大跨度桥梁振型的测试研究

《大跨度桥梁振型的测试研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、研究与探索YANJIUYUTANSUO姚海军,等:大跨度桥梁振型的测试研究大跨度桥梁振型的测试研究姚海军,潘茂贵(湖州交通工程总公司,浙江湖州313000)摘要:针对大跨度桥梁固有频率和振形的测试和数据处理过程,简要给出了处理步骤的理论依据。在参照现有方案的同时,针对铜陵长江大桥的特点和测试的要求,采用了以微型计算机为基础的测试系统,并对测试和数据处理步骤做了很多改进和调整。文章最终给出了铜陵长江大桥主跨部分垂直方向上的前五阶对称振型。关键词:大跨度桥梁;固有频率和振形;测试和数据处理;铜陵长江大桥中图分类号:U44

2、8.43;U441.3文献标识码:A文章编号:167325781(2006)0420288203桥梁的安全性至关重要,特别是近年来,我国出求简单,能够测量大型桥梁;测试本身不会对桥梁遭现了几起恶性的桥梁垮塌事故,桥梁安全已引起了有成损伤;实施方便,不会妨害正常交通。因此随机激[3,4]关部门的高度重视。斜拉桥、悬索桥等大跨度桥梁结励法成为桥梁检测研究的主要方法。事实上,对构轻薄,载荷主要依靠拉索承担,而且在自然状况下于全尺度测试,随着现代桥梁跨度的增长,随机激励不断受到风载,车载,水流、地脉动的激振,因此,对其法已成

3、为惟一可能的方法。进行动力学研究非常必要。通过桥梁动态特性的测2使用仪器试,得出相关参数,并与设计值及该桥以往的同一参[1～3]数值相比较,对桥的运行状况做出科学评价。这目前根据微机的普遍应用测试采用基于PC机对于充分、安全的使用现有桥梁具有重要意义。的测试系统。这类测试系统具有功能强大,计算能力本文处理的内容属于模态参数识别问题。所测强;方便灵活,具有极大的扩展性;成本低廉,操作方试的桥梁结构是真实存在的,由于结构的复杂性,很便等诸多优势。难用分析的方法完善地建立力学模型和掌握它的振传感器可使用压电式加速度传感器。

4、输出方式动固有特性。这是把真实的桥梁作为未被认识的“黑为电压输出,灵敏度为50mV,频率范围为0.2～箱”或未被完全认识的“灰箱”,记录输入输出数据并3.0kHz。电压放大器与电压输出传感器配套,放大作数据处理,反过来求出桥梁系统的有关参数和特输出信号,抑制干扰。性。它是结构动力学的反问题。数据采集板可用12位32通道以上模拟输入的PCI数据采集板。最小分度为量程的1/4096。1相关概念3设备安装全尺度测试是指在真实的结构上直接进行测试,以获得结构对动力学载荷的响应。与之相对的是数以铜陵长江大桥为例,主跨部分为43

5、2m,在主学建模法和比例模型法。数学建模法是根据一些假跨上均匀分布着17个数据采集点。在每个采集点设对真实结构进行简化,它所模拟的是真实结构理想上,将加速度传感器紧密固定在桥面上,保证严格的化结果;比例模型法是按照相似原理,按比例将真实垂直。在测试前需要对所有的传感器进行相对校正。结构缩小,制作模型,然后对模型进行测试。测试工作站置于桥面,它由PC机、数据采集板、转接随机激励法是利用行使在桥上的车辆引起的振板、电压放大器组和一些辅助设备组成。数据传输线动,风载、水流及其它环境因素形成的脉动使桥跨结将17个数据采集点的

6、传感器连到电压放大器,再经构产生振动。用随机激励法有如下优点:实验设备要过转接箱,和采集工作站的32通道数据采集板连接收稿日期:2006205215作者简介:姚海军(1972-),男,浙江湖州人,湖州交通工程总公司工程师.288《工程与建设》2006年第20卷第4期研究与探索YANJIUYUTANSUO姚海军,等:大跨度桥梁振型的测试研究起来。传感器将被测结构的机械振动转换为模拟电上,即使使用程序逐个搜索,也没有找到明显的一、二信号,数据采集板中的A/D转换器将模拟信号以一定的频率离散成数字信号。对数字信号的提取、存

7、[5,6]储、分析处理由PC机上的软件完成。4数据处理及振型图第九采集点,即跨中采集点的频谱上分辨各阶固有频率,如图1所示。图1第九采集点的频谱图(低频部分)对于对称振型,跨中的相对振幅最大,频谱上最大的信躁比,非常有利于分辨;对于反对称振型,跨中的相对幅值最小,频谱图上表现为极小值。从频谱图上可以看出n=13,24,57,80,110时,出现明显峰值。这里的n是离散傅立叶变换中离散点的序号,从零开始。它与频率的对应关系为50f=·n(1)2048因此,以上n值分别对应频率0.32Hz,0.59Hz,1.39Hz,1

8、.95Hz,2.69Hz。考虑到频率泄漏现象,大峰值边上的小峰不予考虑。图2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别是在以上五点得到的振型,它们分别是一、二、三、四、五阶垂直方向的对称振型。图2中的折线是对测试数据处理后得到的振型;光滑曲线是有限元计算解。该计算解的模型是两端固支的梁,没有考虑边跨和拉索,在这里仅为说明各阶振型的形状。以往的研