成简支运用弦理论或看成简支或固支运用梁理论估算索力，且不考虑索的垂度。但索的边界条件远比想象中的复杂，实际索的边界条件是未知的，而边界条件未知时，无论是弦理论还是梁理论的振动方程均无法求解。而垂度对索的自振频率，特别是基频的影响也不可忽略。因此，在边界条件未知情况下，如何由索的动力参数换算索力，是国际上近几年的前沿课题。 本文首先介绍了基于弦理论和梁理论的振动法测索力的基本理论，假定索的一般边界条件，并利用拉索的某个自振频率和相应振型的几个振动分量，分别研究了不考虑垂度以及考虑垂度影响的弦模型以及梁模型的振动模态特性，并在边界条件未知的情况下，将索力识别出来，进而确定拉索的边界刚度值。研究结果显示，在拉索的几何参数以及物理参数均为常数的情况下，对于弦模型以及表征抗弯刚度影响的参数ξ＜50的梁模型，在不考虑垂度效应的情况下，该方法能够得到较好的识别结果，而对于需要考虑垂度效应的情况，利用反对称模态能够得到较好的识别结果，利用对称模态则识别方法失效或识别效果较差。将轴力识别出来后，可以在边界条件位未知的情况下对基于梁模型的索进行边界刚度值识别，识别出来的刚度值与真实值吻合较好。该方法虽然得不到索力的解析解，但是相较于其他数值方法，该方法原理简单，特别是对于未知边界条件下的索力识别，更能显示出该方法的意义和价值。 |
| 作者： | 李柯君 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 任伟新;殷永高 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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