户外广告牌自振频率及振型计算

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1、户外广告牌动力特性测试方案11概述为制定《户外广告和牌匾标识安全检定标准》，需要确定各种类型户外广告和牌匾的动力特性，以便于对其进行风振效应的计算。户外广告和牌匾主要包括两大类：落地式户外广告；附着式户外广告。目前，根据已提供的竣工资料，对单立柱双面和单立柱三面户外广告牌已进行了理论分析，拟选择两面和三面单立柱式广告牌各两到三座进行现场测试，用于校核和验证理论分析结果。2理论计算结果本次计算中分别根据“首都机场—京津塘高速公路6#广告牌“及”西四环岳各庄立交桥东南角广告牌“竣工图建立了单立柱双面及单立柱三面户外广告牌计算模型，主要参数如下表所示。表1建模依据及主要参数广告牌

2、形式立柱高度立柱截面参考图纸单立柱双面20.75Φ1500X16《首都机场—京津塘高速公路6#广告牌——竣工图》单立柱三面16.2Φ1500X14《西四环岳各庄立交桥东南角广告牌——竣工图》采用有限元计算软件Midas建立三维梁单元模型，外部边界条件为立柱柱底嵌固约束，如图1所示。a、单立柱双面b、单立柱三面图1计算模型示意图Ø单立柱双面计算结果表1单立柱双面广告牌前3阶模态频率及振型模态号频率（Hz）振型描述1阶1.488牌面平面一阶弯曲2阶1.495垂直牌面一阶弯曲3阶2.373立柱一阶扭转a、1阶模态振型b、2阶模态振型c、3阶模态振型图2单立柱双面广告牌振型示意图Ø

3、单立柱三面表2单立柱三面广告牌前3阶模态频率及振型模态号频率（Hz）振型描述1阶1.027垂直一侧牌面平面一阶弯曲2阶1.030一侧牌面平面内一阶弯曲3阶1.271立柱一阶扭转a、1阶模态振型b、2阶模态振型c、3阶模态振型图3单立柱三面广告牌振型示意图1现场测试3.1、试验方法采用环境激励模态试验方法对单立柱广告牌的动力特性进行测试。在环境激励模态试验的信号分析中,只利用输出的响应信号,也就是说,仅仅利用输出来识别系统参数。由于脉动源为环境随机激励,它的频谱较平坦,因此,可近似为有限带宽白噪声,所以,由响应谱的峰值就可得到结构物的固有频率。此外可用输出测量值间的相位来识别

4、结构的振型，模态阻尼比可用输出响应谱数据进行半功率带宽法估计。3.2、测点布置Ø单立柱双面单立柱双面广告牌测点布置如图4所示，在立柱1/3高度处及立柱顶各布置两个水平向加速度传感器（一个垂直板面，一个平行板面），在横梁一侧端部布置两个水平向加速度传感器（一个垂直板面，一个平行板面），横梁另一侧端部布置一个垂直板面方向的水平向加速度传感器。图4单立柱双面广告牌测点布置图Ø单立柱三面单立柱三面广告牌测点布置如图5所示，选择一广告牌板面作为参考板面。在立柱1/3高度处及立柱顶各布置两个水平向加速度传感器（一个垂直板面，一个平行板面），在参考板面一支撑横梁端部布置两个水平向加速度传

5、感器（一个垂直板面，一个平行板面），在垂直参考板面的之曾横梁端部也布置两个水平向加速度传感器（一个垂直板面，一个平行板面）。图5单立柱双面广告牌测点布置图当前,对桥梁风振时程分析的研究还不成熟,还有许多问题值得进一步去探讨。问题之一是脉动风速的模拟问题。对随机过程进行拟合的方法总的来说可以分为两大类。一类是基于三角级数迭加的谐波合成法(WAWS)。另一类是基于线性滤波技术的线性滤波法如自回归算法(AR)、移动平均算法(MA)和自回归移动平均算法(ARMA)。这两类方法自成体系,在模拟多变量的复杂随机过程时都有发展,并且至今尚有不太完善的地方。如何更快捷有效地模拟作用在结构上

6、的脉动风速是值得研究的。问题之二便是风荷载的处理。在风振时程分析中所用到的结构非线性动力时程计算部分在理论上是比较成熟的,而风荷载的计算却至今没有完善。在风振非线性分析中用非常简化的自激力模型来反映气动弹性现象与结构非线性是不匹配的。既然考虑了结构的非线性进行分析,就应该尽量细致地考虑在大位移情况下包括静力风载、脉动风荷载和自激力在内的非线性风荷载。问题之三是关于颤振和抖振的关系。由于颤振是一种发散振动,而抖振是一种随机振动,二者的振动性态不同。故传统的频域分析都将它们分开处理,用半逆解法或状态空间解法分析颤振而用反应谱方法分析抖振。进行时域分析的研究者似乎也默认了这一观念

7、,要么单独分析抖振,要么单独分析颤振。我们之所以将风荷载分为静风荷载、抖振力、自激力三部分也是为了工程计算的方便,实际上桥梁承受的风荷载是气流绕桥梁表面流动时作用在表面各个部分的压力的总和,并非这三种力独立作用的结果。因此桥梁的风荷载作用下的振动也是一个综合的振动而不应该严格地划分为颤振或抖振。由于时程分析是一种仿真的分析方法,不存在“模态”的概念,因此只要合理地将静风荷载、抖振力、自激力同时考虑在内,就有可能再现结构从稳定的随机振动过渡到发散的周期振动这一过程。