考虑弯曲刚度的斜拉索索力数值计算方法

摘要

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。

主权项

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；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)(2)对方程（1）和（2）进行有限差分离散处理，可得：(3)(4)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。