基于振动频率法的两端固支拉索索力计算实用公式

甘 泉，黄永辉，王荣辉，甄晓霞

缆索支承体系是大跨度桥梁中常用的一种结构体系，其拉索索力的准确测试对结构状态的评估具有重要作用。目前，拉索内力识别方法主要有直接法和间接法，其中直接法可以直接测量拉索内力如压力传感器法和油压表法；间接法则通过间接物理量的测试来识别索力，包括频率法和磁通量法。其中，直接法需要提前安装传感器于拉索锚固点，其造价高，且无法用于未预先安装压力传感器的既有桥梁；间接法中的磁通量法是一种新技术，目前应用尚不广泛，且成本高［1］，若应用于既有桥梁，需要采用其他方法进行标定。现阶段索力测试以基于振动测试的索力识别方法最为常用，该方法具有简单易操作，成本低等优点。

基于振动频率的拉索索力计算方法主要有两类：理论计算方法和数值模拟计算方法，其中数值模拟计算方法［2－4］可以准确的反映索结构几何特征和支撑情况等，还能对索结构的几何及边界条件参数进行同步计算，但是，此类方法一般需要工程师有一定有限元理论基础和编程基础，工程上推广应用不方便。

理论计算方法需要建立拉索振动与索力的关系表达式，对于简支边界条件，可以直接由拉索的频率特征方程建立拉索频率－索力的解析表达式。但对于复杂边界条件，如两端固支，难以求得力－频率关系，这种情况下多采用数值模拟的方法拟合各类实用公式。如Zui H等［5］提出的索力计算实用公式，但该公式只能采用一阶或者二阶频率来计算索力，其提出考虑拉索抗弯刚度影响的参数为拉弯比ξ。……