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桥梁动力学特性测试方法研究

宁京  
【摘要】:桥梁动力学是现代桥梁发展的一个重要课题。一方面它能更真实地揭示出桥梁结构在汽车车辆荷载作用下的动态受力与变形本质,另一方面又能描述出桥梁结构在地震作用下的系统影响。但是纯粹通过理论建模获得动力特性己经无法满足这一要求,需要通过实测来校正理论模型,从而完善力学模型。通过振动试验和分析,来识别桥梁自振特性,是到目前为止,最可靠的方法。振动试验是获取结构振动的原始数据,通常是加速度的时间历程。而信号分析则是通过分析测量得到的原始数据,来识别模态。这两方面既具有一定的独立性,又是紧密联系在一起的。自振特性测量方法就包括这两方面的内容。 本文总结了桥梁动载测试的主要内容与方法,研究了现有的主要几种桥梁动载测试技术,对其适用范围及优劣性进行了比较,比较系统地总结了动载测试的理论基础——结构的模态测试技术,对于试验步骤及实际谱分析操作过程中面临的问题进行了归纳总结。以银古高速公路黄河辅道特大桥(刚构连续箱型梁桥)为实例,详细论述了应用行车激励法及跳车试验获取桥梁自振特性的方法、加速度时间历程信号的分析过程,对于桥梁结构中较难辨识的扭转振型的测试方法进行了研究,并提出了实用的解决方案。文中对两种有限元模型(空间梁模型;空间实体模型)的分析结果(前10阶自振频率与振型)进行了研究与比较,对于桥梁动力特性的分析模型的选择提出了建议。对于实测的各阶模态自振频率与振型以及阻尼比和冲击系数进行了分析,较为准确地给出了黄河辅道特大桥的实测动力学特性参数。在此基础上对银古高速公路黄河辅道特大桥的有限元模型进行了参数的灵敏度分析与动力特性修改。 文中还论述了提高桥梁结构阻尼比测试精度的两种方法(插值法和多自由度多项式曲线拟合法),最后提出了目前在动载试验中一些还没有得到解决的问题及相关建议。


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