[发明专利]一种基于拉索振动频谱分析的基频优化方法

说明书

本发明公开了桥梁结构数据分析技术领域的一种基于拉索振动频谱分析的基频优化方法，旨在解决现有技术中拉索基频往往由于能量较低而难以识别，导致索力计算误差较大的技术问题。所述方法包括如下步骤：获取拉索的理论基频；采集拉索振动原始数据；对拉索振动原始数据进行功率谱分析，获取拉索振动功率谱频域数据；基于理论基频对拉索振动功率谱频域数据进行频谱分析，获取拉索的实测基频。

技术领域

本发明涉及一种基于拉索振动频谱分析的基频优化方法，属于桥梁结构数据分析技术领域。

背景技术

拉索是桥梁结构的重要受力构件，拉索索力的大小，直接关系到桥梁整体结构的受力及变形，因而精确获取索力值对于桥梁安全评估具有重大意义。现有技术中，基频法是拉索频率法计算索力的常用方法，然而在实际测量中，由于各种噪声以及设备精度的影响，使得拉索的基频（即一阶频率）往往由于能量较低而难以识别，导致索力计算误差较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于拉索振动频谱分析的基频优化方法，以解决现有技术中拉索基频往往由于能量较低而难以识别，导致索力计算误差较大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于拉索振动频谱分析的基频优化方法，包括如下步骤：

获取拉索的理论基频；

采集拉索振动原始数据；

对拉索振动原始数据进行功率谱分析，获取拉索振动功率谱频域数据；

基于理论基频对拉索振动功率谱频域数据进行频谱分析，获取拉索的实测基频。

进一步地，获取拉索的理论基频，包括：

检测获取成桥索力和索力系数；

根据成桥索力和索力系数，计算获取拉索的理论基频。

进一步地，根据成桥索力和索力系数，计算获取拉索的理论基频，包括：基于弦理论频率法计算获取拉索的理论基频，其计算公式如下：

；

式中，为拉索的理论基频，为成桥索力，K为索力系数。

进一步地，所述拉索振动原始数据的采集数量大于10²×F，式中，F为拉索振动原始数据的采样频率。

进一步地，功率谱分析的频率范围为［0，F/2］Hz，式中，F为拉索振动原始数据的采样频率。

进一步地，基于理论基频对拉索振动功率谱频域数据进行频率分析，获取拉索的实测基频，包括：

提取理论基频所对应的预设阶次频率，所述预设阶次频率不少于两个；

基于预设阶次频率和理论基频在拉索振动功率谱频域数据中截取频率区间，所述频率区间不少于两个；

对每个频率区间分别进行拉索频谱分析，提取频率区间内功率谱密度峰值所对应的频率，作为峰值频率；

各峰值频率分别除以其所处频率区间对应预设阶次频率的阶次，构成基频数组；

提取基频数组中最接近理论基频的元素，作为拉索的实测基频。

进一步地，所述预设阶次频率为理论基频所对应的前M阶频率。

进一步地，M＝7。

进一步地，所述预设阶次频率，其表达式如下：

，