上犹江大桥的动力特性分析与测试-论文.pdf

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1、上犹江大桥的动力特性分析与测试徐远明胡峰强陈露(1江西省交通工程质量监督站南昌330009)(2南昌大学土木工程学院南昌330029)(3江西省交通厅工程定额站南昌330008)摘要：以上犹江大桥—-先简支后连续梁桥为工程背景，采用空间梁格法建模分析了该桥动力特性，并采用少量的加速度传感器，利用环境随机激振多批次采集信号，进行了实桥振动模态测试和分析。结果表明：实测模态与理论计算值相当接近。关键词：桥梁工程；先简支后连续梁桥；动力特性；有限元法；动力试验U刖吾随着桥梁界对结构动力特性的重视以及检测技、、■，、(西cI霉i34{56术的不

2、断提高，动力分析和试验在桥梁的评价和研图1上犹江大桥右幅六跨一联连续T梁桥立面图(单位：m)究中越来越普遍和重要。一般说来，在桥梁结构的lR)动力特性分析和试验中，主要是研究结构的模态和动力响应及其特性。桥梁结构由于其构造复杂，其模态分析和动力特性目前较为有效通行的方法就是图2上犹江大桥右幅横断面示意图(单位：m)借助计算机采用结构分析的有限元法进行数值分2理论计算方法析，试验则通过实测的加速度或位移信号，再根据动力理论分析，采用商业软件ANSYS通用有限某些数学变换和信号的处理方法及相应的软件，进元程序进行建模和分析。上犹江大桥上部结

3、构为典行模态识别分析或动力响应特性分析。本文则以上型梁板式结构。根据该桥结构特点，用等效梁格来犹江大桥——先简支后连续T梁桥为工程背景，研代替上部结构，即纵横向梁格采用与原型梁中心线究探讨这类桥梁的振动模态、动力响应及其特性的相重合的构件模拟。考虑到该桥横隔板间距较大，测试方法，并进行了实桥测试和分析对比。横向梁格的截面中翼缘取有效跨径的1／12。整个模型1工程背景共480个结点，659个梁单元。有限元模型的单元划分见图3所示。表1为该桥模态的有限元分析结果。上犹江大桥位于赣粤高速公路泰和至赣州段慨上，其主跨结构为13m~30m预应力先

4、简支后连续T铂梁桥，共两联，一联为6孔一联、另一联为7孔一图3上犹江大桥右幅六跨一联连续T梁桥有限元模型联。设计荷载汽车一超20级，挂车一120，人群荷载表1有限元模型模态计算结果3．5kN／m。。桥梁上部构造采用分离式横断面，左右幅每间隔5m设置一道横隔板。右幅桥每孔横向布设6片梁，左幅桥每孔横向布设8片梁，双幅每孔14片梁，单片梁宽2．1m，梁高1．9m。砼设计标号C50，预应力筋采用符合ASTM416—90A标准生产的①=15．24高强低松弛270级钢绞线，标准强度R~=1860MPa。全桥两桥台处分别设置一道80型伸缩缝，6号桥

5、墩处设置一道160型伸缩缝。下部构造桥台均为埋置式肋台，桥墩均为双柱式墩，桥墩台均采用钻孔灌注桩基础。为了解其受力特性、评价3动力特性测试该桥的运营状况和实际的承载能力，并结合上犹江3．1测试方法大桥的设计、施工和受力特点，对该桥选取右幅6测试手段采用了环境随机激振试验。环境随机孔一联连续T梁桥为研究对象，进行了静动力试验激振试验又称脉动法，它是利用地面的微小的振动研究，本文只作动力试验的介绍。及其他环境随机振动作为振源，对于多自由度体系均在1096以内。分析表明该桥具有足够的刚度，满的桥梁结构，可以化为振型函数为广义坐标系的单足设计要

6、求。自由度系统，于是可以用传递函数来表示可以通过输入、输出互功率谱G)与输入信号自功率谱IilJI州啊rTlI1j。'G)相除日∽=(1)此外也可用响应谱获得结构的模态参数，输出自功率谱Gw)系结构传递函数模1日】的平I方与输入信号自功率谱)相乘而得：Gw)=IH(S)IG(厂)(2)由上式看出，如果输入信号的自功率谱G(厂)为常数，亦即如果输入为白噪声的话，此时图613号测点与参考点的互谱和相位图输出之自功率谱G)即为结构的传递函数，亦就】l是根据输出信号功率谱来分析结构的模态参数。3．2测点布置根据振型曲线的计算结果，利用结构的对称

7、图7⋯4⋯t号。。一测一点(一参考点)⋯一自一谱和⋯～相一位一图性，选择一侧3跨的4分点与跨中等主要控制截面。测试时在桥面竖向布置压电加速度传感器，主要用于分析结构的竖向弯曲和横向扭转振动模态。考虑到由于各传感器本身的差异性，本试验采用较少的加速度传感器(共3个，其中一个为参考点)多批图813号测点与参考点的相干函数图次采集数据，参考点选择在振动信号较大且避开振振型识别时，可根据频谱图上相同频率下各测型节点的位置4号测点。测试选择在外界干挠较小点的幅值的大小，以参考测点的幅值为基准值，考的夜间进行。测点布置见图4。虑相位的差异性，进行归

8、一化处理，并结合连续梁支座处的零点，利用振型对称与反对称的特点，可101lI3l{l-1h’1以画出该频率下的振型。本文只给出前3阶次振型j??{562l2图(半边结构)，并与理论计算振型比较。见图9一fl