正文 橋梁振動的激振方法(2 / 2)

激振器在結構上的安裝位置和激振方向要根據實驗的要求和目的而定。使用時,將激振器底座牢固地固定於結構上,由底座將激振器產生的交變激振力傳與結構。如果將兩台激振器安放於結構的適當位置上,反向激振,則可進行扭轉振動實驗。

連續改變激振器的頻率,當激振力的頻率與結構的固有頻率相等時,結構出現共振現象,此時,所記錄到的頻率即為結構的固有頻率。

由於較複雜的結構,有時需要知道基頻以後的幾個頻率,此時可以連續改變激振力的頻率,進行“頻率掃描”,使結構連續出現第一次共振,第二次共振,……等等。同時記錄結構的振動圖形,由此可得到的第一頻率(基頻),第二頻率,……等。在此基礎上,再在共振頻率附近進行穩定的激振實驗,則可以準確地測定結構的固有頻率與振形。

在上述頻率掃描實驗時,同時記錄結構的振幅變化情況,則可以作出共振曲線,即頻率——振幅關係曲線,從而確定結構的阻尼特性。

對於自振頻率較低的大跨度柔性橋梁結構,也可以利用人群在橋麵上作有規律的運動,使結構發生共振現象。

在橋梁的動載實驗中,常用載重車輛隊由低到高地不同速度駛過橋梁,使結構產生不同程度的強迫振動。在若幹次運行車輛荷載實驗中,當某一行駛速度產生的激振力的頻率與結構的固有頻率相近時,結構便產生共振現象,此時結構各部位的振動響應達最大值。在車輛駛離橋跨以後,結構作自由衰減振動,這時可由記錄到的波形曲線中分析得出結構的動力特性。

三、脈動法

對於大跨度懸吊接哦股,如懸索橋、斜拉橋的橋跨結構、塔墩以及具有分離式拱肋的大跨度下承式或中承式拱橋,可利用結構由於外界各種因素所引起微小而不規則的振動來確定結構的動力特性。這種微振動通常稱為“脈動”,它是由附近的車輛、機器等的振動或附近地殼的微小破裂和遠處傳來的脈動所產生。

結構的脈動具有一重要特性,就是它明顯地反映結構的固有頻率。因為結構的脈動是因外界不規則的幹擾所引起的,因此它具有各種各樣的頻率成分,而結構的固有頻率的諧量是脈動的主要成分,在脈動圖上可直接量出。

如果對結構不同部位同時進行檢測,記錄在同一記錄紙上,讀出同一瞬間各測點的振幅值,並注意它們之間的相位關係,則可分析得到某一固有頻率的振型。

在橋梁結構的正常運營條件下,經常地作用於結構上的動力荷載是各類車輛荷載,在進行橋梁的動載實驗時,首先應考慮采用車輛荷載作為實驗荷載,以便確定橋梁在使用荷載作用下的動力特性及響應。對需要考慮風動荷載的橋梁,應結合橋梁的結構形式作進一步的考慮。

橋梁結構振動,是伴隨著外作用輸入(車輛動荷載、風力、地震波)和摩擦損耗(材料內摩擦和連接及支承的摩擦),結構體係的變形能量和運動能量相互轉換的周期性過程。體係受外作用輸入的多寡,或者說感應程度,與它的固有頻率與輸入作用的頻率之比即共振程度,密切相關。因此,在所有橋梁結構的振動阻尼還不能像固有頻率那樣準確計算出來,在振動分析中常參考一些橋上實測資料來近似取值。