连续T梁桥动力特性试验和研究

连续T梁桥动力特性试验和研究 摘要桥梁的动力特性是反映结构整体工作性能的 综合性指标，是评价桥梁运营状况和承载能力的重要指标之 一。本文以某连续T梁桥为实例，采用MIDAS建立有限元 模型进行模态分析，与现场动力检测试验所得到的自振特性 参数比较，为以后同类桥梁动力测试提供参考。 关键词动力特性模态自振频率振型 中图分类号U446文献标识码A 0前言 桥梁动力特性已成为近年来桥梁检测行业广泛研究的 一个重点问题。对桥梁动力特性进行分析和评估成为桥梁设 计、施工、质量评定中必不可少的关键环节之一。由动力学 理论，结构自振特性的变化是结构刚度改变的直观反映，通 过试验测得自振频率与理论计算值的比值来分析桥梁结构 刚度的储备，随着有限元理论及计算机技术的发展和广泛应 用，桥梁动力特性问题的相关理论也发展得日趋成熟。本文 从自振特性参数的试验测得值与理论计算值的差异比较，评 价桥梁结构的动力特性。 1工程概况 该桥跨径组合为6。. Om,桥面全宽17.5m。横向布置 为0. 5m （防撞护栏）12. Om （车行道）5. Om （人行道）。 桥梁上部结构为先简支后结构连续预应力混凝土T梁，梁高 2. 3m,马蹄宽0.6m,腹板宽0. 2m,横桥向布置8片梁，梁 间距2. 2m。上部结构预制T梁采用C50混凝土。本桥设计荷 载为公路-1级，人群荷载为3. 5kN/m2o试验桥跨动力测试 截面位置如图lo 2有限元计算 采用有限元分析软件MIDAS建立，运用子空间迭代法对 桥梁进行模态分析，本桥前两阶竖向弯曲自振频率和振型见 图2O 3动力特性试验 自振特性试验采用高灵敏测振传感器采集信号，由动态 信号采集分析仪进行信号记录，通过时域波形分析、数字滤 波、频谱分析等方法识别结构的自振频率。桥梁结构自振特 性测定试验采用以下方法进行激励 3. 1跳车 在预定位置采用跳车激振，即车轮越过带有坡面的三角 横木，利用车轮落下的冲击力激励桥梁产生自由振动，通过 信号分析识别结构自振特性。 3.2跑车余振 车辆在桥梁上运行时，结构产生受迫振动，车辆驶离桥 面后，桥梁上无外荷载作用，通过分析余振信号识别结构自 振特性利。跑车余振法对于测定刚度和阻尼相对较小的桥梁 具有较好效果，是自振特性测定的常用激励方法。 3.3脉动激励 在桥面无任何交通荷载以及桥梁附近无其它振源的情 况下，测定桥梁由随机激励而引起的微幅振动响应，通过FFT 分析识别结构自振频率，大量的样本数据平均处理后识别桥 梁的自振特性。随着计算机技术和分析方法的不断发展和完 善，脉动法用于桥梁自振参数识别的应用日益广泛，且对自 振频率的识别具有较高精度，但对阻尼和振型的识别精度相 对较低。 采用跑车余振使结构产生自由振动，在测试截面布置高 灵敏度振动加速度传感器拾取结构自振信号，通过分析计算 识别桥梁自振特性参数。实测结构自振频谱图见图3,实测 自振时域信号见图4,自振特性实测结果见表1。 4结论 1 桥梁前两阶竖向弯曲自振频率实测值分别为 4.207Hz、4. 542Hz,与计算自振频率的比值分别为1.23、 1.09,实测频率大于计算频率，说明结构实际刚度大于计算 刚度。 2 第二阶竖向振型的阻尼比为0. 0257,属于小阻尼 振动。 3 桥梁荷载试验为新桥竣工验收和旧桥运营时进行 承载力评定提供参考依据，动载试验通过分析桥梁的动力特 性参数进行桥梁承载能力评定。本文采用结构分析软件 MIDAS建立有限元模型，计算结构动力特性参数，结合动力 试验结果依据有关规定表明，该桥的自振特性正常。 参考文献 [1] 赵剑.梁式桥汽车冲击振动研究与分析[D].重庆重 庆交通大学，2009. [2] 中华人民共和国交通部.大跨径混凝土桥梁的试验 方法YC4-4/1978 [Z]. 1982. [3] 张海波.基于MIDAS的大跨度连续刚构桥振动特性 分析[J].广州航海高等专科学校学报，2012 1.