三等跨连续梁模态研究试验

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1、三等跨连续梁模态研究试验　　摘要：本文为了研究连续梁的振动特性，结合振动理论和MIDAS有限元分析软件，用DASP软件对三等跨连续梁模型进行了模态分析试验，得出各阶阵型和频率，并用有限元分析结果和实验结果进行了对比。结果显示，实验所测得各阶阵型图与有限元分析得出阵型图基本一致，二者所得的频率也极为接近，误差均不超过用2%，在允许误差范围内。说明了用模态试验分析的方法对连续梁进行模态分析的可行性。关键词：连续梁；模态分析；MIDAS；有限元分析；中图分类号：U446.1文献标识码：AExperimentalmodalanalysisofthethree-spancontinuousb

2、eamsChenKun.etc（DepartmentofCivilEngineering,GuangzhouUniversity,Guangzhou510006,China）Abstract:Inordertostudythedynamicdeformationfeaturesofthecontinuousbeambridge，amodalanalysistestofthethree-spancontinuousbeamswascarriedoutwiththeDASP，combinedwiththevibrationtheoryandfiniteelementanalysis6s

3、oftwareMIDASinthispaper，thenthefrequencyanddampratioofthiscontinuousbeamswereobtained.Theresultsoffiniteelementanalysisandthetestmodalanalysiswerecompared.Theresultsshowsthatthetestmodalanalysisandtheanalyticmodalresultarealmostthesame.Thedeviationofthefrequencydidn’texceed2%.Itshowsthatthemod

4、alanalysistestisagoodwaytogetthemodalparametersofthecontinuousbeams.Keywords：continuousbeams;modalanalysis;MIDAS;finiteelementanalysis0引言连续梁桥是中小跨径桥梁中常用的桥型，具有结构刚度大、行车平稳舒适等优点。作为结构形式相对简单的连续梁桥，在设计与建设技术上都比较成熟，其静力性能以及承载能力基本上都能满足设计要求。然而连续梁桥的事故还是频频发生，其中一个很重要的原因就是桥梁的动力设计不足，由此可见桥梁动力特性分析的重要性。桥梁结构的基频、阻尼比等

5、参数就是我们分析桥梁动力特性的指标。1三跨连续梁固有振动分析由弹性振动理论，三等跨连续梁的固有频率为：（1）6前三阶振型图如图1所示：图1三等跨连续梁的前三阶阵型图[]2试验2.1实验器材本次实验过程所用到的器材包括：DASP模态分析软件、YJ9A压电加速度传感器、振动教学试验仪、INV303B接口箱以及槽型梁。本实验所用槽型梁的截面尺寸如图2所示，梁长L=2.7m，弹性模量E=2.1×105MPa，容重Dens=1.6×104KN/m3.每个加速度传感器的重量为0.1kg。图2槽型梁横截面图/mm2.2试验过程在槽型梁各跨的L/4、L/2、3L/4处各放一个加速度传感器（试验简图

6、如图3所示），采用锤击法对梁体进行一点激励，各个加速度传感器随着梁体发生振动，信号采集仪在加速度传感器振动时同步采集振动信号。利用DASP模态分析软件对所采得信号进行分析，先后通过计算传递函数、频响函数，再对所得频响函数进行集总平均并选择合适的频率定阶，然后进行实模态多自由度拟合后即可获得结构的固有频率以及阵型图。试验简图如图3所示。6图3试验简图2.3试验结果试验中测得该三跨连续梁的前三阶模态频率以及各侧点的阵型幅值如表1和表2所示。表1试验测得频率表2各阶振型幅值由表2的各测点幅值可得各阶振型图如图4所示。图4实验测得各阶阵型图3试验模型的有限元分析为了验证试验结果的精确性，利

7、用MIDASCIVIL建立了模型并进行计算，所建模型如图所示。建模中所采用的梁体尺寸以及材料参数均取真实值，即梁长L=2.7m，弹性模量E=2.1×106MPa，容重Dens=1.6×104N/m3，并在各加速度传感器位置加一0.1kg的集中质量，经计算所得结构的阵型图以及各阶频率见图5和表3所示。(a)一阶阵型图（b）二阶阵型图6（c）三阶阵型图图5有限元计算各阶阵型图表3有限元计算频率4试验频率与有限元分析频率对比MIDAS有限元软件分析与实验所得结果的对比见表4