1、懸索橋相似模型的模態(tài)試驗技術(shù) 一摘要：特大跨度懸索橋相似模型的模態(tài)參數(shù)測定一直是一個難題。本 文從模態(tài)分析根本原理出發(fā)，介紹解決這一問題的關(guān)鍵技術(shù)，并通過 實例加以說明。關(guān)鍵詞：懸索橋橋梁模型模態(tài)試驗一、前言 試驗?zāi)B(tài)技術(shù)開展已將近 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，所以都比擬容易做。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)量分布相似那么以加集中質(zhì)量滿足，而

2、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、形 ？quot;松散"。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鼓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，遠離鼓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，因為鼓勵模型 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： 激振器與模型的連接桿對模型有一個 附加質(zhì)量，當模型本身的質(zhì)量奉獻不能忽略這個附加質(zhì)量的影響時， 就不能用這種方法。 懸索橋橋塔和加勁梁包括主纜的低階振動

3、模態(tài)是分開的，在橋塔上安裝激振器， 根本不能鼓勵出加勁梁的模態(tài)。 3模擬實橋環(huán)境隨機振動方法，對模型進行隨機鼓勵，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)。實測說明，由此得到的傳 遞函數(shù)質(zhì)量比擬差也難以滿足要求。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 "準周期脈沖激 ?quot; 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。二、模態(tài)試驗分析的根本原理結(jié)構(gòu)模型可離散為某種具有 N 個自由度的線彈性系數(shù)，其運動微分方 程為：給定輸入fx可以是鼓勵錘產(chǎn)生的脈沖力，也可以是小型電磁激振 器產(chǎn)生的隨機鼓勵力 ，測出模型的響應(yīng)信號輸出 x t ，就可 以得到該模型的傳遞函數(shù)。用公式表示：Xw= HwFw對系統(tǒng)p點的鼓勵并在I點措振，可得到傳遞函數(shù)矩陣中的第p行I元 素 式中，© li ©為l,p點的振型元素，從而對結(jié)構(gòu)上一或多點鼓勵, 多或一點拾振，即可得到傳遞函數(shù)矩陣的某一列或行，進而計 算出模態(tài)參數(shù)。