基于自振频率测试网架杆件轴力反演方法研究

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随着经济的发展,钢结构尤其是大跨度网架结构在我国的数量与日俱增。但由于中国的设计水平及施工能力远远落后于发达国家,所以网架结构事故频频发生。对实际工程中正在施工或运营的网架杆件进行精确的轴力识别是判断网架结构安全性的重要方面。若通过传统贴应变片的方法对杆件内力进行实时监测既不方便也不经济,因此就需要寻找另外一种更为简洁经济的方法。由于频率法有很多显著的优点,所以被广泛的应用于这方面的研究。前人在研究网架结构杆件时大部分将杆件的受力简化为只承受轴力,节点简化为铰接。实际上,网架结构杆件不仅承受轴力,还承受一定的弯矩和剪力,同时节点是介于刚性与弹性之间的半刚性节点。因此,就需要进一步的研究。对于网架结构杆件轴力的识别研究主要围绕如下几个方面:(1)考虑到在役网架结构杆件端部是处于刚性与弹性之间的半刚性节点,本文基于振动频率网架结构轴力测试方法研究,建立了不同约束条件下杆件轴力与其自振频率的理论关系;(2)设计刚度不同的弹簧支座、铰支座、固定支座来模拟杆件的各种节点约束条件,并进行对应支座条件下的杆件轴力和相应自振频率试验研究以及足尺网架结构模型中杆件的轴力和相应自振频率试验研究;(3)基于杆件轴力和自振频率的理论原理,进行MATLAB编程,实现基于自振频率杆件轴力和杆件约束刚度识别数值分析,并将数值分析与实验测试值进行对比分析,验证了方法的有效性,可应用到工程实际。
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