【摘 要】
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拉索一般由高强钢丝组成,因其良好的抗拉性能而被广泛应用于缆索支承体系桥梁。拉索是缆索桥梁主要承重构件之一,也是全桥薄弱部位,特别是短索,由于长期处于高应力及恶劣的外部工作环境,在环境荷载、疲劳等多种作用下极易产生损伤,甚至发生突然断裂。拉索索力可以反映拉索的工作状态,因此索力的测量及评估对于桥梁安全运营具有重要意义。振动频率法测索力是通过振动测试仪器量测拉索模态频率,再通过理论公式计算索力。该方法
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拉索一般由高强钢丝组成,因其良好的抗拉性能而被广泛应用于缆索支承体系桥梁。拉索是缆索桥梁主要承重构件之一,也是全桥薄弱部位,特别是短索,由于长期处于高应力及恶劣的外部工作环境,在环境荷载、疲劳等多种作用下极易产生损伤,甚至发生突然断裂。拉索索力可以反映拉索的工作状态,因此索力的测量及评估对于桥梁安全运营具有重要意义。振动频率法测索力是通过振动测试仪器量测拉索模态频率,再通过理论公式计算索力。该方法具有操作简单、测试成本低等优点,在实际工程中被广泛应用。拉索索力,受到边界条件、拉索抗弯刚度等因素影响,计算较为复杂,因此在实际工程中,很多时候这些影响被忽略,导致索力计算产生很大误差,影响工程决策。其次,由于拉索一般由若干根钢丝集结成束拧绞而成,刚度如何取值也是一个难题,针对这些情况,本文以短索为研究对象,通过理论研究了抗弯刚度、边界条件、连接筒及阻尼器等对索力的影响,并通过试验和有限元分析进行了验证,主要研究工作与主要研究成果如下:1.为了便于实际工程应用,在分析大量现有研究成果的基础上,总结提出了考虑抗弯刚度及减振阻尼等因素的统一形式计算模型。模型形式与弦理论(未考虑拉索刚度)获得的频率计算公式形式相同,模型物理意义明确。2.通过对张紧拉索的模态试验,研究了外层PE对拉索模态频率的影响,证实了外层PE套箍作用可提高拉索抗弯刚度。通过拉索频率实测数据及推导的考虑拉索刚度与边界条件的索力计算模型,编写了Matlab程序,分析了拉索边界条件与刚度对索力的影响,并给出了拉索刚度的建议值。3.针对实际工程中拉索两端连接筒对频率模态的影响往往被忽略,通过有限元建模分析,进行了连接筒对拉索模态频率提高了的影响研究,获得了连接筒对不同长度短索模态频率的影响规律,结果表明,对于短索,有无连接筒时拉索频率相差最大达到35%,不考虑连接筒会对索力测试带来很大误差。
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