专利名称：一种拱桥短吊杆的张力及刚度测试方法
技术领域：
本发明涉及一种拱桥短吊杆的张力及刚度测试方法。
背景技术：
吊杆是中、下承式拱桥最主要的受力构件之一，在桥梁健康监测、定期检测中通常 通过吊杆张力变化测试来判断桥梁结构的受力状态。目前，国内外常用的吊杆张力测定方 法主要有压力传感器法、液压千斤顶法、振动频率法、磁通量法等几种。振动频率法是根据 吊杆基频实测结果推算张力的一种测试方法，其原理是利用弦振动理论中基频与张力之间 存在唯一的对应关系计算张力。这种方法具有操作方便、成本低等优点，是目前应用最为广 泛的一种吊杆张力测试技术。对于比较短的吊杆，由于自身的弯曲刚度和边界约束条件对 吊杆基频有显著的影响，如忽略弯曲刚度影响，导致推算得到的吊杆张力精确不能满足工 程测试的要求。因此，在测试过程中需要同时确定吊杆的弯曲刚度和边界约束条件，提高振 动频率法的测试精度。现代拱桥的吊杆是由平行钢丝经小角度扭绞而成，其弯曲刚度是与吊杆受力状态 和变形形式有关的参数，变化幅度大，不能通过理论计算得到。另外，吊杆两端的锚固条件 一般不是明确的铰接或者固接，是介于铰接和固接之间的弹性约束，这些不确定的参数大 大增加了吊杆张力测试的难度，因此，同时识别弯曲刚度和边界条件的吊杆张力测试方法 一直是结构测试的一个技术难题，许多学者提出了利用高阶频率的测试方法，并通过理论 模拟以及实验室内试验获得满意的精度。但是，对于非常短的吊杆，现场测试中获得精确的 高阶自振频率非常困难，因此，利用高阶频率测试短吊杆张力的方法并不实用。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种拱桥短吊杆的张力及刚度测试方法，为短 吊杆张力测试提供一种简单易行、精度较高的测试技术。为此，本发明采用以下技术方案 它利用在吊杆上附加质量块的方法增加吊杆参数识别条件，从而可以实现根据基频推算吊 杆张力的目的；所述测试过程包括以下步骤(1)、在吊杆上安装振动传感器，在环境振动下测试吊杆的振动时程曲线，通过频 谱分析得到吊杆在没有附加质量块时的基频fo ；O)、在吊杆某一截面安装质量块，记下截面位置，并按步骤(1)测试吊杆附加质 量时的基频；(3)、移动质量块的安装位置，重复步骤O)，得到吊杆另一组附加质量时的基频
f2；、再次移动质量块的安装位置，重复步骤( ，得到又一组附加质量时的基频 f3；(5)、采用人工智能的遗传算法计算特征值问题联立方程组(1)，得到吊杆的几何 刚度Ke和刚度矩阵K，由此算出弯曲刚度EI和张力T ；
权利要求
1. 一种拱桥短吊杆张力及刚度的测试方法。其特征在于利用在吊杆上附加质量块的方 法增加吊杆参数识别条件，从而可以实现根据基频推算吊杆张力的目的；所述测试过程包 括以下步骤(1)、在吊杆上安装振动传感器，在环境振动下测试吊杆的振动时程曲线，通过频谱分 析得到吊杆在没有附加质量块时的基频fo ；O)、在吊杆某一截面安装质量块，记下截面位置，并按步骤(1)测试吊杆附加质量时 的基频fi ；(3)、移动质量块的安装位置，重复步骤O)，得到吊杆另一组附加质量时的基频f2；(4)、再次移动质量块的安装位置，重复步骤O)，得到又一组附加质量时的基频f3；(5)、采用人工智能的遗传算法计算特征值问题联立方程组(1)，得到吊杆的几何刚度 Kg和刚度矩阵K，由此算出弯曲刚度EI和张力T ；
全文摘要
本发明提供一种拱桥短吊杆的张力及刚度测试方法，它利用在吊杆上附加质量块的方法增加吊杆参数识别条件，实现根据基频推算吊杆张力的目的；本发明利用短吊杆基频受到吊杆质量变化比较敏感的特点，根据测试结果得到的四组关于吊杆基频与附加质量之间关系的方程组，利用遗传算法计算特征值问题联立方程组求解获得吊杆的张力、弯曲刚度和边界约束条件。本发明提出的测试方法在现场实施比较容易，测试方法简单、测试结果准确。
文档编号G01M5/00GK102128694SQ20101060294
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者孙良凤, 申永刚, 谢旭 申请人:浙江大学