[发明专利]一种考虑环境多因素影响拱桥吊杆张力识别方法

说明书

本发明公开了一种考虑环境多因素影响拱桥吊杆张力识别方法，包括建立了拱桥吊杆张力计算模型，推导了复杂边界条件下吊杆张力与横向振动频率解析表达式，为便于工程应用，通过边界影响系数法给出了吊杆张力实用表达式，并进行了实例验证，分析了各表达式计算精度、应用特点及差异，为吊杆张力测定提供参考，考虑了吊杆抗弯刚度、长度、减振垫、附加质量、弹性支承、黏性护套与环境温度等条件的吊杆张力与振动频率解析表达式计算精度高，适用于施工期及运营期各类长度吊杆张力振动测试计算，基于边界影响系数法吊杆张力实用表达式，计算精度较高，满足工程精度要求，且为显式形式，实用性强。

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种考虑环境多因素影响拱桥吊杆张力识别方法。

背景技术

目前，振动频率法作为吊杆张力测试常用方法，具有简便、实用性强等优点，适用于各类吊杆，其测试精度与吊杆边界条件密切相关，为了提高吊杆张力测试精度，国内外学者多数针对吊杆张力识别方法以及吊杆边界条件进行了广泛研究，在识别方法方面，ParkK.S.等基于有限元模型的反分析和系统辨识方法计算吊杆张力，以提升基于弦振动理论和线性回归方法的可靠性，Kim S.W.等利用数字图像处理技术对吊索的张力进行非接触测量，提高了吊索的动态响应和模态频率的分辨率，孙传智，李爱群等基于响应面法优化拱桥吊杆内力，为拱桥的设计和施工控制提供指导。

纵观国内外已有成果，大部分研究仅针对吊杆简单边界条件(固接或铰接)开展的，没有同时考虑吊杆复杂边界条件下弹性支撑、转动约束、黏性护套与附加质量等因素的影响，不能完全反映吊杆实际情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑环境多因素影响拱桥吊杆张力识别方法，以解决上述背景技术中提出的现有纵观国内外已有成果，大部分研究仅针对吊杆简单边界条件(固接或铰接)开展的，没有同时考虑吊杆复杂边界条件下弹性支撑、转动约束、黏性护套与附加质量等因素的影响，不能完全反映吊杆实际情况的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种考虑环境多因素影响拱桥吊杆张力识别方法，包括以下步骤：

S1、建立了拱桥吊杆张力计算模型；

S2、推导复杂边界条件下吊杆张力与横向振动频率解析表达式；

考虑吊杆外部高密度聚乙烯护套的影响，并假定吊杆张力沿杆长方向不变，且护套与吊杆同步振动，在线弹性范围内，吊杆实际抗弯刚度EI与拉伸(压缩)刚度EA可分别表示为：

EI＝E₁I₁+E₂I₂

EA＝E₁A₁+E₂A₂ (1)

忽略温度场梯度变化，由环境温度变化引起的吊杆张力变化FN为：

F_N＝-EAμ(T-T₀) (2)

由Euler-Bernoulli梁理论，吊杆振动微分方程为：

S3、通过边界影响系数法给出了吊杆张力实用表达式，并进行了实例验证；

S4、分析了各表达式计算精度、应用特点及差异，为吊杆张力测定提供参考。

2、进一步的，所述拱桥吊杆张力计算模型考虑抗弯刚度、长度、减振垫、附加质量、弹性支承、黏性护套、环境温度影响。

3、进一步的，所述m为吊杆单位长度质量，V(x,t)为吊杆横向位移函数，可表示为：