CN102735386A - 考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法 - Google Patents
考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102735386A CN102735386A CN2012102428236A CN201210242823A CN102735386A CN 102735386 A CN102735386 A CN 102735386A CN 2012102428236 A CN2012102428236 A CN 2012102428236A CN 201210242823 A CN201210242823 A CN 201210242823A CN 102735386 A CN102735386 A CN 102735386A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- suspension cable
- cable
- vibration
- value
- stay cable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明涉及一种考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法,包括以下步骤:1、对斜拉索的振动进行测量,得到实测的振动频率;对斜拉索索力进行预估,得到预估索力值;2、将斜拉索自身特性值和预估索力值代入考虑弯曲刚度的斜拉索面内运动方程,并利用有限差分的数值方法进行求解,得到斜拉索振动的计算频率;3、计算斜拉索振动的计算频率与实测频率之间的差值,若差值在误差允许范围内,则判定预估索力值即是斜拉索的实际索力值,算法结束;若差值超出误差允许范围,则调整预估索力值,进行循环迭代,直到计算频率与实测频率的差值落在误差允许范围内,调整后的预估索力值即为实际索力值。该方法有利于提高斜拉索索力测量结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及斜拉桥设计技术领域,特别是一种考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法。
背景技术
当前普遍应用的斜拉索索力计算方法为通过对斜拉索运动方程进行近似和拟合,获得能考虑弯曲刚度和垂度效应的索力计算公式,称之为解析公式法求解索力。解析公式法的优点在于计算简单,不需要通过反复迭代即可获得斜拉索索力值。但是由于解析公式在近似和拟合中存在着假设和近似,并且所应用的斜拉索运动方程未能同时考虑弯曲刚度和垂度效应,使得其计算结果并不完全精确。随着计算技术特别是数值计算方法的不断发展,如果需要得到更为精确的索力值,另一种方法就是采用数值方法直接求解同时考虑弯曲刚度和垂度效应的斜拉索运动方程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法,该方法有利于提高斜拉索索力测量结果的准确性。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:对斜拉索的振动进行测量,并对测量结果进行频谱分析,得到实测的振动频率;对斜拉索索力进行预估,得到预估索力值;
步骤2:将斜拉索自身特性值和预估索力值代入考虑弯曲刚度的斜拉索面内运动方程,并利用有限差分的数值方法进行求解,得到斜拉索振动的计算频率;
步骤3:计算斜拉索振动的计算频率与实测的振动频率之间的差值,若所述差值在误差允许范围内,则判定预估索力值即是斜拉索的实际索力值,算法结束;若所述差值超出误差允许范围,则调整预估索力值,并返回步骤2进行循环迭代,直到斜拉索振动的计算频率与实测的振动频率的差值落在误差允许范围内,调整后的预估索力值即为斜拉索的实际索力值。
本发明的有益效果是在斜拉索索力测量过程中考虑了斜拉索自身抗弯刚度对索力测量结果的影响,提高了斜拉索索力计算结果的准确性和精度。
附图说明
图1是本发明实施例的斜拉索的几何形状示意图。
图2是本发明实施例的斜拉索的离散模型示意图。
图3是本发明实施例的工作流程图。
具体实施方式
本发明考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法,如图3所示,包括以下步骤:
步骤1:对斜拉索的振动进行测量,并对测量得到的加速度时程记录进行频谱分析,得到斜拉索振动的实测一阶频率和实测高阶频率;根据斜拉索自身特性值,结合现有技术的弦振动张力计算公式,计算得到预估索力值。
步骤2:将斜拉索自身特性值和预估索力值代入考虑弯曲刚度的斜拉索面内运动方程,并利用有限差分的数值方法进行求解,得到斜拉索振动的计算一阶频率和计算高阶频率。
步骤3:计算斜拉索振动的计算频率与实测频率之间的差值,若所述差值在误差允许范围内,则判定预估索力值即是斜拉索的实际索力值,算法结束;若所述差值超出误差允许范围,则对预估索力值进行适当调整,并返回步骤2进行循环迭代计算,直到斜拉索振动的计算频率与实测频率的差值落在误差允许范围内,调整后的预估索力值就是根据当前频率计算得到的斜拉索的实际索力值。
斜拉索的几何形状如图1所示。定义坐标系(x,z)为整体坐标系,坐标系(x*,z*)为整体割线坐标系,即x方向为水平方向,z方向为竖直方向,x*方向为斜拉索两端点连线方向,z*方向与x*方向垂直且与斜拉索在同一平面,L为斜拉索两端点间的距离, 为斜拉索水平倾角,在整体割线坐标系下,计算斜拉索振动的计算频率时,只考虑方程线性项且不考虑外力,考虑弯曲刚度和垂度的斜拉索无量纲运动方程为:
对方程(1)和(2)进行有限差分离散处理,可得:
(3)
式(1)、(2)、(3)、(4)中,,,,x*是沿x*方向坐标,z*是沿z*方向坐标,s是沿斜拉索长度方向坐标,L为斜拉索两端点间的距离,为斜拉索水平倾角,是无量纲轴向额外动张力,,是轴向额外动张力,H是斜拉索张力的水平分量,是无量纲轴向张力,,T是斜拉索轴向张力,,,u*、w*是在x*和z*方向的动位移,是斜拉索轴向刚度和水平拉力的比值,,是弯曲刚度与轴向刚度的比值,,E是斜拉索弹性模量,A是斜拉索横截面面积,I是斜拉索抗弯刚度,,是无量纲时间,是无垂度斜弦的一阶圆频率,,是斜拉索初始张力沿x*方向的分量,m是斜拉索线密度;是斜拉索额外动张力沿x*方向的分量,i是斜拉索离散后的节段编号(如图2所示),t是时间;
