懸索橋相似模型的模態(tài)試驗

內(nèi)容簡介

　　一、前言　　試驗?zāi)B(tài)技術(shù)發(fā)展已將近20年，工程應(yīng)用亦十分普遍。一般橋梁結(jié)構(gòu)模型的模態(tài)試驗，和大多數(shù)結(jié)構(gòu)模型一樣，因都是在線性小振幅范圍內(nèi)進行，且頻率范圍適中，所以都比較容易做。但特大跨徑懸索橋相似模型的模態(tài)試驗卻不是這樣。　　如全橋風(fēng)洞模型，因要求與原型相似，模型本身就是一座既柔又輕的結(jié)構(gòu)物。加上實際模型設(shè)計過程中，原橋結(jié)構(gòu)的剛度相似往往以脊骨形式滿足，質(zhì)量分布相似則以加集中質(zhì)量滿足，而加勁梁斯塔等又都要求氣動外型相似，故整個結(jié)構(gòu)質(zhì)地輕柔。懸索橋相似模型的這些特點，使傳統(tǒng)的模態(tài)試驗方法產(chǎn)生如下幾個問題：　　1．激勵錘作用在輕柔的模型上，出力大小不易掌握。太重，模型不能承受：輕了，能量不夠，遠(yuǎn)離激勵點的測點的傳遞函數(shù)（由于信躁比低）質(zhì)量會很差。　　2．用隨機信號發(fā)生器驅(qū)動連接在模型上的電磁激振器，因為激勵模型的力是有一定周期的隨機躁聲且大小是可調(diào)的，所以能激發(fā)出模型比較理想的多階模態(tài)。但這里：①激振器與模型的連接桿對模型有一個附加質(zhì)量，當(dāng)模型本身的質(zhì)量貢獻不能忽略這個附加質(zhì)量的影響時，就不能用這種方法。②懸索橋橋塔和加勁梁（包括主纜）的低階振動模態(tài)是分開的，在橋塔上安裝激振器，基本不能激勵出加勁梁的模態(tài)。　　3．模擬實橋環(huán)境隨機振動方法，對模型進行隨機激勵，以能使全模型保持隨機振動狀態(tài)，測定模型各測點的響應(yīng)，用這些響應(yīng)的線性譜和（響應(yīng)對響應(yīng)的）傳遞函數(shù)確定模態(tài)參數(shù)。實測表明，由此得到的傳遞函數(shù)質(zhì)量比較差也難以滿足要求。　　針對上述問題，筆者憑籍對模態(tài)試驗技術(shù)原理的深刻理解以及在各種結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗方面豐富的實踐經(jīng)驗，采用一種"準(zhǔn)周期脈沖激”（介于上述1，2之間）的方法，使特大跨徑懸索橋相似模型的模態(tài)試驗這個難題得到了解決。　　

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