斜拉桥索力测量不确定度影响因素初步研究

发布时间：2021-01-24 19:26

　　斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,准确测得拉索索力并科学评定索力测试结果是确保斜拉桥结构安全使用及评估在役桥梁运营状态的重要前提。频率法索力测试结果的准确性取决于计算模型的可靠和参数取值的精准,现有的索力计算模型多基于一定的假设条件提出,而实际上拉索难以完全满足假设条件,计算参数的取值也受到多种因素的影响。本文针对影响索力测试结果的因素进行研究,为更好地描述索力测试结果的质量,应用测量不确定度理论对测试结果进行评定。通过调研索力测试技术和频率法索力测试两方面的文献,明确了拉索的振动特性和索力计算理论,分析了影响索力测试结果的主要因素。在此基础上,明确了多种索力动测模型的适用范围,提出了索力测试结果的不确定度评定方法,对常用规格拉索进行了数值模拟并给出实验室条件下的索力测试结果不确定度评定实例。主要研究内容如下:（1）根据拉索自由振动微分方程,分析了拉索在弦振动理论和梁理论下的自振特性,推导了拉索在不同边界条件下的索力与频率关系式,得到了计算索力的弦振动公式、简支梁公式及固支梁公式。以10根拉索为例,通过建立有限元分析模型分别将由弦振动理论和梁理论计算得到的索力与有限元结果对比,验证两种... 

【文章来源】：重庆交通大学重庆市

【文章页数】：125 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

索力动测仪及使用使用振动频率法测试索力，具有测试方法简单、便捷、测试设备可以重复使

11图1-2索力测试计量研究技术路线图1.5研究目的及章节安排实践证明，频率法以操作简便、费用经济、精度较高等优势而被广泛应用于索力测试中。但是在使用频率法进行索力测试时，实际拉索状态不能完全满足假设条件，因此存在一些影响测量结果准确性的因素。目前常用的索力测试公式尚未能全面准确地考虑拉索弯曲刚度、有效长度以及垂度的影响，且对常用的弦振动公式和梁理论公式未明确使用范围，这样在一定程度上降低了频率法在工程应用中的可靠性。本文在满足工程实际要求的前提下，通过分析影响因素进而讨论索力计算公式使用范围，并对索力测试结果进行测量不确定度评定，最后应用于工程实际。本文分为五个章节，内容如下：第一章，介绍了频率法测试索力的基本理论以及用于频率法求解索力的几种主要计算模型。对频率法索力测试中影响索力测试精度的几种主要因素进行简单的分析介绍，如弯曲刚度、垂度、边界条件、有效长度及温度等。分析了索力测试量值传递与溯源的过程，提出索力测试计量研究技术路线。第二章，介绍了拉索平面内自由振动的基本理论，从动力学微分方程出发，根据不同的假设条件，推导了弦理论、简支梁理论、固支梁理论索力计算公式。并选用一组不同物理、几何参数的斜拉索，建立有限元分析模型，对所选拉索在不同的索力计算公式下的测试精度进行比较。第三章，以动力学、计量学为理论基础，对拉索进行分类，给出了短索、中索、长索的参数判定标准。分析了弯曲刚度、有效长度、垂度对索力的影响，以数值模拟的方式讨论了在影响因素作用下各计算公式适用范围。

14图2-1拉索力学模型如图2-2所示，在拉索上任意取一微元体。其中，M代表弯矩，Q代表剪力，T代表拉力，u表示y向位移。根据微元体的平衡条件有：220()0QuyQdxTdxmdxQTxxtθθθ=+++=(2.2)00MMMdxMdxxθ=+=(2.3)图2-2拉索微元体受力图根据梁弯矩和中和轴弯曲的曲率关系有：22uMxEI=(2.4)uxθ=(2.5)将上两式代入上上两式整理得：224224uuumTEItxx=(2.6)式中，m表示拉索单位长度质量，T表示拉索索力，EI表示拉索的弯曲刚度。利


本文编号：2997800