复杂边界条件下拉索索力频率法测量方法研究

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1、工程硕士学位论文复杂边界条件下拉索索力频率法测量方法研究作者姓名马天颖工程领域建筑与土木工程校内指导教师徐郁峰副教授校外指导教师廖旭钊教授级高级工程师所在学院土木与交通学院论文提交日期2018年6月ResearchonCableForceMeasurementbasedonFrequencyMethodforCablesinComplexBoundaryConditionsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：MaTianyingSupervisor：AssociateProf.XuYufengProfessorateSeni

2、orEnginee.LiaoXuzhaoSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要因拉索的损坏而引起的桥梁事故数不胜数,索力的准确识别是判断桥梁结构健康的重要依据，频率法因操作简便、适用性广的特性被广泛应用于索力测量。现代桥梁的拉索往往会在端部安装各种类型的减振器或锚具装置，这将导致拉索的索力-频率关系发生改变，从而影响常规频率法测量索力的精度。本文以非均质拉索和两端护筒内置橡胶减振圈吊杆为研究对象，使用有限元法考虑其复杂边界条件的影响，对频率法测试索力的方法进行研究，以便提高索力测量的准确性。本文主要工作如下：1.阐述频率法的基本原理

3、，随后以频率法测量索力的研究进展提出学者考虑拉索端部锚具装置和减振器的一些实用公式，并阐述了在工程应用上的一些不足。2.提出有限元法和样条拟合技术确定索力频率的方法，详细介绍了ANSYS计算均质拉索索力的具体计算过程，将本文方法与解析法或多篇文献中的实用公式计算的索力与频率关系进行对比。3.结合有限元法考虑非均质拉索（非张拉阶段）端部锚具装置对拉索固有频率的影响，非均质拉索（张拉阶段）千斤顶质量对拉索固有频率的影响，通过非均质拉索不同阶段索力相同但固有频率改变的特性，比较本文方法与传统频率法计算的非均质拉索索力频率关系的区别。在此基础上，以兴旺大桥拱桥非均质吊杆为研究对象，使用本文方法计算索

4、力，在拉索张拉前后索力计算结果偏差较小，具有一定的工程价值。4.提出一种适用于两端护筒内置橡胶减振圈拉索的索力计算方法。该方法通过短索的实测前三阶频率确定减振器的支撑刚度，随后使用有限元法得到拉索的索力-频率关系，再以实测频率确定索力。适用于带支撑刚度的减振器，不受减振器具体结构限制，从而大大的提高了工程实用性。在此基础上，以两端护筒内置橡胶减振圈吊杆为研究对象，使用本文方法得到的索端部减振器安装前后的有限元法索力计算结果非常接近，进一步提高了工程实践中安装减振器拉索的计算精度，在工程实际应用中得到良好的反馈，具有一定的工程价值。关键词：频率法;有限元法；非均质拉索；减振器；锚具装置IAbs

5、tractManybridgedisastersresultfromcablefailure.Therefore,theaccuratemeasurementofcableforceisanimportantfactortoassessthereliabilityofabridge.Thefrequencymethodhasbeenwidelyusedforthispurposeduetoitssimpleapplicabilityandgoodadaptability.However,modernbridgesusuallyhavevarioustypesofVibrationabsorb

6、ersoranchoragedevicesinstalledattheend,whichwillcausesomechangetotherelationbetweencableforceandfrequency,renderinginaccuracytothetraditionalfrequencymethodinmeasuringcableforce.Throughcarefulstudyofinhomogeneouscablesandringhangerswithrubberdamperatbothendsofthecable,thisarticlediscussestherelatio

7、nbetweenfrequencyandcableforce,usingthefiniteelementmethod(FEM)toconsidertheinfluenceofthecomplexboundaryconditions,soastoimprovetheaccuracyofcableforcemeasurement.Thekeypointsofthispaperareasfollows:(1)Exp