从而得到斜拉索运动方程离散后的矩阵形式为:KW =P,对矩阵K进行特征值和特征向量的求解,即可计算得到斜拉索振动的计算频率和振型。
以上是本发明的较佳实施例,凡依本发明技术方案所作的改变,所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时,均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:对斜拉索的振动进行测量,并对测量结果进行频谱分析,得到实测的振动频率;对斜拉索索力进行预估,得到预估索力值;
步骤2:将斜拉索弹性模量、斜拉索截面面积、斜拉索外径、斜拉索线密度、斜拉索水平倾角、斜拉索索长、斜拉索等分节段数和预估索力值代入考虑弯曲刚度的斜拉索面内运动方程,并利用有限差分的数值方法进行求解,得到斜拉索振动的计算频率;
步骤3:计算斜拉索振动的计算频率与实测的振动频率之间的差值,若所述差值在误差允许范围内,则判定预估索力值即是斜拉索的实际索力值,算法结束;若所述差值超出误差允许范围,则调整预估索力值,并返回步骤2进行循环迭代,直到斜拉索振动的计算频率与实测的振动频率的差值落在误差允许范围内,调整后的预估索力值即为斜拉索的实际索力值。
2.根据权利要求1所述的考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法,其特征在于:定义坐标系(x,z)为整体坐标系,坐标系(x*,z*)为整体割线坐标系,计算斜拉索振动的计算频率时,只考虑方程线性项且不考虑外力,考虑弯曲刚度和垂度的斜拉索无量纲运动方程为:
(1)
对方程(1)和(2)进行有限差分离散处理,可得:
(3)
式(1)、(2)、(3)、(4)中,,,,s是沿斜拉索长度方向坐标,L为斜拉索两端点间的距离,为斜拉索水平倾角,是无量纲轴向额外动张力,,是轴向额外动张力,H是斜拉索张力的水平分量,是无量纲轴向张力,,T是斜拉索轴向张力,,,u*、w*是在x*和z*方向的动位移,是斜拉索轴向刚度和水平拉力的比值,,是弯曲刚度与轴向刚度的比值,,E是斜拉索弹性模量,A是斜拉索横截面面积,I是斜拉索抗弯刚度,,是无量纲时间,是无垂度斜弦的一阶圆频率,,是斜拉索初始张力沿x*方向的分量,m是斜拉索线密度;是斜拉索额外动张力沿x*方向的分量,i是斜拉索离散后的节段编号,t是时间;
从而得到斜拉索运动方程离散后的矩阵形式为:KW =P,对矩阵K进行特征值和特征向量的求解,即可计算得到斜拉索振动的计算频率和振型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210242823.6A CN102735386B (zh) | 2012-07-14 | 2012-07-14 | 考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210242823.6A CN102735386B (zh) | 2012-07-14 | 2012-07-14 | 考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102735386A true CN102735386A (zh) | 2012-10-17 |
CN102735386B CN102735386B (zh) | 2014-05-14 |
Family
ID=46991291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210242823.6A Active CN102735386B (zh) | 2012-07-14 | 2012-07-14 | 考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102735386B (zh) |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104713673A (zh) * | 2015-03-11 | 2015-06-17 | 哈尔滨工业大学 | 基于扩展卡尔曼滤波器的拉索时变索力历程识别方法 |
CN105674895A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-06-15 | 福州大学 | 非接触测量拉索非线性动应变的计算方法 |
CN105910743A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-08-31 | 郑州大学 | 一种利用无人机测量斜拉桥拉索张力的方法 |
CN106323528A (zh) * | 2016-08-10 | 2017-01-11 | 河海大学 | 一种索张力的高精度动测法 |
CN106500901A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-03-15 | 石家庄铁道大学 | 斜拉索索力测试方法 |
CN106932134A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-07-07 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于等代铰接梁模型的拉索索力测量方法 |
CN107014541A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-08-04 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于线性模型修正的等代铰接梁模型索力测量方法 |
CN107014477A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-08-04 | 汪哲荪 | 圆环式斜拉索二维振动传感器及其使用方法 |
