勺懸索橋相似模師型的模態(tài)試驗(yàn)涌技術(shù)

位宿

局一、前言

掘試驗(yàn)?zāi)B(tài)技術(shù)戲發(fā)展已將吵近肢2搜0帽年，工程應(yīng)用煌亦十分普遍。臭一般橋梁結(jié)構(gòu)躺模型的模態(tài)試飄驗(yàn)，和大多數(shù)算結(jié)構(gòu)模型一樣宅，因都是在線睬性小振幅范圍匹內(nèi)進(jìn)行，且頻焰率范圍適中，碎所以都比較容辜易做。但特大涼跨徑懸索橋相垂似模型的模態(tài)旋試驗(yàn)卻不是這涌樣。

橋如全橋風(fēng)洞模刃型，因要求與梢原型相似，模債型本身就是一畝座既柔又輕的經(jīng)結(jié)構(gòu)物。加上統(tǒng)實(shí)際模型設(shè)計(jì)牙過程中，原橋?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的剛度相崖似往往以脊骨匙形式滿足，質(zhì)竟量分布相似則銅以加集中質(zhì)量毀滿足，而加勁仍梁斯塔等又都服要求氣動(dòng)外型協(xié)相似，故整個(gè)踐結(jié)構(gòu)質(zhì)地輕柔或、脾形笛?quot援;胡松鐵散逝"膨。懸索橋相似熟模型的這些特話點(diǎn)，使傳統(tǒng)的許模態(tài)試驗(yàn)方法獨(dú)產(chǎn)生如下幾個(gè)規(guī)問題：

對(duì)1卸．激勵(lì)錘作用廣在輕柔的模型捐上，出力大小園不易掌握。太座重，模型不能亮承受：輕了，栽能量不夠，遠(yuǎn)貞離激勵(lì)點(diǎn)的測(cè)停點(diǎn)的傳遞函數(shù)槍（由于信躁比康低）質(zhì)量會(huì)很淺差。

洞2替．用隨機(jī)信號(hào)編發(fā)生器驅(qū)動(dòng)連瓣接在模型上的聽電磁激振器，尺因?yàn)榧?lì)模型快的力是有一定蝶周期的隨機(jī)躁咳聲且大小是可劫調(diào)的，所以能誼激發(fā)出模型比傳較理想的多階位模態(tài)。但這里茂：有①粥激振器與模型換的連接桿對(duì)模間型有一個(gè)附加物質(zhì)量，當(dāng)模型殖本身的質(zhì)量貢發(fā)獻(xiàn)不能忽略這束個(gè)附加質(zhì)量的俘影響時(shí)，就不繪能用這種方法錫。究②掙懸索橋橋塔和肅加勁梁（包括禍主纜）的低階臘振動(dòng)模態(tài)是分月開的，在橋塔膚上安裝激振器膜，基本不能激敏勵(lì)出加勁梁的滴模態(tài)躍。臘

宣3雀．模擬實(shí)橋環(huán)繞境隨機(jī)振動(dòng)方靈法，對(duì)模型進(jìn)組行隨機(jī)激勵(lì)，些以能使全模型糟保持隨機(jī)振動(dòng)捐狀態(tài)，測(cè)定模蕩型各測(cè)點(diǎn)的響渾應(yīng)，用這些響電應(yīng)的線性譜和演（響應(yīng)對(duì)響應(yīng)拆的）傳遞函數(shù)艘確定模態(tài)參數(shù)揭。實(shí)測(cè)表明，盤由此得到的傳容遞函數(shù)質(zhì)量比考較差也難以滿豎足要求。

是針對(duì)上述問題劇，筆者憑籍對(duì)濟(jì)模態(tài)試驗(yàn)技術(shù)橡原理的深刻理值解以及在各種配結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)肥方面豐富的實(shí)灣踐經(jīng)驗(yàn)，采用址一吳種特"蛛準(zhǔn)周期脈沖治激術(shù)?quot會(huì);恨（介于上鳳述代1巷，兩2野之間）的方法顛，使特大跨徑杠懸索橋相似模宗型的模態(tài)試驗(yàn)助這個(gè)難題得到書了解決。

糧二、模態(tài)試驗(yàn)未分析的基本原童理

售圖示為懸臂梁異結(jié)構(gòu)模型：

新結(jié)構(gòu)模型可離幅散為某種具擺有隙N規(guī)個(gè)自由度的線里彈性系數(shù)，其塔運(yùn)動(dòng)微分方程規(guī)為：

冤給定輸暢入辰{f(x)集}太（可以是激勵(lì)老錘產(chǎn)生的脈沖飛力，也可以是饑小型電磁激振匙器產(chǎn)生的隨機(jī)宋激勵(lì)力），測(cè)俱出模型的響應(yīng)皆信號(hào)（輸出猜）諷{濫x講（慣t敗）嫂}席，就可以得到紀(jì)該模型的傳遞歪函數(shù)。用公式渣表示：

燥｛脖X(w中)秘｝道＝筐[H(w)]耕{F(w)}

聯(lián)對(duì)系將統(tǒng)么p桿點(diǎn)的激勵(lì)并雜在儉l鏡點(diǎn)措振，可得啦到傳遞函數(shù)矩勢(shì)陣中的日第瞎p霞行國(guó)l煤元素

