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振动法测索力公式推导

振动法测索力公式推导

振动法测索力广泛应用于索结构的施工控制和健康监测,其原理是基于弦振动理论:索拉力与自振频率之间存在简单的关系,因此可以由实测的自振频率计算得到索力。

但弦理论没有考虑拉索的垂度和抗弯刚度,在很多实际应用中将带来不可接受的误差。本文的主要工作包括:

1. 考虑拉索的垂度和抗弯刚度对基频的影响,用能量的方法,并辅以曲线拟合,提出了由基频计算索力的实用公式,公式与理论解的误差在以内,并对公式的适用范围进行了讨论。

2. 考虑垂度和抗弯刚度对高阶自振频率的影响,探讨了索相邻频率之差,发现索的高阶频差就是弦振动理论的基频,利用这一特性,分析了频差法测索力的精度和适用范围。

3. 使用功率谱频差法和倒频谱频差法,开发了基于MATLAB平台的斜拉索环境振动基频识别GUI工具箱。对福州青洲闽江斜拉桥拉索进行了环境振动测试与分析,使用频差法得到了全部斜拉索的索力。

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