CN107192491A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-09-22 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于荷载增量标定的等代铰接梁索力测量方法 |
CN107462359A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-12-12 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 一种基于参数传递的等代铰接梁模型索力测量方法 |
CN108132911A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-08 | 哈尔滨工业大学 | 基于比弦模型的两端固接边界拉索索力测量方法 |
US10267696B2 (en) | 2012-10-29 | 2019-04-23 | Bando Chemical Industries, Ltd. | Belt tension calculating program, belt natural frequency calculating program, method and device for calculating belt tension, and method and device for calculating belt natural frequency |
CN111783201A (zh) * | 2020-06-21 | 2020-10-16 | 西北工业大学 | 一种三跨自锚式悬索桥动力特性的快速分析方法 |
CN111783198A (zh) * | 2020-06-21 | 2020-10-16 | 西北工业大学 | 一种基于双梁模型的悬索桥精细化动力分析方法 |
CN111896200A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-06 | 广西壮族自治区公路发展中心 | 短索抗弯刚度测试方法 |
CN112050984A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-12-08 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种斜拉索张力计算参数k值的获得方法 |
CN113834619A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-24 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种白车身弯曲刚度测试方法及*** |
CN113916432A (zh) * | 2021-09-10 | 2022-01-11 | 上海建工集团股份有限公司 | 拉索的索力测量方法 |
CN114741767A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-12 | 河海大学 | 一种同时考虑垂度倾角抗弯刚度的斜拉索索力计算方法 |
CN115017681A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-09-06 | 西北工业大学 | 一种小垂度拉索动力特性的精细化分析方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001153740A (ja) * | 1999-11-26 | 2001-06-08 | Tokyo Seiko Co Ltd | ワイヤロープの張力測定方法 |
US20070022675A1 (en) * | 2005-06-24 | 2007-02-01 | Simon Weisman | Apparatus and method to measure cable tension |
CN101201282A (zh) * | 2007-12-20 | 2008-06-18 | 宁波大学 | 一种用于斜拉桥索力检测的基频识别方法 |
CN101586996A (zh) * | 2009-06-26 | 2009-11-25 | 贵州师范大学 | 一种基于人工神经网络的斜拉桥索力预测方法 |
CN101762346A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-06-30 | 北京市建筑工程研究院 | 一种用多频率法测量多跨钢拉索索力的方法 |
CN101852600A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-10-06 | 武汉理工大学 | 一种斜拉桥无应力索长的精确求解方法 |
-
2012
- 2012-07-14 CN CN201210242823.6A patent/CN102735386B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001153740A (ja) * | 1999-11-26 | 2001-06-08 | Tokyo Seiko Co Ltd | ワイヤロープの張力測定方法 |
US20070022675A1 (en) * | 2005-06-24 | 2007-02-01 | Simon Weisman | Apparatus and method to measure cable tension |
CN101201282A (zh) * | 2007-12-20 | 2008-06-18 | 宁波大学 | 一种用于斜拉桥索力检测的基频识别方法 |
CN101586996A (zh) * | 2009-06-26 | 2009-11-25 | 贵州师范大学 | 一种基于人工神经网络的斜拉桥索力预测方法 |
CN101762346A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-06-30 | 北京市建筑工程研究院 | 一种用多频率法测量多跨钢拉索索力的方法 |
