有关多跨预应力混凝土桥梁结构动力特性研究

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1、第36卷第5期东北电力大学学报Vo1．36．No．52016年1O月JournalOfNortheastDianliUniversity0et．．2016文章编号：1005-2992(2016)05-0073—07多跨预应力混凝土桥梁结构动力特性研究秦力，张友奇，宫森保纪2，SoumyaRanjanHarichandan(1．东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012；2．北兄工业大学社会瑕境工学院，日本北海道0908507；3印度科技大学土木工程学院，印度瓦朗加尔506004)摘要：基于振

2、动理论的桥梁损伤检测方法需要精确提取桥梁的动力参数，动力参数识别是桥梁损伤检测的首要步骤。为了提取5跨预应力混凝土简支梁桥的动力参数，在桥梁上进行了两组振动试验，分别研究了每跨桥梁的动力特征和5跨桥梁的整体振动特性。所有单跨的4阶动力参数将根据智能无线传感器测量结果，应用快速傅立叶变换、半功率带宽法和交叉反应谱法计算得到。同时也讨论了振动传输，激励跨桥梁和非激励跨桥梁之间的关系。研究结果表明：桥墩长度会影响桥梁的自振频率；存在碎石均布荷载的情况下振动可以在所有跨桥梁之间传播；受竖向激励的一跨桥梁

3、主振型为弯曲模态，非激励跨桥梁主振型趋向于扭转模态。研究结果将作为桥梁健康监测技术的基础研究。关键词：多跨；预应力混凝土；桥梁；振动实验；动力参数；桥梁健康监测中图分类号：TP29文献标识码：A随着桥梁技术的不断发展，桥梁结构的老朽化也越来越引起学者们的关注。发展桥梁结构健康监测技术，已经显得尤为重要。如今，大多数桥梁结构健康监测研究主要集中在构件水平，如板式结构¨，钢筋混凝土梁等。构件的损伤检测实验可以有效地根据动力参数或换算参数的改变定位损伤。但由构件实验得出的结论是否可以应用到复杂的实际工

4、程仍具有很大的不确定性。故仍然需要更多实际工程桥梁实验来探究桥梁损伤定位的方法。结构健康监测的主要目的之一是找到可以检测结构不可见损害的方法。然而，桥梁不可见损伤检测和定位是一个非常具有挑战的课题。目前，基于振动方式的损伤检测方法已经得到了广泛认可，但由于结构的特异性，许多结论尚不能广泛应用，尚需要更多实际工程实验研究来完善损伤定位理论。实际工程桥梁结构的动力参数识别是损伤定位技术的首要步骤，动力参数识别的准确性直接关系到能否成功定位桥梁结构的损伤。1实验桥梁简介无加川桥位于日本北海道北见市北部

5、，如图1-3所示桥梁种类为5跨预应力混凝土简支梁桥，跨度为32．02m，全长158．8m。使用功能为铁路桥。桥梁建于1977年，现已停止使用，且桥上的铁轨和枕木已经拆除。跨与跨之间不连续，存在9cm的缝隙。在跨间伸缩缝处有金属盖板覆盖，整桥均布碎石荷载，如图4所示。收稿日期：2016—03—10．基金项目：日本学衍振典会JSPSGrant—in—AidforScientificResearch(C)GrantNumber15K06176作者简介：秦力(1972一)，男，辽宁省葫芦岛市人，东北电力

6、大学建筑工程学院教授，博士，主要研究方向：高性能混凝土与结构理论研究，输电线路工程研究．74{艺见桥基1芒13}惭墩lJ耍I#震蟹2桥梁振动实验2．1实验简介】：振动的侨陶损伤检洲办法需精确提取侨的功／J参数，曼兀振频、I!tt)'LT．f¨卜抓J侨梁结构勒／『J参数提取的准确性直接天系剑能成功俭测fiJ桥的损伤小次验的Ll的深入解多跨预J、力“皂凝’f芰梁桥的动力特性，作为探索侨梁拟伤定f办法的基础研究尤』Jll川lf乔梁掬动力特征的提取婴基于阳振功实验．实验中包括5i=欠吱验，总汁10；欠实

7、验．．第}【验(实验1一实验5)卡要It的为提取-跨的fI振频、阻尼1士振．、传感分力‘如5—6所，J，l0个10re2尢限智能点搭裁SHM一¨』J【1述传感器被安装一跨桥lfif的l枷侧，5所示、激『JJ_】J力‘为两个成年人侄跨中处跳并大力?~：141i第二纰实验(验6一实验10)主要为J研究粜·跨I受到}III。荷裁时，他跨桥梁的振动情况由f碎均连续桥叫I，如果辞的刚度干¨胖rj之间的相作jf】郁被考虑，独、勺5跨．定度傲连接成r一个整体结构使祭个桥梁的结构形式和动力参数变的更lJJI1复

8、杂实验r}-，f々感分方式如图5-6所示，10个hnote2尤线斜能点搭载sl1M—H加速他感被安装个侨梁。~ifs,j，每跨的rIIJft勺7-7FJcifb10符发放·个f感．第1跨、第2跨交处f『I4第5期秦力等：多跨预应力混凝土桥梁结构动力特性研究75跨、第5跨交界处增设两个Imote2智能无线节点，用以保证长距离无线信号传输的稳定性。第二组实验激励方式同为两个成年人依次在各跨中处起跳并大力着陆。—————，———．————————iLlE，—。。——．———————————————一一