索力振动法测量的试验研究

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1、硕士学位论文索力振动法测量的试验研究EXPERIMENTALSTUDYOFVIBRATIONMEASUREMENTFORCABLEFORCE肖会闯哈尔滨工业大学2015年9月国内图书分类号：U416.2学校代码：10213国际图书分类号：625密级：公开工学硕士学位论文索力振动法测量的试验研究硕士研究生：肖会闯导师：陈少峰副教授申请学位：工学硕士学科：桥梁与隧道工程所在单位：交通科学与工程学院答辩日期：2015年9月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U416.2Schoolcode:10213U.D.C:625Secu

2、rityclassification:publicDissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringEXPERIMENTALSTUDYOFVIBRATIONMEASUREMENTFORCABLECandidate:XiaoHuichuangSupervisor:A.Prof.ChenShaofengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:BridgeandtunnelEngineeringSchoolofTransportationSc

3、ienceandAffiliation:EngineeringDateofDefence:Sept,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要索力是索体系桥梁在施工阶段进行施工监控的重要指标，也是桥梁运营阶段进行健康评估的重要指标。目前的索力测试方法中使用比较普遍的是振动法。利用振动法对索力进行计算的公式中，张紧弦公式忽略了索的刚度的影响，因而只对长索能保持较高的精度。铰接梁公式考虑了抗弯刚度的影响，且能够显式地推导出来解析解。两端

4、固结边界条件下的索，一些学者通过引入有效计算长度，来使其可以简化为铰接梁。另一些学者通过拟合近似公式来求解。通过对两种思路的文献进行归纳总结，本文认为，拉索的索力和频率平方之间存在着线性关系。但是这种观点未能通过数学推导得到证明，因此本文试图利用试验的手段，通过数据对其进行检验。具体工作包括以下几点:（1）大量查阅利用振动法对索力进行测量的有关文献，对以前学者的研究工作进行整理分析，提出拉索索力和频率平方之间的线性关系，并提出基于等代铰接梁模型的频阶识别方法。并对文献中影响振动法索力测量精度的因素进行分析，在此基础上设计试验方案，从而减小这些因

5、素的影响。（2）建立了不同长度和不同边界条件下拉索的有限元模型，得到不同索力下的各阶频率数据。利用铰接梁公式对两端固结和一铰一固边界条件下的频率数据进行计算。发现对于长、中、短索，利用线性模型进行索力计算均能保持很高的精度。并将计算结果和文献中常用的索力计算公式进行精度对比。（3）在恒温实验室下对大量拉索进行张拉试验，并利用试验数据对本文理论进行验证。通过对试验索的统计分析，发现在恒温实验室条件下，可以利用线性模型得出较高的精度。（4）利用南盘江桥索力试验时的三个较短吊杆的数据对吊杆力进行计算，验证在实际工程中线性模型的精度，并给出了本文方法在

6、实际工程中的使用流程。关键词：索力测量；振动法；数值模拟；试验研究I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCableforceisanimportantindicatorofthecablesystembridgeconstructionmonitoringduringtheconstructionphase,butalsobeanimportantindicatoroftheoperationalphasebridgehealthassessment.Vibrationmethodisoftenusedincableforcemeas

7、urement.Ofthecableforcecalculationformulainthevibrationmethod,thetighteningstringformulaignorestheimpactofcablestiffness,andthusonlymaintainhighaccuracytothelongcable.Hingedbeamformulatakesintoaccounttheimpactofcablestiffness,andcanbeexplicitlyderivednumericalsolution.Asforc

8、ablewithboundaryconditionsatbothendsoftheconsolidation,somescholarscalculat