(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210904662.6 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 华设检测科技有限公司 地址 210014 江苏省南京市秦淮区紫云大 道9号 (72)发明人 邱恒雅　季鹏　朱玲裕　汪春桃　 俞先江　刘亚楼　刘九生　刘刚　 钱正华　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 专利代理师 张力 (51)Int.Cl. G01L 5/04(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/17(2020.01)G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种考虑索杆减震器约束刚度的索力有限 元迭代分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑索杆减震器约束刚 度的索力有限元迭代分析方法， 在安装减震器 之 前,测量拉索的频率f0， 计算得出初始索力T0； 在 安装完减震器之后， 再次测量拉索的频率f1， 在 Midas Civil中将 减震器作为边界条件施加在索 单元上， 并将索力T0输入模型中， 不断调整减震 器刚度直至计算出的频率f2与f1的变化率在允 许范围之内， 由此得到减震器实际刚度； 之后不 断调整预估索力， 直到计算频率与实测频率的误 差在允许范围内， 该预估索力即为实际索力值。 该方法有利于提高安装有减振器的拉索索力计 算结果的准确性， 解决现有因为安装减震器而导 致拉索索力测量精度下降的问题。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115356032 A 2022.11.18 CN 115356032 A 1.一种考虑 索杆减震器约束刚度的索力有限元迭代分析 方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1： 在拉索安装减震器之前， 测量拉索的振动频率f0， 根据索力计算公式， 得到初始 索力T0； 步骤2： 安装减震器， 测量安装完减震器之后的拉索频率f1， 建立只受拉桁架单元有限元 模型， 输入初始索力T0， 将减震器作为节点弹性支撑按照实际位置施加 在模型上， 在模型中 输入减震器的预估刚度； 步骤3： 运行模型， 得到的频率f1’， 计算测量得到的频率f1和计算得到的频率f1’的变化 率， 若变化率在设定值以内， 则预估刚度即为减震器的等效刚度EI， 若变化率超过设定值， 则返回步骤2， 迭代调 整减震器的预估刚度， 直至频率 f1’与频率f1的误差在 设定值以内， 得 出减震器的等效刚度EI； 步骤4： 测量拉索的频率f2， 对拉索索力T1进行预估并赋予至模型， 在模型中将减震器作 为节点弹性支撑按照实际位置施加在对应节点上， 刚度采用步骤3中得到的等效刚度EI； 步骤5： 运行模型， 得到频率f2’， 计算频率f2与测量频率f2’的变化率， 若变化率在设定 值以内， 则预估索力即为拉索的实际索力， 若变化率超过设定值， 则返回步骤4， 迭代调整拉 索的预估索力， 直至频率f2’与频率f2的变化率在设定值以内， 得 出拉索的实际索力。 2.根据权利要求1所述的一种考虑索杆减震器约束刚度的索力有限元迭代分析方法， 其特征在于， 所述初始索力T0采用的计算公式为： T0＝4mL2f02 式中： T0代表初始索力； m代表拉索质量； L代表索长； f0代表测量得到的拉索的振动频 率。 3.根据权利要求1所述的一种考虑索杆减震器约束刚度的索力有限元迭代分析方法， 其特征在于， 在步骤2中， 在Midas  Civil中建立只受拉桁架单 元有限元模型。 4.根据权利要求1所述的一种考虑索杆减震器约束刚度的索力有限元迭代分析方法， 其特征在于， 在步骤2中， 建立的模型按实际长度和自重建立， 边界条件设置为两端固结 的 一般支承， 施加的线性弹性支承刚度在x、 y两个方 向的刚度分量为SD＝[SDx,SDy]T， 其坐标 系为局部坐标系。 5.根据权利要求1所述的一种考虑索杆减震器约束刚度的索力有限元迭代分析方法， 其特征在于， 在步骤3中， 频率f1和f1’的变化率为： (f1’ ‑f1)/f1。 6.根据权利要求1所述的一种考虑索杆减震器约束刚度的索力有限元迭代分析方法， 其特征在于， 所述 步骤4中的拉索 索力以初始单 元内力的形式赋予。 7.根据权利要求1所述的一种考虑索杆减震器约束刚度的索力有限元迭代分析方法， 其特征在于， 在步骤5中， 频率f2和f2’的变化率为： (f2’ ‑f2)/f2。 8.根据权利要求1所述的一种考虑索杆减震器约束刚度的索力有限元迭代分析方法， 其特征在于， 所述预设值 为1％。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115356032 A 2一种考虑索杆减 震器约束刚度的索力有限元迭代分析方 法 技术领域 [0001]本发明属于桥梁工程技术领域， 具体涉及 一种考虑索杆减震器约束刚度的索力有 限元迭代分析 方法。 背景技术 [0002]拉索作为拉索结构桥梁重要的传力构件， 其索力的变化影响着全桥的内力变化， 因此在桥梁的施工阶段、 使用阶段都需要对索力进行精准控制。 [0003]目前常采用基于弦振理论的频率法测量索力， 但在实际工程中为了保证桥梁使用 安全性， 通常通过安装减震器来限制拉索的大幅振动。 减震器的安装虽然不会 改变拉索的 索力， 但是一旦安装减震器， 在 减震器约束刚度的影响下， 拉索的边界条件和有效长度就会 发生改变， 拉索振动形态和振动频率也会 改变， 此时若直接采用频率法测量索力而不考虑 减震器的约束， 将产生较大误差 。 [0004]因此， 如何实现考虑 索杆减震器约束刚度的索力计算成为了亟需解决的问题。 发明内容 [0005]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足， 提供一种考虑索杆减震 器约束刚度的索力有限元迭代分析方法， 在安装减震器之前,测量拉索的频率f0， 计算得出 初始索力T0； 在安装完减震器之后， 再次测量拉索的频率f1， 在Midas Civil中将减震器作为 边界条件施加在索单元上， 并将索力T0输入模型中， 不断调整减震器刚度直至计算出的频 率f2与f1的变化率在允许范围之内， 由此得到减震器实际刚度； 之后 不断调整预估索力， 直 到计算频率与实测频率的误差在允许范围内， 该预估索力 即为实际索力值。 该方法有利于 提高安装有减振器的拉索索力计算结果的准确性， 解决现有因为安装减震器而导致拉索索 力测量精度下降的问题。 [0006]为实现上述 技术目的， 本发明采取的技 术方案为： [0007]一种考虑 索杆减震器约束刚度的索力有限元迭代分析 方法， 包括： [0008]步骤1： 在拉索安装减震器之前， 测量拉索的振动频率f0， 根据索力计算公式， 得到 初始索力T0； [0009]步骤2： 安装减震器， 测量安装完减震器之后的拉索频率f1， 建立只受拉桁架单元 有限元模型， 输入初始索力T0， 将减震器作为节点弹性支撑按照实际位置施加 在模型上， 在 模型中输入 减震器的预估刚度； [0010]步骤3： 运行模型， 得到的频率f1’， 计算测量得到的频率f1和计算得到的频率f1’的 变化率， 若变化率在设定值以内， 则预估刚度即为减震器的等效刚度EI， 若变化率超过设定 值， 则返回步骤2， 迭代调整减震器的预估刚度， 直至频率f1’与频率f1的误差在设定值以内， 得出减震器的等效刚度EI； [0011]步骤4： 测量拉索的频率f2， 对拉索索力T1进行预估并赋 予至模型， 在模型中将减震 器作为节点弹性支撑按照实际位置施加在对应节点上， 刚度采用步骤3中得到的等效刚度说　明　书 1/3 页 3 CN 115356032 A 3