集式中擠，蘇φ膽l逢i袖φ瀉p白i頸為葡l,誘p竄點(diǎn)的振型元素搞，從而對(duì)結(jié)構(gòu)擾上一（或多）聞點(diǎn)激勵(lì)，多（些或一）點(diǎn)拾振乒，即可得到傳醒遞函數(shù)矩陣的另某一列（或行巴），進(jìn)而計(jì)算湯出模態(tài)參數(shù)。

幫具體做起來，聚對(duì)錘擊法，單鎮(zhèn)點(diǎn)激勵(lì)、多點(diǎn)雪措振或多點(diǎn)激灑勵(lì)、單點(diǎn)措振塘都是一樣的；任而激振器激勵(lì)柄一般采取單點(diǎn)錢激勵(lì)、多點(diǎn)拾性振方法。

甩三、模態(tài)試驗(yàn)鳳分析方法

杠"政準(zhǔn)周期脈沖激鞠勵(lì)畜"義方法的思路是花針對(duì)普通脈沖蘇力出力偏大偏叢小都不妥而激砍振器激勵(lì)會(huì)產(chǎn)評(píng)生附加質(zhì)量的更影響提出來的棵?？紤]用一個(gè)級(jí)大小適中的脈概沖力，按一定稿的周期連續(xù)地壟對(duì)模型進(jìn)行激臭勵(lì)，使模型始周終保持振動(dòng)狀獻(xiàn)（當(dāng)然，這種航振動(dòng)絕對(duì)是與椅錘擊力有關(guān)的享）。同時(shí)測(cè)釘量壓,檢記錄輸入力和披輸出加速度的蜓時(shí)域信號(hào)，再牌進(jìn)行傳遞函數(shù)魔分析鑒。散

琴下面通過某長(zhǎng)員江公路大橋的隔例子介紹具體跟做法。

窯1端．測(cè)點(diǎn)布置

捐把模型縱向分吳成屆1屢0個(gè)個(gè)斷面，每個(gè)亂斷面加勁梁和與纜索上各兩個(gè)筑測(cè)點(diǎn)，所有測(cè)傳點(diǎn)都是二維的虎，整個(gè)模型試吩驗(yàn)線共啄6癥0第個(gè)測(cè)點(diǎn)。具體漂測(cè)點(diǎn)布置如奇圖滿1訓(xùn)所示。

尋2酸．測(cè)試、分析赤儀器框圖

秀3煙.滅幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

匯實(shí)測(cè)、分析過偶程中，主要把層握以下幾點(diǎn)：

乏（寨1盈）激振。在激加勵(lì)錘上安裝橡兔皮緩沖頭，既勾保護(hù)模型免遭何硬物沖擊，又寧使脈沖力的作跌用時(shí)間加長(zhǎng)，燕并且增強(qiáng)低頻堵段的能量。脈追沖力作用周期挪為欠3誓～株5革s腿，視具體模型閃頻響特性而定翅。

軋（程2宇）多點(diǎn)拾振。單同時(shí)測(cè)量幾個(gè)臂測(cè)點(diǎn)的二維振尖動(dòng)，一方面節(jié)螺省試驗(yàn)時(shí)間，湖另一方面盡可頃能減少對(duì)（纖抗弱的）模型的答敲擊次數(shù)黃。蛋

蕩（槐3扔）信號(hào)采樣和歉分析。懸索橋襲模型的感興趣拍頻率最高一般智不超芽過輝10H滲z測(cè)，為此層：犯①松采群用倉3唉0齡～遙50H掌z畏的采樣頻率，宿至少采墻滿巾5120選0筑個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)崇；蒸②罰做傳遞函數(shù)時(shí)慈，對(duì)力和響應(yīng)襖都加海寧窗；

追③辯采取分段平均鴨。以上措施可棚以保證傳遞函瞎數(shù)黎在池10H坦z辜以前的質(zhì)量。

樣四、模想試驗(yàn)群分析結(jié)果

淚圖咱2煉顯示了激勵(lì)力殃與豎、側(cè)向多剖點(diǎn)響應(yīng)的時(shí)域亡信號(hào)例子。

掌圖栗3醋列舉了模態(tài)分?jǐn)[析時(shí)典型豎向絞和側(cè)向測(cè)點(diǎn)的拋傳遞函數(shù)圖形芬，可見傳遞函獻(xiàn)數(shù)的質(zhì)量是相慣當(dāng)理想的。

掩表歪1扎列出了模型模帶態(tài)分析的參數(shù)秘結(jié)果，相應(yīng)的蛇部分振型如趁圖察4各所示。

演五、結(jié)論

洗做大跨度懸索泳橋相似（如風(fēng)圈洞）模型的模遣態(tài)試驗(yàn)比較難區(qū)做，本文介紹鑄的方法解決了呼這一難題，實(shí)柿際模態(tài)試驗(yàn)得粉到了理想的數(shù)胳據(jù)結(jié)果。其關(guān)泥鍵在于：

扮（燒l府）提出菊了件"讀準(zhǔn)周期脈沖激