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时间:2019-05-11
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1、提高频谱法测量斜拉桥索力精度的方法肖昌量61提高频谱法测量斜拉桥索力精度的方法肖昌量(中铁大桥局集团桥科院有限公司,湖北武汉430034)摘要:频谱法测量索力具有方便、准确和快速等特点,但随着斜拉桥跨度增大,斜拉索越来越长,斜拉索自振频率较低,实际测试中高阶频率出现较多,频率阶数不易确定,易出现测量错误,且用简化频谱法公式计算索力误差较大。根据斜拉索自振频率与阶数之比随n值缓慢增大的规律,提出采用观察/”序列识别索的频率阶数的方法,并结合多个实例,确定测试频率阶数及准确推算斜拉索自振频率。关键词:斜
2、拉索;频谱法;自振频率;索力;测量;精度;分析中图分类号:U443.38文献标志码:A文章编号:1671—7767(2011)02—0061—031前言P===4rrd(f/n)(2)自1994年武汉桥梁科学研究院在武汉长江二式(2)的优点是避免了弯曲刚度的计算,使索力桥建设中研发出测量索力的频谱法以来,由于该方的计算更方便。更简便的方法是在式(2)中取一法的方便、准确、快速以及具有判断所测索的自振频1,只用1阶频率.厂来计算索力,则式(2)可写成:率是否正确的功能,很快地得到工程界的认可。在P一4
3、rrdf(3)斜拉桥]、拱桥及悬索桥_2的建设中取代了其它的式(3)就是推荐的索力计算公式_6]。值得注意索力测量方法,不仅大大地提高了索力测量的精的是,一般情况下式(3)中的/不是实测的1阶频度],缩短了索力测量的时间,减少了测索力的人率,而是通过实测的高阶频率换算得到的。员,也加快了施工进度。随着斜拉桥跨度的增大,斜2.2基频识别实例分析拉索也越来越长,用频谱法测量索力遇到2个问题:图1为某斜拉桥一根索(较短索)的频谱图,表一是长索的频谱图上高阶频率出现的较多,大都在1为该索的相应各阶频率的分析
4、结果,分析可知该15阶、甚至2O阶以上,再用简化的频谱法公式计算索的基频为1.3002Hz。索力,误差比较大;二是长索的自振频率比较低,大多在0.5Hz以下,频率的阶数不易判定,易造成索力测量错误。本文通过理论和实例分析来讨论解决05l0l52025303540这2个问题的方法,达到提高斜拉索索力测量精度时间/s的目的。6005004002频谱法计算索力原理及实例分析3002002.1实际索力计算公式的简化推演l00IlI^^儿JklL—Ll▲^tl^计算索力的理论公式为:O12345678910频
5、率/HzP=4rrd(//2)一7c。E1/l。(1)式中,P为索力;为索单位长度的质量;z为索长;图1索的频谱图71为索自振频率的阶数;为索的第,z阶自振频率;表1索的实测频率识别结果EI为索的弯曲刚度。在多数情况下,索的直径比索的长度小得多,索的弯曲刚度很小,在索的频率阶数不太高的情况下,式(1)的第2项比较小,一般情况下可以忽略不计,式(1)可以简化为:收稿日期:20101222作者简介:肖昌量(1969一),男,T程师,1990年毕业于长沙铁道学院铁道T程专业(Email:xclxzy196
6、9628@163.corn)。62世界桥梁2Ol1年第2期表2为所测一根索的频谱图上得到的频率。首正,7.428Hz不是索的16阶频率,而是索的17阶先根据频率间的差值判断出它们的阶数,各频率除频率,由此得出/一f/17—7.428Hz/17—以相应的阶数,得到它们相应于1阶频率的近似值。0.437Hz。前述分析可知,/”值一般略大于厂。,从表2可知,由第5阶频率到第10阶频率换算的1为了得到比较准确的索力值,根据频率的阶数和阶频率值是逐渐增加的,平均间隔0.002Hz,从第5/值(—r/,+1,。
7、+2,⋯⋯)变化的快慢,反阶频率反推出比较准确的第1阶频率是1.067Hz,推出较准确的1阶频率_厂为0.428Hz。把其代入式(3)计算索力。如果不进行修正,用在确定7.428Hz是索的第17阶频率的情况f。/10计算的索力要比用,计算的索力(最接近实下,由修正后的1阶频率(0.428Hz),按式(3)计算际的索力)大3.8。的索力为7831kN;它和按0.437Hz计算的索力表2实测的自振频率和换算的1阶自振频率8164kN的差值为333kN,这是不容忽视的,特别是对于特长的索,由于特长索的频率
8、低,频率间隔小,5.3756.462频率的阶数易搞错,造成所测索力产生较大的误差。7.5633.2.2实例28.653表4为实例2中频率识别结果。表4中把测得9.7581O.865的第1个自振频率6.322Hz的阶数错定为12阶,导致/的值随的增加而减小,且还大于相应的频率间隔值,这与索自振频率的变化规律不符,需进3确定索自振频率阶数的方法及实例分析行修正。修正后的/的值随7/的增加而逐渐缓3.1确定索自振频率阶数的方法慢增大,且/的值稍小于表4中第2列频率的间索长超
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