一種斜拉橋索力測試的綜合頻差方法，首先，讀取被測索實測加速度時程的自功率頻譜圖中最高峰、次最高峰與第三高峰對應的三個頻率值，分別為fi、fj、fk；然后，利用三個高峰對應頻率值求得基頻初值f；接著，確定各頻率對應的可能階次；最后，確定基本頻率fv和索力T，本發明專利技術計算簡單，按過程操作，不需要其他復雜的判斷與處理過程，結果準確性提高，大大降低了索力測試中的技術難度，采用本發明專利技術更加高效，能節省數據分析處理時間，且降低了測試成本，經濟性好。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于橋梁結構領域，涉及振動法測斜拉橋索力時拉索基本頻率的確定方法，尤其是涉及。
技術介紹
拉索是斜拉橋的重要受力構件，索力大小控制著斜拉橋的內力分布及橋形變化。 拉索具有剛度小、自重輕、阻尼低、易發生振動等特點。斜拉索索力測量對于施工期和成橋狀態下的斜拉橋都有十分重要的意義。振動頻率法(Frequency Vibration Method)是斜拉橋索力檢測中的一種通用方法，作為一種間接方法，振動頻率法測索力的關鍵在于如何從獲得的拉索實測加速度時程數據中準確得到拉索的基頻。由于現場量測條件與測點布置的限制，采用振動頻率法進行斜拉橋拉索索力量測時，加速度傳感器一般難以布置在索長的中點，通常是布置在靠近橋面附近，測點到索錨固端的距離通常約為索長的1/10 1/30，實測索的動力響應多以索的高階振型為主，一階振動能量有限，難以直接獲得拉索的第一自振頻率(基頻)，而且，加速度信號采樣頻率的大小與信號分析處理時濾波范圍的變化，均會影響動力分析結果，導致實測加速度數據處理結果中譜曲線上最突出的峰值對應的頻率可能不是索的基頻，而是多個高階頻率甚至包括部分由于濾波導致的虛部反射頻率。另外，實際中由于各種因素的影響，頻譜曲線上相鄰峰值對應頻率的差值并不完全相等，而且往往都不一定等于基頻，有時測點剛好布置在拉索某階振型的駐點位置，由于駐點影響導致該點頻譜圖中出現功率譜圖中出現跳階現象，功率譜密度圖中峰值對應的頻率可能不是呈倍數關系，這時直接用頻差法處理實測數據就會導致錯誤的結果。新基頻法也存在計算量大的問題。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種斜拉橋拉索振動基本頻率測試的綜合頻差方法，通過對不同斜拉橋拉索振動加速度測量數據的處理，驗證了本專利技術提出的綜合頻差法比已有方法如新基頻法，頻差法等更加簡單、直接、準確。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是—種振動方法測試斜拉橋索力時確定拉索基本頻率的方法，包括以下步驟第一步，確定被測索實測加速度時程的自功率譜曲線上各個諧振峰峰值，從中找出最高峰、次最高峰與第三高峰對應的三個頻率值分別為f” fj、fk ；第二步，按照頻率值從小到大的順序排隊，計算相鄰頻率之間的差值Δ 與Δ f2， Af1為次小頻率值與最小頻率值的差，Af2為最大頻率值與次小頻率值的差；第三步，判斷三個峰值是否為連續三階或有跳階情況，從而確定基頻初值f 計算兩個頻率差的比值并取整，結果為N，N = int ；如果N= 1，則三個峰值為連續三階頻率，f= ( Af1+Af2)/2 ；如果N > 1，貝IJ表示有跳階情況，f = /2 ；第四步，分別計算f” fj, fk與f的比值并取整，結果為i、j和k ；i = int(fi/f+0. 05)j = int (f j/f+0. 05)k = int (fk/f+0. 05)第五步，計算平均基頻fv，fv = (fi/i+fi/j+fk/10/3 ；第六步，計算預測索力T，T = 4ML2(fv)2式中M為拉索單位長度的質量(單位kg/m)，L為索的計算長度(單位m)。與現有技術相比，本專利技術的優點是1)計算簡單，按過程操作，不需要其他復雜的判斷與處理過程，計算過程簡單明了。2)結果準確性提高，降低了數據處理時人為經驗的影響，通常的方法是人為在實測加速度自功率譜上確定最大功率對應的頻率來判斷索基本頻率，本方法是采用實測加速度自功率譜的三個峰值處的頻率經加權后確定基本頻率，結果更加準確。