耦合索股系统自振特性与索力全局识别算法

索是缆索承重结构重要的受力构件,索力直接影响结构的服役状态与使用寿命。对于局部刚性耦合的索股结构,索股振动具有独立性和耦联性,系统呈现的整体振动与完全独立或完全耦合的索股系统振动特性均不同。为了对局部刚性耦合的索股系统的索力进行有效识别,首先建立耦合多索股模型并推导了系统的振动方程,根据系统的频率方程对系统的自振特性进行参数分析;然后将填充函数法和最优化理论相结合,构建了耦合索股系统索力识别算法,实现了索力全局识别;最后通过试验和有限元仿真验证了算法的正确性和可靠性。结果表明:刚性耦合使各索股振动同频,索股系统的自振频率在整数倍频之间出现了分数倍频,在整体振型之间出现局部振型;该文所提出的基于全局最优化理论的索力识别算法对迭代初值要求低,计算精度和收敛效率高,可扩展到其他参数识别问题中。

平行钢绞线斜拉索索股接触效应与力学行为研究

为了探明平行钢绞线斜拉索内部的接触来源及其对斜拉索整体力学行为的影响,根据平行钢绞线斜拉索的构造特点与力学关系,分析索体内部3类接触效应的产生机理;通过理论分析得到索箍刚性耦合下的拉索振动方程,并对相关参数进行敏感性分析;对外套管和索箍多重耦合作用下的斜拉索自振特性进行有限元仿真分析,并基于相关研究结果进行试验验证。研究结果表明:索箍刚性耦合、外套管自重作用和几何约束是平行钢绞线斜拉索索箍接触的3个重要来源;在接触耦合作用下,平行钢绞线索自振行为兼具整体性和独立性,索股系统在整数倍频之间出现了分数倍频,在整体振型之间会出现局部振型;接触作用使各索股振动发生耦合,耦合的索股振动具有一致性,使整数倍频与整体性良好的拉索的自振频率具有比拟性,为振动频率法测试耦合索股系统总索力提供了理论基础;对于常规的平行钢绞线斜拉索,当股间索力不均匀性满足规范要求且具有足够的耦合时,按整数倍频换算的索力精度可满足工程需要。