汕头海湾大桥整体自振模态的测试与分析论文

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1、汕头海湾大桥整体自振模态的测试与分析论文.freel，其中主桥长760m，采用154＋452＋154（m）三跨双铰预应力混凝土加劲箱梁结构体系，引桥部分除在北副航道处设2孔50m刚构外，其余均为钢筋混凝土多片式T梁.freel长度有一个弹性支撑点，这是主桥面上存在较高频振动的主要原因。2基于以上考虑，为避免在信号的采集过程中产生频率混叠现象，必须在试验采样中注意采取以下措施；(1)采样频率不能太低，否则较高频的局部振动或其他的高频噪声会混入整体的低频振动中去，使得后续的频域分析了可能正确，最后导致错误的分析结果。（2）为更有效地防止高频混叠现象，测试系统必须有低通抗混滤波器，

2、把采样前的信号限制在一定的频带范围内。（3）采样频率当然不是越高越好，还要考虑到保证足够的频率分辨率.一般说来；采样频率为低通截止频率的3～4倍比较好。3综上所述，在主桥的自振特性测试试验中，采用以下参数设置：(1)低通滤波器的截止频率设置为10Hz。(2）采样频率设置在40Hz.(3）谱分析以4096点分析为主，这样频率分辨率为40／4096＝0.0098Hz理论上说，这时谱分析中可能的频率误差为0.0098/2=0.0049Hz，可以满足本结构频率识别的要求。（4）在阻尼比的分析中，采用了更高的频率分辨率，即一次功率谱密度分析中的分析点数打破4096点的限制，利用了Mat

3、lab分析软件，把分析数据点数加长到诸如10240，20480等以上，极大地提高了阻尼比ξ的分析精度。分析中分析点数最多取多少，视阻尼比ξ的分析值是否达到稳定而定。此外，为消除噪声的影响，在谱分析中采用了多次平均技术；同时为减弱谱分析中的旁瓣影响，窗函数选用了汉宁窗，通过这些处理，保证了测试结果的可靠和真实。三、脉动试验使用的有关仪器及测点布置1使用仪器使用日本产ASQ－500型低频加速度传感器和与之配套的滤波放大器，该型传感放大系统与国内同类产品相比，一个明显的区别是：国内同类产品一般不设置滤波器，这样使用国内产品必须另外设置单独的信号模拟滤波器，否则在采样频率比较低的条件

4、下极易产生高频混叠，而ASQ－500型低频传感系统的放大器具有模拟滤波功能，因此可以不另设低通滤波器。为消除阻尼对频率的影响，更准确地得出结构的自振频率值，结构的振动信号选用了速度信号，这一点对于需精确测定结构力阻尼自振频率的场合，尤其需测试分析者注意，否则，如拾取了位移和加速度信号，得到的将是一个接近结构自振频率的与系统的阻尼相关的频率值。信号的采集与分析采用国产INV信号采集和分析处理系统。2.测点布设（1）竖向振动测点在主桥的北边跨、中跨及南边跨的1／4，l/2及3／4处均布有竖向振动测点，为测试结构的扭转振动，在南边跨及中跨的1/2东西两侧布有测点，为弄清主塔的纵向振

5、动与主桥面的竖向振动的关系，把主塔塔顶、主塔中间横梁的纵向振动测点与主桥的竖向振动测点进行了联合采样分析，由于传感器数量的限制，实测中采用了设置若干固定参考点、移动测站的方法逐步完成。为保证阻尼测试分析的准确，脉动试验的数据长度必须足够，需要有大容量的数据采集和分析方法，本次试验每次采样数据长度控制在35K左右。在采样频率为40Hz的条件下，可以满足大容量高精度求阻尼比对数长度的要求。(2）横向振动测点在主桥的北边跨、中跨及南边跨的1／4，1/2及3／4处均布有横向振动测点，为弄清主塔的横向振动与主桥面的横向振动的关系，把主塔塔顶、主塔中间横梁的横向振动测点与主桥的各横向振动

6、测点进行了联合采样分析，为弄清主缆的横向振动与主桥面的横向振动的关系，在主跨中主缆横向布有振动测点，将该测点主桥的各横向振动测点进行了联合采样分析。其余方法与竖向其余方法与竖向振动测试相同。（3）纵向振动测点在主塔塔顶、主塔中间横梁及桥面东西对称位置布有纵向振动测点，对这些测点进行了联合采样分析，采样数据长度仍控制在35K左右。四、脉动试验结果分析1.主桥竖向振动模态振型从谱密度分析图上可以看出，桥面上各竖向振动点的频谱特点是：振动成分主要集中在0.20～4.25Hz的频带上，振动能量主要集中在较高频的频带（2.17～3.25Hz）内，根据其他测点的自谱与互谱分析可以推断，这

7、种较高频的振动是一种局部振动。而整体的低频振动从能量潜上看，其振动能量明显低于局部较高频振动，这在识别桥梁整体模态振型尤其需要加以区分，因为我们在此感兴趣的是主桥整体低频振动。基于以上分析，可以得出结构竖向整体模态振型如下：（1）以中跨为主的挠曲振型，频率f＝0.195Hz，阻尼比ξ=0.0147；（2）中跨与边跨的1阶挠曲振型，频率f=0.39lHz，阻尼比ξ=0.0233；（3）塔纵向与主桥中跨竖向的耦合振型，频率f＝0.310Hz，阻尼比ξ=0.0289；（4）中跨与边跨的2阶挠曲振型，频率f=0