桥梁结构动力试验.ppt

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1、结构自振特性：自振频率、阻尼比、振型等模态参数测试结构动力响应：动荷载作用下动位移、动应力、振动加速度、冲击系数等测试分析振源分析：测定分析振源的频率和荷载特性振源（输入）结构（系统）结构响应（输出）第三部分桥梁结构动力试验3.1概述一、动力试验主要内容自振频率：结构刚度评价，整体运行状态把握阻尼：影响结构振动形态。阻尼越小结构共振放大倍数越大振型：结构整体性能评价，计算模型合理性验证动位移、动应力、振动加速度：动力响应幅值分析冲击系数：行车冲击效应评价（涉及安全储备）现行规范无明文规定，在以下情形之一时，应安排进行动载试

2、验大跨、高墩、斜拉桥和悬索桥存在异常振动的桥梁仅依据静载试验不能系统评价结构性能时业主有委托要求时二、何时进行实桥动力试验三、主要测试参数磁电式速度计配套电压放大器压电式加速度计配套电荷放大器ICP型加速度计配套电压放大器应变式加速度计配套动态应变仪伺服式加速度计配套伺服放大器应变片动位移计（应变式为主）桥梁光电动挠度计四、主要测试设备3.2激励方法自振特性：结构本身所固有，与外荷载无关，包括自振频率、阻尼比、振型等参数,由结构体系、质量分布、结构刚度等决定自振频率阻尼：耗散振动能量的一种物理作用，阻尼大小决定振动衰减快慢

3、，合适阻尼对抑制振动有利。阻尼越小，共振时放大倍数越大振型：对应某阶模态频率的结构自由振动形态，描述结构空间位置的振幅比例和相位关系。系统有n个自由度，就有n个振型采用适宜激励方法，使结构处于振动状态测定自振特性和行车动力响应一、结构自振特性测定某简支梁桥跨中实测行车余振信号跨越障碍可获得较高信噪比余振信号1、自由振动激励法行车余振利用车辆驶离桥面后的余振(自振)识别参数，对刚度和阻尼较小桥梁效果较好为获取尽可能大自振信号，可提高车速，或在特征截面跨越障碍激励跳车法（常用）车辆后轮或前轮从三角垫木上突然下落，激起桥梁竖向振

4、动车辆自重使系统质量发生变化，必要时应加以修正对刚度较小桥梁，可采用枕木等重物冲击反冲击激励：利用火箭反射时对结构瞬间反冲力激励结构振动激励部位：待测振型的峰值位置（附近）跳车激励的典型自振信号跳车三角木车辆自重对简支梁桥自振频率测试结果影响阻尼比D=0.08阻尼比D=0.008思考：要激起该桥前4阶振型，在中跨跨中激励可行否？有其他更好的激励方案吗？f1=0.616Hzf2=1.062f4=1.822f3=1.303连续刚构桥竖向振型（132＋230＋132m）2、共振激励法（强迫振动法）该方法识别阻尼较为有效，日本应

5、用较多3、脉动法也称环境随机振动法或不测力法在无交通荷载及桥址附近无稳定振源时，测定由风荷载、地脉动等随机激励而引起的桥梁微幅振动，进行模态参数参数设别是目前桥梁振型识别较有效方法，应用广泛需大量样本数据，采集一般不少于15分钟，跨径越大，所需时间越长一、结构自振特性测定4、桥梁现场自振特性测定几种常用激励方法适用性比较跳车试验激励能量大，适用刚度较大桥梁要识别不同模态振型频率，应考虑在不同位置激励时域法阻尼识别是较为可靠的方法车辆自重的影响应扣除（40m以上跨径可忽略）跑车余振法跨越障碍物高速跑车余振效果较好（障碍物应处

6、于何位置？）对刚度和阻尼较小桥梁效果较好有时不能激起全部的低阶模态振型对频率和阻尼（时域法）识别均有较好效果脉动法适用面广，但对小跨径、刚度大的桥梁效果不够理想对仪器灵敏度要求高,需要长样本对识别自振频率较为有效，对阻尼的直接识别效果差动力响应：动荷载下结构强迫振动的动位移、动应力、振动加速度、冲击系数等响应，实桥采用与运行车辆相近的车辆激励3.2激励方法二、结构动力响应测定1、无障碍行车一定数量车辆并排匀速行驶。动力荷载效率尽量取高值，不超过1。安全有保证时，应每车道布置1辆试验车根据设计车速、路幅宽度、线形、路况等确定

7、车速(5~60km/h)，期间车速宜均匀分布车辆驶入桥跨后保持车速恒定，横向同步为减少试验随机性，每车速工况应进行2~3次重复试验t1t2利用特征部位起止时间计算车速：V=L/（t2-t1）二、结构动力响应测定2、有障碍行车在特征部位设置障碍物（如弓型木板），用1~2台加载车并排匀速越过障碍激励，模拟桥面不平整的冲击作用车速一般取10~20km/h避免过高车速或过高障碍物对结构的损伤3、刹车试验了解桥梁承受活载水平力作用性能以一定数量加载车并排匀速行驶，在特征部位紧急制动车速一般采用30∽40km/h在能激起较大竖向、纵向

8、振动部位刹车，梁桥跨中，拱桥拱顶及1/4弓型木板二、结构动力响应测定前几阶低阶模态参数具有实际工程意义简单试验(自振频率、阻尼)：布置在振型峰值附近，如拱桥L/4、拱顶振型识别：竖向弯曲，沿纵向均匀布置，数量足够扭振特性和横向振型可将结构分成几个单元，参考点固定(避开振型节点)，将几个单元数据通过参考点