CN101852600A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-10-06 | 武汉理工大学 | 一种斜拉桥无应力索长的精确求解方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
陈庆志: "考虑减震器影响的斜拉索索力测试研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士)工程科技II辑》 * |
Cited By (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10267696B2 (en) | 2012-10-29 | 2019-04-23 | Bando Chemical Industries, Ltd. | Belt tension calculating program, belt natural frequency calculating program, method and device for calculating belt tension, and method and device for calculating belt natural frequency |
CN104713673A (zh) * | 2015-03-11 | 2015-06-17 | 哈尔滨工业大学 | 基于扩展卡尔曼滤波器的拉索时变索力历程识别方法 |
CN105674895A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-06-15 | 福州大学 | 非接触测量拉索非线性动应变的计算方法 |
CN105910743A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-08-31 | 郑州大学 | 一种利用无人机测量斜拉桥拉索张力的方法 |
CN106323528A (zh) * | 2016-08-10 | 2017-01-11 | 河海大学 | 一种索张力的高精度动测法 |
CN106323528B (zh) * | 2016-08-10 | 2018-09-14 | 河海大学 | 一种索张力的高精度动测法 |
CN106500901A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-03-15 | 石家庄铁道大学 | 斜拉索索力测试方法 |
CN107014477B (zh) * | 2017-04-01 | 2019-03-29 | 汪哲荪 | 圆环式斜拉索二维振动传感器及其使用方法 |
CN107014477A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-08-04 | 汪哲荪 | 圆环式斜拉索二维振动传感器及其使用方法 |
CN106932134B (zh) * | 2017-04-12 | 2018-05-04 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于等代铰接梁模型的拉索索力测量方法 |
CN106932134A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-07-07 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于等代铰接梁模型的拉索索力测量方法 |
CN107014541A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-08-04 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于线性模型修正的等代铰接梁模型索力测量方法 |
CN107014541B (zh) * | 2017-04-18 | 2018-06-05 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于线性模型修正的等代铰接梁模型索力测量方法 |
CN107192491A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-09-22 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于荷载增量标定的等代铰接梁索力测量方法 |
CN107192491B (zh) * | 2017-06-12 | 2019-07-23 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于荷载增量标定的等代铰接梁索力测量方法 |
CN107462359A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-12-12 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 一种基于参数传递的等代铰接梁模型索力测量方法 |
CN108132911B (zh) * | 2017-12-25 | 2019-02-19 | 哈尔滨工业大学 | 基于比弦模型的两端固接边界拉索索力测量方法 |
CN108132911A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-08 | 哈尔滨工业大学 | 基于比弦模型的两端固接边界拉索索力测量方法 |
CN111783198B (zh) * | 2020-06-21 | 2022-08-12 | 西北工业大学 | 一种基于双梁模型的悬索桥精细化动力分析方法 |
CN111783201A (zh) * | 2020-06-21 | 2020-10-16 | 西北工业大学 | 一种三跨自锚式悬索桥动力特性的快速分析方法 |
CN111783198A (zh) * | 2020-06-21 | 2020-10-16 | 西北工业大学 | 一种基于双梁模型的悬索桥精细化动力分析方法 |
