变宽度连续箱梁模型振动特性测试研究

《变宽度连续箱梁模型振动特性测试研究》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、变宽度连续箱梁模型振动特性测试研究　　摘要：本文以城市建设中某曲线变宽度连续箱梁桥为工程背景，依据相似理论制作了缩尺有机玻璃模型，并从计算和试验两方面分析了该曲线变宽度连续箱梁模型的振动特性，分析结果表明激振测试频率和有限元分析结果近似。关键词：模型；振动特性；测试；有限元VibrationCharacteristicsTestandAnalysisonPerspexContinuousBeamBridgewithVariableWidthYANGXiao-lin(SchoolofCivilEngineering,Qingha

2、iUniversity,Xining810016,China)Abstract:Thevibrationcharacteristicsofaperspexcontinuousbeambridgewithvariablewidthwerestudiedbysimulationandtest.ThemodaltestandapplicationofFEMsoftwareinthedynamicanalysiswasintroducedindetail.Thenumericalresultsprovethattheresultofs

3、imulationconsistedwiththemodaltestresultverywell.Keywords:variablewidth;vibrationcharacteristics;test;FEM6中图分类号：U448.21+3文献标识码：A文章编号：随着交通事业及城市建设的迅猛发展，特别是大量立体交叉桥梁的修建，出现了许多平面几何形状不规则桥梁。在众多的不规则桥梁中，曲线变宽度桥梁应用较为广泛。本文以某曲线变宽度连续梁桥为背景,在制作缩尺有机玻璃模型桥的基础上，从计算和试验两方面分别研究了变宽度梁桥的振动特性。

4、1振动特性分析方程自振特性的测量一般要对模型进行专门的激励，然后测量模型的响应，在己知激励和响应的情况下可以求出模型的自振特性。离散结构的振动方程为：(1)其中、、分别为质量、阻尼、刚度矩阵，是振动响应列阵，是激励力列阵。引入模态坐标，代替原坐标，振动响应在新坐标中的值满足(2)上式的为模态矩阵；对式1和式2进行傅里叶变换：(3)(4)假设阻尼矩阵可等效的表示为：(5)6则式(3)被解耦成具有实模态N个方程式：(6)式中，，(7)式中把式(7)代入式(4)得(8)结构模态阻尼比一般较小。根据式(8)，当时，第i阶模态贡献最大，

5、且频谱图上出现峰值。当忽略邻近各阶模态的耦合效应时，式(8)退化为：(9)模态分析可应用于评价现有结构系统的动态特性，在新产品设计中进行结构动态特性的预估及优化设计，诊断及预报结构系统的故障等。2模型制作根据实桥的结构构造特点，在综合考虑桥面结构空间测力要求、加载条件、测试精度及加工制造等因素，选择的几何缩尺比，进行有机玻璃模型设计。图1为变宽度曲线连续箱梁模型设计图，图2为按1:12.5比例制作的有机玻璃模型，表1为连续箱梁模型的材料特性参数。6图1模型设计图图2有机玻璃模型表1模型材料特性参数3有限元模型建立采用实体单元对

6、变宽度曲线连续箱梁模型进行有限元分析，弹性模量E=2.606Gpa，泊松比μ=0.36，密度ρ=1200kg/m3，采用带硬点的六面体单元的网格划分，网格密度为0.005mm，连续箱梁模型共划分为44681个单元。图3为连续箱梁模型的有限元计算模型。图3连续箱梁有限元模型4自振特性分析由于自振频率在一个相当宽的频带内密布，而地震波一般都是宽带激励，因此在应用地震反应谱法时，所取的振型数必须足够，否则极有可能漏掉对局部反应有重大贡献的振型。抗震设计规范通常规定振型贡献率和应大于90%。因此为了不丢失对地震激励有影响的模态，本文对

7、有机玻璃模型箱梁进行有限元模态分析，并提取了该桥的前10阶模态，其中第10阶固有频率为75.985Hz。前10阶固有频率见表2；图4为第3阶振型图。表2前10阶频率列表6图4第三阶振型图5自振特性测试对于有机玻璃模型桥的试验模态分析，采用江苏东华测试技术有限公司DH5907试验模态分析系统及DHMA模态分析软件进行测试，本文采用环境激励法对有机玻璃模型桥进行模态测试。利用实测的时域响应数据，通过一定的建模和拟合的方法识别结构的模态参数。通过模型结构在环境激励下的反应，测出结构在线弹性范围内的部分动力特性，其中最基本的动力特性是

8、自振频率和相应的振型。针对该模型的特点，将两方向的数据同时读入模态分析软件进行参数识别，得到桥面的第三阶模态参数。图5为试验测定有机玻璃模型第3阶模态参数，其中频率为19.25Hz。图5试验测定模型自振特性由结果可见：由ANSYS计算得到的第3阶固有频率基本符合试验所得到的固