【摘要】：拉索由于其質輕高強,且力學性能高效,被廣泛地運用到纜索支承橋梁中,以實現(xiàn)人們對跨度的需求。作為結構中的主要受力構件,拉索中索力的確定對于纜索支承橋梁健康狀況的評估以及監(jiān)測十分重要。目前,對于索力測試,振動法為廣泛運用的方法,用振動法測索力時,通常是將拉索兩端看成簡支運用弦理論或看成簡支或固支運用梁理論估算索力,且不考慮索的垂度。但索的邊界條件遠比想象中的復雜,實際索的邊界條件是未知的,而邊界條件未知時,無論是弦理論還是梁理論的振動方程均無法求解。而垂度對索的自振頻率,特別是基頻的影響也不可忽略。因此,在邊界條件未知情況下,如何由索的動力參數(shù)換算索力,是國際上近幾年的前沿課題。本文首先介紹了基于弦理論和梁理論的振動法測索力的基本理論,假定索的一般邊界條件,并利用拉索的某個自振頻率和相應振型的幾個振動分量,分別研究了不考慮垂度以及考慮垂度影響的弦模型以及梁模型的振動模態(tài)特性,并在邊界條件未知的情況下,將索力識別出來,進而確定拉索的邊界剛度值。研究結果顯示,在拉索的幾何參數(shù)以及物理參數(shù)均為常數(shù)的情況下,對于弦模型以及表征抗彎剛度影響的參數(shù)ξ50的梁模型,在不考慮垂度效應的情況下,該方法能夠得到較好的識別結果,而對于需要考慮垂度效應的情況,利用反對稱模態(tài)能夠得到較好的識別結果,利用對稱模態(tài)則識別方法失效或識別效果較差。將軸力識別出來后,可以在邊界條件位未知的情況下對基于梁模型的索進行邊界剛度值識別,識別出來的剛度值與真實值吻合較好。該方法雖然得不到索力的解析解,但是相較于其他數(shù)值方法,該方法原理簡單,特別是對于未知邊界條件下的索力識別,更能顯示出該方法的意義和價值。
[Abstract]:Cable is widely used in cable-supported bridges because of its light weight and high strength, and its mechanical properties are high efficiency, in order to meet the needs of people for span. As the main force member in the structure, the determination of the cable force in the cable is very important for the evaluation and monitoring of the health condition of the cable-supported bridge. At present, the vibration method is a widely used method for cable force testing. When the cable force is measured by vibration method, usually the two ends of the cable are regarded as simple support to use string theory or as simple support or fixed beam theory to estimate the cable force, and the sag of cable is not taken into account. But the boundary condition of cable is much more complicated than that of imagination. The boundary condition of actual cable is unknown, but when the boundary condition is unknown, the vibration equation of string theory and beam theory can not be solved. The effect of sag on the natural frequency, especially the fundamental frequency, can not be ignored. Therefore, in the case of unknown boundary conditions, how to convert the cable force from the dynamic parameters of the cable is an international frontier issue in recent years. In this paper, the basic theory of cable force measurement by vibration method based on string theory and beam theory is introduced, and the general boundary conditions of cable are assumed. The vibration modal characteristics of string model and beam model without or without the influence of sag are studied, and the cable force is identified under unknown boundary conditions to determine the boundary stiffness of the cable. The results show that when the geometric and physical parameters of the cable are constant, the sag effect is not considered for the string model and the beam model which represents the effect of bending stiffness. This method can obtain better recognition results, but in the case of considering sag effect, the anti-symmetric mode can get a better recognition result, and the symmetrical mode can not work or the recognition effect is poor. After the axial force is recognized, the boundary stiffness value of the cable based on the beam model can be recognized under the condition of unknown boundary condition, and the identified stiffness value is in good agreement with the real value. Although this method can not obtain the analytical solution of cable force, compared with other numerical methods, the principle of this method is simple, especially for the recognition of cable force under unknown boundary conditions, which shows the significance and value of the method.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U446

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本文編號：2148009