CN111896200A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-06 | 广西壮族自治区公路发展中心 | 短索抗弯刚度测试方法 |
CN112050984B (zh) * | 2020-08-07 | 2022-03-08 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种斜拉索张力计算参数k值的获得方法 |
CN112050984A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-12-08 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种斜拉索张力计算参数k值的获得方法 |
CN113916432A (zh) * | 2021-09-10 | 2022-01-11 | 上海建工集团股份有限公司 | 拉索的索力测量方法 |
CN113834619A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-24 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种白车身弯曲刚度测试方法及*** |
CN114741767A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-12 | 河海大学 | 一种同时考虑垂度倾角抗弯刚度的斜拉索索力计算方法 |
CN114741767B (zh) * | 2022-04-24 | 2024-01-19 | 河海大学 | 一种同时考虑垂度倾角抗弯刚度的斜拉索索力计算方法 |
CN115017681A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-09-06 | 西北工业大学 | 一种小垂度拉索动力特性的精细化分析方法 |
CN115017681B (zh) * | 2022-05-10 | 2023-06-23 | 西北工业大学 | 一种小垂度拉索动力特性的精细化分析方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102735386B (zh) | 2014-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102735386B (zh) | 考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法 | |
CN102789547B (zh) | 考虑减振阻尼器作用的斜拉索索力计算方法 | |
US10288431B2 (en) | Device for estimating moving object travel direction and method for estimating travel direction | |
GB2496786A (en) | System and method for estimating directional characteristics based on bedding moment measurements | |
US20150177020A1 (en) | Method and apparatus for data fusion of a three-axis magnetometer and three axis accelerometer | |
CN109579824B (zh) | 一种融入二维码信息的自适应蒙特卡诺定位方法 | |
KR101485142B1 (ko) | 자체 보정 멀티-자기력계 플랫폼을 위한 시스템 및 방법 | |
CN104424655A (zh) | 点云曲面重构***及方法 | |
CN108319570B (zh) | 一种异步多传感器空时偏差联合估计与补偿方法及装置 | |
CN105588883B (zh) | 三维岩石力学参数获取方法和*** | |
CN107870001A (zh) | 一种基于椭球拟合的磁力计校正方法 | |
KR101576424B1 (ko) | 실내 측위를 위한 지자기 센서 자동 보정 방법 | |
JP2014149211A (ja) | オフセット推定装置及びプログラム | |
CN107356523B (zh) | 基于离散切线刚度估计的实时混合模拟试验反馈力修正方法 | |
KR20080086711A (ko) | 관성항법시스템의 초기정렬 방법 | |
CN110261052A (zh) | 采用力锤激励和摄影测量的结构振动模态分析***及方法 | |
CN104613965A (zh) | 一种基于双向滤波平滑技术的步进式行人导航方法 | |
FR2930994B1 (fr) | Structure et procede de fabrication d'un capteur de gradient de champ magnetique en technologie integree | |
CN107726982A (zh) | 一种激光测距传感器安装位置误差标定方法 | |
CN110231620A (zh) | 一种噪声相关***跟踪滤波方法 | |
US20140303929A1 (en) | Method to obtain accurate vertical component estimates in 3d positioning | |
CN103837750A (zh) | 一种电场传感器温度漂移及时间漂移实时差分补偿方法 | |
CN102997854A (zh) | 激光检测引导装置 | |
WO2015105146A1 (ja) | 進行方向推定装置及び進行方向推定方法 | |
CN109443316B (zh) | 一种铁塔倾斜状态监测方法及*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |