天然地基竖向强迫振动激振法测试工程实例探究

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1、天然地基竖向强迫振动激振法测试工程实例探究　　摘要:激振试验是利用稳态或瞬态振源激励模拟基础,测试地基刚度等动力特性,为机器基础的振动和隔振设计提供动力参数的一种测试方法。本文分析了电磁式和机械式两类稳态激振设备的不同特点，及其进行竖向强迫振动测试，测求天然地基动力特性参数的方法及成果。关键词：竖向强迫振动测试、电磁式激振设备、机械式激振设备、天然地基Abstract：Excitationtestisatestmethodthatusessteady-stateortransientvibrationsourceexcitesimulati

2、onfoundation,testfoundation’sdynamiccharacteristicssuchasstiffness,andprovidedynamicparametersforthemachinevibrationandvibrationisolation.Thispaperanalysesdifferentcharacteristicsoftwokindsofsteady-statevibratingequipmentsincludingtheelectromagneticandmechanical,andhasthem

3、ethodandresultaboutmeasuringandgainingnaturalfoundationdynamiccharacteristicsparametersbasedonverticalforcedvibrationtests.11Keywords：verticalforcedvibrationtests、electromagneticvibratingequipment、mechanicalvibratingequipment、naturalfoundation中图分类号：TU471文献识别码：A文章编号：0前言11动力

4、机器基础强迫振动激振法测试（以下简称“激振试验”）是在模拟动力基础上施加频率不同、幅值固定或按一定规律变化的简谐力，实测模拟基础振幅---频率响应，计算地基的刚度、刚度系数、阻尼比及基础参振质量等动力特性参数的测试方法。激振试验常用的稳态振源有机械式振源和电磁式振源两种，机械式振源由于其激振力大、结构简单、皮实耐用、价格较低等特点，在激振试验中得到了广泛的应用，但该种振源扰频范围通常在5～60Hz，扰频上限较低，在刚度较小的土质地基测试中，地基---基础共振频率在其频宽范围内，幅频测试曲线相对完整，计算结果相对可靠；在刚度较大的岩质地基测试

5、中，地基—基础共振频率超出其扰频上限，在激振器达到最大扰频时，幅频测试曲线还处于上升状态，无法得到完整的测试曲线。电磁式振源扰频范围则要宽广得多，上限能达到几千赫兹，天然地基（包括土质地基和岩质地基）激振试验时能轻松达到地基—基础共振频率，得到从10Hz到200Hz甚至更高的完整的幅频测试曲线，从而准确计算地基动力特性参数；其缺点是激振力相对较小，且在10Hz以下的低频段测试时，激振器本身振幅较大，实际出力不稳定，各频率点的测试波形效果相对较差。激振试验根据激振力方向的不同，分为竖向振动测试、水平回转振动测试和扭转振动测试三种，笔者在岩质地

6、基和土质地基上，分别使用两种振源进行了大量的测试工作，得到了较为可靠的测试数据。本文是笔者根据自已的测试实践得到的对天然地基竖向强迫振动激振法测试的一些认识和看法，提出来供同行批评指正，水平回转振动测试及扭转振动测试也存在相似问题。1竖向强迫振动测试基础理论11动力机器在运转时会对其基础产生动力荷载，并传递至地基，刚度系数不同的地基对机器动力荷载会有不同的响应，地基刚度系数越大，动荷载在基础上产生的振幅越小，地基---基础共振频率越高、共振振幅越小；反之，地基刚度系数越小，动荷载在基础上产生的振幅越大，地基---基础共振频率越低、共振振幅越

7、大。动力机器基础设计时，应满足机器转动时，基础不发生共振，基础振动的振幅不大于机器正常运转所容许的振幅，地面振动的传播不危及附近环境的安全及正常运作等条件。地基刚度系数等动力特性参数是动力机器基础设计时所需要的重要数据，激振试验的目的就是通过测试地基对施加在模拟基础上的不同频率的扰力的响应，来计算地基刚度及刚度系数、阻尼比、基础参振质量等动力特性参数。1.1简谐力作用下有阻尼系统的响应使用电磁式激振器进行常扰力竖向强迫振动测试，符合简谐力作用下有阻尼系统的响应振动模型。将激振器与模拟基础固定在一起，激振器向模拟基础施加幅值相同、频率不同的简

8、谐力，通过安置在模拟基础上的位移（或速度、加速度）传感器记录地基---基础系统对激振的响应。激振器、模拟基础、地基形成单自由度有阻尼简谐强迫振动系统，其振动模型如图1所示：图1竖