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带中间支撑拉索索力精确识别研究

王广武  
【摘要】:振动频率法以其经济方便等优点而广泛应用于索结构的施工控制、状态评估和健康监测,其基本原理是基于弦振动理论,而弦理论忽略了拉索的抗弯刚度、垂度、边界条件及中间支撑等非线性因素的影响,在实际应用中有时会带来不可接受的误差。综合考虑上述因素以后,拉索的振动问题就属于非线性问题,为了充分探明拉索的动力特性,以非线性振动理论为基础进行拉索振动问题的研究非常重要,本文针对拉索的非线性问题提出了四种研究方法,主要内容如下: (1)应用解析法直接求解考虑拉索的抗弯刚度和中间支撑(阻尼器)影响的拉索振动方程,将求解得到的频率特征根超越方程进行近似简化运算,得到拉索的频率特征值无量纲表达式和索力计算表达式。 (2)建立考虑拉索抗弯刚度和垂度影响的拉索振动方程,利用奇异摄动法,求解得到拉索自振频率小参数级数近似表达式,同时给出反算得到的索力计算表达式。 (3)利用能量法推导得到计及拉索抗弯刚度、垂度及阻尼器影响的索力近似表达式,根据假设条件,讨论其适用范围,结合有限元分析讨论各个因素的影响。 (4)由于设计参数和真实参数之间的偏差而导致了索力计算存在系统误差,本文结合PSO粒子群算法,提出了有模型和无模型参数识别法,并讨论了关键参数的单参数识别法和多参数识别法。 (5)以干溪沟大桥和海印大桥的索力测试实验为实例分析,将测试结果代入到四种研究方法中验证索力计算公式的精度。


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