带减振器的斜拉桥索力测试方法的理论与试验研究

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拉索是斜拉桥的主要承重结构之一,在安装减振装置以后,拉索的自振频率会有所提高,此时,要根据拉索的振动频率准确的计算索力,需要考虑减振器的影响,修正原来的计算公式。减振器对于拉索相当于对称或单侧弹性支座的作用,为求得频率和索力之间的显式关系,可以使用能量守恒定理,建立拉索的索力与角频率的关系方程,求解索力。振动频率法测量索力具有准确、便捷的特点,但其测试精度也会受到一些因素的影响,有许多学者对此进行了探讨,但对于如何减小减振器造成的影响,仍然没有找到很好的解决办法。也有学者推导过带减振器拉索的索力计算公式,但其推导过程并不完善。论文主要从减振器的角度出发,研究了安装减振器以后拉索振型的变化,并根据能量守恒定理重新建立方程,推导了拉索在单侧和对称减振器作用下的索力计算公式。为进一步了解拉索的振动形态并检验公式的准确性,本文专门进行了索力测试试验,使用INV1601型振动试验系统测量了拉索的振动频率。试验中使用单根钢绞线或钢丝代替拉索振动,将不同规格的弹簧与拉索连接代替减振器的作用,将拉索一端固定,另一端悬挂砝码以提供索力,对拉索激振,测量了弹簧刚度不同、弹簧位置不同、拉索材料不同、拉索长度不同、拉索索力不同等情况下拉索的1、2、3阶自振频率。考虑到试验条件有限,本文同时使用ANSYS软件模拟试验中拉索的工作条件,求出不同情况下拉索的理论振动频率和振型与试验数据做比较。并根据试验数据、理论数据和某大桥的实测数据求解索力,验证了本文公式的准确性。最后,文章总结了已有的考虑减振器影响的索力计算方法,将它们的索力计算结果与本文公式的计算结果作比较,分析了各种方法的优点与不足。
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