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年月中南公路工程第捐总第§’
斜拉桥桥面振动测试与分析
干德介陈敏均朱之基
积南大学振动中心
麓曩】,方案与爿
试结晕,探讨了甩自由褒碱振动信号和蕾舟析讽臂桥面摄动参数辱甸题。提出的
用自由裹振动信号和谱分析识;桥面振动耋蕺的方击,为大型桥暴的扳动试
提供了~ 来简便可靠的建柽.
【美■斜拉掳桥面振动试自由囊碱振动鼠有颤事阻昆比撮型
引言‘测试方法
长抄湘江北大桥主桥是预应力混凝土单. 测试原理
索面双塔斜拉桥参见图,为了判明大桥桥将桥梁简化为多自由度振动系统, 其自
面的实际振动情况,检验斜拉桥结构动态性由振动方程为
能,为竣工验收提供依据,在大桥施工指挥』
部的配合下,我们对该桥作了振动测试研究。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯“
这次测试主要是测量桥面在不同运行条、分别是系统的质量、
件下的竖向振动最大幅值、桥面振动固有频阻尼和刚度矩阵。
率、阻尼比与振型。桥面竖向振动最大幅值系统的自由振动响应表示为模态迭加形
可用测振仪直接洌得, 比较困难的是桥面振式
动固有频率、阻尼比与振型的测量。目前, 结
￡‘一
构固有频率、阻尼比与振蛩主要通过实测传
递函数来识别,但对湘江北大桥这样的大型×、/ 一“。⋯
桥梁结构,现有的激振设备不能提供足够的式中。及如分别是系统的第阶固
能量以激起其振动, 因此我们难以通过实洌有频率、阻尼比和振型, 而、则是由初
桥面输入激励和输出响应信号获得婚条件决定的常数
其传递函数。为了解决这一问题,我们提出记的富里叶变换为,,对
一
种用自由衰减信号和谱分析识别桥面振动式两边作富里叶变换得
参数的方法。该方法的基本思想是先用适当
:
澈励方式如用载重汽车跳车激起桥面振宣
动,然后测量各澳点自由衰减振动响应信·
号,再对自出衰减振动信号作谱分析以确定
式中
桥面振动参数这一方法仅需实测桥面振动
信号,是一种简便,可靠、具有较大实用价叻/一·
值的桥面撮动参数测量方法。考/口
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:
/∞;
, ;:; 一.
从式可知,如果系统各阶固有频一;;: ,
率相距较远, 且阻尼比很小, 那么在第阶⋯⋯⋯⋯⋯⋯· ⋯⋯⋯⋯⋯⋯
固有频率附近, 第阶模态对自由振动响应在,:附近, :口:圭:口, 因
的贡献是主要的, 其它模态的贡献可以忽略此式可近似为
不计, 因此式在第阶固有频率附近
: 一一一,一一一⋯一一
可近似为, 一:。::
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
,
从式解得
· ⋯· · · ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯· ⋯
, : , ⋯Ⅳ⋯⋯
在第阶固有频率附近,测点自由振动,
响应的富氏变换则近似为
:、为半功率点所对应的频率。
%告‰⋯㈩理论上从不同的测点,⋯⋯都
可识别出各阶固有频率和阻尼比, 且识别结
, .是第阶振型的第个分量。如果,.
果应相同。但由于测试和分析误差的影响,
不为, 那么从。,的幅一频特性可识别
从各测点识别出的固有频率和阻尼比结果是
第阶固有频率和阻尼比。先看固有频率的
不相同的, 为了提高识别精