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频率法高精度推算斜拉索索力

目前，常见的斜拉索索力测量方式有压力传感器法、频率法和磁通量法等。压力传感器法通过在锚固端安装压力环传感器，短期使用精度高，由于无法标定导致长期精度误差不断偏移且不可控，主要在施工阶段使用。磁通量法利用放在索中的小型电磁传感器，测定磁通量变化，根据索力、温度和磁通量变化的关系推算索力，国内很少采用该方式进行测量。常规频率法利用精密拾振器，拾取拉索在环境振动激励下的振动信号，经过滤波、放大和频谱分析，再根据频谱来确定拉索的自振频率，然后根据自振频率与索力的关系确定索力。测定频率精度可达到0.005Hz，可重复检测，目前广泛应用在索力测量工程场景。

频率法测索力的原理源于弦振理论，根据水平张紧索的自由振动方程，在实际的工程测量中拉索两端简支的情况下拉索索力的表达式如下。

式中：EI为拉索的抗弯刚度，T为拉索张力，m为拉索的单位长度质量，n(n=1,2,3,……)为拉索自振频率的阶数，l为拉索的计算索长。

对于大跨度斜拉桥的中长索，其抗弯刚度可以忽略不计，因此只需计算式中第一项。对某一根指定的平行钢丝索体斜拉索（即已知索的长度、每延米索的质量以及支承条件），只要测出振动频率，即可求出索力。