不論現場加速度測點是在靠近索的中部還是靠近橋面，本方法全部可以使用。3)效率高，由于計算簡單，不要求復雜的設備或計算方法，從而大大降低了索力測試中的技術難度，采用本專利技術更加高效，節省數據分析處理時間，降低了測試成本，經濟性好。附圖說明圖1為本專利技術方法流程圖。圖2(a)為本專利技術實施例一 MlO拉索的加速度時域圖。圖2(b)為本專利技術實施例一 MlO拉索的加速度自功率譜頻域圖。圖3(a)為本專利技術實施例一 M9拉索的加速度時域圖。圖3(b)為本專利技術實施例一 M9拉索的加速度自功率譜頻域圖。圖4為本專利技術實施例二寧波市招寶山大橋上游16號拉索的加速度自功率譜頻域圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術做進一步詳細說明。如圖1所示，本專利技術的綜合頻差方法，包括以下步驟首先，讀取被測索實測加速度時程的自頻譜圖中最高峰、次最高峰與第三高峰對應的三個頻率值分別為f” fj、fk ；然后，利用三個高峰對應頻率值求得基頻初值f ；具體方法是按照頻率值從小到大的順序排隊，計算相鄰頻率之間的差值△ 與 Af2，Af1為次小頻率值與最小頻率值的差，Af2為最大頻率值與次小頻率值的差；再判斷三個峰值是否為連續三階或有跳階情況，從而確定基頻初值f 計算兩個頻率差的比值并取整，結果為 N，N= int ；如果 N = 1，則三個峰值為連續三階頻率，f= (Af^Af2)/2;如果N>1，則表示有跳階情況，f= /2 ；接著，確定各頻率對應的可能階次，結果為i、j和k;i = int (fi/f+0. 05)j = int (fj/f+0. 05)k = int (fk/f+0. 05)最后，確定基本頻率fv 和索力 Τ, fv = (fi/i+fj/j+fk/k)/3，T = 4ML2 (fv)2，式中 M 為拉索單位長度的質量(單位kg/m)，L為索的計算長度(單位m)。通過下述實施例對本專利技術的方法進行驗證。實施例一無錫某斜拉橋為獨塔單索面預應力斜拉橋，橋跨組成為75m+145m。橋面寬33m， 主梁高2. 8m，主跨主梁采用鋼箱梁，邊跨主梁采用預應力混凝土梁。斜拉索采用扇形布置， 由冷鑄錨具、斜拉索體組裝而成，其中斜拉索體采用塑包平行鋼絲束，鋼絲采用Φ 7鍍鋅高強鋼絲，護套采用雙層，內層為黑色高密度聚乙烯，外層為彩色高密度聚乙烯。為了確保大橋在運營階段的安全，在該大橋上布設了基于無線傳感器技術的健康監測系統，監測了箱梁與拉索的加速度響應等信號。拉索的加速度傳感器安裝在距地面垂直距離!Μ高處。將接收到的振動加速度信號數據經過快速付立葉變換(FFT)處理得到索的自功率譜。然后利用本專利的綜合頻差法確定基頻從而得到拉索索力。拉索的具體參數如表1所示。表1拉索基本參數權利要求1. ，其特征在于，包括以下步驟第一步，確定被測索實測加速度時程的自功率譜曲線上各個諧振峰峰值，從中找出最高峰、次最高峰與第三高峰對應的三個頻率值分別為fi、fj> fk ；第二步，按照頻率值從小到大的順序排隊，計算相鄰頻率之間的差值八1與Af2，Af1 為次小頻率值與最小頻率值的差，Af2為最大頻率值與次小頻率值的差；第三步，判斷三個峰值是否為連續三階或有跳階情況，從而確定基頻初值f 計算兩個頻率差的比值并取整，結果為N，N = int；如果N= 1，則三個峰值為連續三階頻率，f= ( Af1+Af2)/2 ；如果N > 1，貝IJ 表示有跳階情況，f = /2 ；第四步，分別計算f” fj> fk與f的比值并取整，結果為i、j和k ； i = int(fi/f+0. 05) j = int (fj/f+0. 05) k = int (fk/f+0. 05)第五步，計本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙作周，孫江波，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：
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