悬索桥相似模型的模态试验技术

省悬索桥相淋似模型的务模态试验烫技术矿一、前言功试验模态潜技术发展赶已将岭近坊2悼0垃年，工程散应用亦十消分普遍。怀一般桥梁启结构模型骄的模态试针验，和大搞多数结构夕模型一样姜，因都是杀在线性小拼振幅范围蝇内进行，瓶且频率范柿围适中，痒所以都比什较容易做赛。但特大帝跨径悬索井桥相似模察型的模态贡试验却不姿是这样。潮如全桥风碌洞模型，鼠因要求与苦原型相似乒，模型本独身就是一少座既柔又夏轻的结构客物。加上虫实际模型乐设计过程仇中，原桥释结构的刚玩度相似往藏往以脊骨祝形式满足吴，质量分若布相似则钳以加集中测质量满足妈，而加劲执梁斯塔等宝又都要求沾气动外型故相似，故俗整个结构耻质地轻柔土、价形嫁?quo知t粥;知松晒散摩"饭。悬索桥窜相似模型帽的这些特桥点，使传砌统的模态扁试验方法脚产生如下宋几个问题楚：若1鸟．激励锤墨作用在轻纺柔的模型仍上，出力闪大小不易参掌握。太服重，模型厨不能承受桂：轻了，动能量不够旗，远离激劣励点的测象点的传递有函数（由剪于信躁比蹄低）质量耽会很差拔。滑2乞．用随机限信号发生此器驱动连棒接在模型航上的电磁历激振器，烧因为激励弱模型的力偶是有一定享周期的随台机躁声且拖大小是可丑调的，所绑以能激发匠出模型比索较理想的盯多阶模态院。但这里恶：思①兽激振器与侨模型的连角接杆对模胞型有一个舍附加质量套，当模型阿本身的质看量贡献不昨能忽略这阿个附加质鹊量的影响宴时，就不乏能用这种软方法建。牵②接悬索桥桥她塔和加劲感梁（包括舰主缆）的恶低阶振动杂模态是分琴开的，在以桥塔上安仪装激振器俘，基本不总能激励出挖加劲梁的抢模态铅。从湖3步．模拟实购桥环境随关机振动方驾法，对模触型进行随痛机激励，懒以能使全选模型保持浩随机振动杆状态，测谦定模型各咬测点的响南应，用这麦些响应的艇线性谱和根（响应对上响应的）尚传递函数异确定模态沃参数。实肢测表明，舒由此得到谦的传递函算数质量比铸较差也难似以满足要析求。针对帜上述问题央，笔者凭踩籍对模态停试验技术拐原理的深厨刻理解以奉及在各种雷结构模态零试验方面歉丰富的实妹践经验，奥采用一键种钥"吼准周期脉挤冲降激处?quo栽t却;妹（介于上楼述积1炎，演2膊之间）的湖方法，使团特大跨径议悬索桥相杨似模型的寺模态试验塘这个难题圈得到了解唯决。开二、模态弦试验分析咽的基本原增理倚图示为悬闷臂梁结构爹模型：盘结构模型锐可离散为方某种具行有优N竖个自由度茫的线弹性冻系数，其经运动微分笼方程为：坐给定输缠入冰{f(x鲜)界}全（可以是预激励锤产帐生的脉冲扬力，也可碍以是小型众电磁激振冻器产生的秘随机激励箭力），测茂出模型的县响应信号李（输出谨）膀{嘱x砍（择t抗）咏}遗，就可以提得到该模暗型的传递足函数。用聚公式表示暖：束｛绝X(w勉)冒｝降＝歉[H(w慌)]{F懂(w)}算对系旺统垮p怖点的激励趣并律在繁l闻点措振，恐可得到传魄递函数矩性阵中的右第奔p职行割l缩元素安式中营，属φ之l源i炎φ音p台i袖为丙l,季p伍点的振型蛙元素，从许而对结构腥上一（或渠多）点激表励，多（耻或一）点逐拾振，即揭可得到传滩递函数矩浴阵的某一天列（或行打），进而佩计算出模爽态参数。旬具体做起底来，对锤罗击法，单莫点激励、撕多点措振贼或多点激售励、单点纳措振都是袖一样的；拢而激振器堵激励一般先采取单点诱激励、多疯点拾振方圾法。火三、模态惨试验分析乔方法质"传准周期脉近冲激木励洪"标方法的思疾路是针对总普通脉冲选力出力偏查大偏小都乓不妥而激锈振器激励美会产生附贵加质量的秆影响提出过来的。考含虑用一个游大小适中贡的脉冲力忧，按一定傅的周期连纽续地对模猜型进行激减励，使模胀型始终保叫持振动状像（当然，讲这种振动动绝对是与判锤击力有扁关的）。午同时测每量燥,回记录输入良力和输出掀加速度的遵时域信号唉，再进行遇传递函数涝分析烤。体姿下面通过钳某长江公闯路大桥的轰例子介绍垫具体做法骄。左1痕．测点布跌置们把模型纵亿向分曲成逆1巷0鞋个断面，警每个断面夸加劲梁和岗缆索上各快两个测点冲，所有测惧点都是二膨维的，整替个模型试臂验睡共蜡6膀0戏个测点。才具体测点桨布置如忍图灵1篇所示。窝2次．测试、掩分析仪器所框图坑3此.咽几项关键识技术日实测、分阁析过程中喘，主要把吵握以下几楚点：石（扭1简）激振。薯在激励锤歼上安装橡头皮缓冲头横，既保护牺模型免遭务硬物冲击盛，又使脉沉冲力的作耕用时间加栽长，并且样增强低频化段的能量物。脉冲力提作用周期顶为解3兵～川5晕s陪，视具体湾模型频响艘特性而定凭。畅（旱2厨）多点拾骗振。同时验测量几个火测点的二姻维振动，城一方面节勉省试验时薯间，另一载方面尽可搜能减少对踏（纤弱的妇）模型的盈敲击次数薯。挡塌（亭3态）信号采毙样和分析修。悬索桥假模型的感史兴趣频率稠最高一般羽不超搬过帽10H陆z桂，为此尽：标①添采导用陈3胆0真～突50H姥z锁的采样频静率，至少自采央满绿5120茧0消个数据点养；情②予做传递函纺数时，对关力和响应雾都加海宁宋窗距；赶③宵采取分段情平均。以秆上措施可饰以保证传村递函数蓬在砍10H峰z顾以前的质庸量。框四、模想华试验分析恒结果宵图旗2埋显示了激鸦励力与竖岸、侧向多姨点响应的终时域信号除例子。夏图紫3生列举了模置态分析时革典型竖向耍和侧向测陵点的传递赚函数图形姨，可见传聋递函数的提质量是相获当理想的岸。曾表撕1悲列出了模歇型模态分晶析的参数佣结果，相盈应的部分秆振型如飘图荐4财所示。劈五、结论苏做大跨度或悬索桥相屠似（如风内洞）模型紫的模态试垒验比较难饮做，本文廉介绍的方呀法解决了肃这一难题桌，实际模挂态试验得观到了理想寄的数据结锹果。其关的键在于：错（污l视）提出腊了创"勺准周期脉均冲激泪