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展馆悬挂模型吊索内力检测与应用
戚方晨 1， 韩泽斌 2， 朱 鹏 2
（1.上海科技馆，200127，上海；2. 同济大学 土木工程学院，200092，上海）
摘 要： 在博物馆及各类展馆中，吊索悬挂方法已被广泛应用。索作为一种柔性构件，无论在结构施工
期还是使用期，索力的检测都不可忽视。分析对比了目前常用的吊索内力检测方法，并结合吊索的受力特点，
选取振动法对展馆悬挂模型索力进行检测，通过检测结果分析表明：检测值与理论设计值吻合较好，振动法
是较好地用于悬挂模型吊索内力检测的方法。
关键词： 吊索；索力；振动法；检测
中图分类号：TU 74 文献标志码：B 文章编号：1000-4726(2023)07-0893-05
INTERNAL FORCE DETECTION AND APPLICATION OF WIRE ROPE FOR SUSPENDED
MODEL IN EXHIBITION HALL
QI Fang-chen 1, HAN Ze-bin 2, ZHU Peng 2
(1. Shanghai Science and Technology Museum, 200127, Shanghai, China; 2.College of Civil Engineering, Tongji University, 200092, Shanghai, China)
Abstract: Suspension by wire ropes has been widely applied in museums and exhibition halls. As
ropes are flexible members, force detection cannot be ignored during structural construction and use.
Based on the analysis and comparison of the commonly used internal force detection of ropes, and
the force characteristics of ropes, force detection of ropes for suspended models in exhibition halls is
performed by the vibration method. The analysis of detection results shows that: the detected value is
consistent with the theoretical value, and the vibration method can be applied to detect the internal
force of ropes for suspended models.
Keywords: rope; rope force; vibration method; detection
在大型展览场馆中，考虑到场地大小的限制，为
充分利用场馆的空间，常采用吊索悬挂展览模型进行
展览。但索是一种柔性构件，其几何非线性特性非常
明显。索结构无论是在建造期间还是运维期间，索力
的变化对整个索结构变形影响较大，一根索发生松弛
就有可能导致整个结构发生破坏。由于索的这些受力
特点，使索力检测在实际工程中有着十分重要的意义。
国内外对于钢缆索索力测量进行了大量研究，根
据测试手段划分，静态检测方法和动态检测方法是两
种常用的索力检测方法。静态检测方法较多，主要
有油压表读数法、压力传感器测定法、静态线性法、
三点弯曲法等。索力的动态检测方法主要有振动法
和波动法两种，振动法通过附着在索上的加速度传
感器获取振动信号，将振动信号进一步处理后，根
据处理后的振动信号就能确定索的固有频率。然后
由固有频率和索力之间的关系确定拉力，该方法为间
接测量法，无论是建造期间还是运维期间的索，振动
法都能进行检测，便于携带和安装，测量结果可靠，
是广泛使用的一种方法。振动法适用性广，检测步骤
简单，测量精度好，是较为常用的方法。
以某博物馆的悬挂模型为例，结合目前存在的悬
挂模型吊索内力检测问题，基于振动法设计一套适用
于悬挂模型吊索内力检测的方法，对某博物馆实体模
型检测，分析得到检测值与设计值吻合较好，验证了
该方法的有效性。
1 振动法
振动法测定索力时，振动法通过附着在索上的加
速度传感器获取振动信号，通过傅里叶变化算法得到
索的自振频率，最后计算得到索力。
1.1 计算理论推导
在进行振动法测索力理论公式推导时，将索近似
视为轴向受拉梁，并考虑索的抗弯刚度。由于博物馆
内的吊索倾角相对较小，可以假定索的垂跨比（索垂
度与跨度
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