桥梁振动的激振方法

桥梁振动的激振方法◆欧光信(贵州驶通建设咨询监理有限公司)在进行桥梁动载实验时，首先应设法使桥梁结构产生-定的振 现象来确定结构的动力特性。激振设备有机械式激振器、电动式动，然后应用各类测振仪器加以拾振和记录，所记录的振动图形通 激振器和电器液压式振动台。

常都是结构振动系统的振动量与时间的关系曲线，即某-振动物理 激振器在结构上的安装位置和激振方向要根据实验的要求和量的时间里程曲线。由此可分析得到结构的动力特性及影响。 目的而定。使用时，将激振器底座牢固地固定于结构上，由底座将激起桥梁振动的方法很多，应根据桥梁的类型和结构刚度进 激振器产生的交变激振力传与结构。如果将两台激振器芭于结行选择，以简单易行、便于实验检测为原则。 构的适当位置上，反向激振，则可进行扭转振动实验。

-、自振法 连续改变激振器的频率，当激振力的频率与结构的固有频率自振法的特点是使桥梁产生有阻尼的自由衰减振动，记录到 相等时，结构出现共振现象，此时，所记录到的频率即为结构的固的振动图形则为桥梁的衰减振动曲线。为使桥梁自由振动，-般 有频率。

常用突加荷载和突卸荷载两种方法。 由于较复杂的结构，有时需要知道基频以后的几个频率，此时1.突加荷载法(力激振法或冲击法) 可以连续改变激振力的频率，进行频率扫描”，使结构连续出现在被测结构上急速地施加-个冲击作用力，由于施加冲击作 第-次共振，第二次共振，等等。同时记录结构的振动图形，用的时间短促，因此，施加于结构的作用实际上是-个冲击脉冲作 由此可得到的第-频率(基频)，第二频率，等。在此基础上，用。由振动理论可知，冲击脉冲的动能传递到结构振动系统的时 再在共振频率附近进行稳定的激振实验，则可以准确地测定结构间，要小于振动系统的自振周期，并且冲击脉冲-般都包含了从零 的固有频率与振形。

到无限大的所有频率的能量，它的频谱是连续谱。只有被测结构 在上述频率扫描实验时，同时记录结构的振幅变化情况，则可以的固有频率与冲击脉冲之间相同或很近时，冲击脉冲的频率分量 作出共振曲线，即频率- 振幅关系曲线，从而确定结构的阻尼特性。

才对结构起作用，从而激起结构以固有频率作自由振动。运用这 对于自振频率较低的大跨度柔性桥梁结构，也可以利用人群个道理并根据不同的结构类型可采用下述几种冲击法。 在桥面上作有规律的运动，使结构发生共振现象。

对于中、小型桥梁结构，可采用枕木垂直冲击桥面，激起桥梁 在桥梁的动载实验中，常用载重车辆队由低到高地不同速度作竖直方向的自由振动。如果水平方向冲击桥面缘石，则可激起 驶过桥梁，使结构产生不同程度的强迫振动。在若干次运行车辆横向振动。对于混凝土桩，可用枕木或重锤在水平方向冲击桩头， 荷载实验中，当某-行驶速度产生的激振力的频率与结构的固有激起桩作水平方向的自由振动。 频率相近时，结构便产生共振现象，此时结构各部位的振动响应达在实践中，常利用实验车辆在桥面上驶越三角垫木，利用车轮 最大值。在车辆驶离桥跨以后，结构作自由衰减振动，这时可由记的突然下落对桥梁产生冲击作用，激起桥梁的横向振动。但此时 录到的波形曲线中分析得出结构的动力特性。

所测得的结构固有频率包括了实验车辆这-附加质量的影响。 三、脉动法近年来，在桥梁的动载实验中，还采用了爆炸和发射小型火箭 对于大跨度悬吊接哦股，如悬索桥、斜拉桥的桥跨结构、塔墩产生脉冲荷载等办法来激起结构的振动。 以及具有分离式拱肋的大跨度下承式或中承式拱桥，可利用结构采用突加荷载法时，应注意冲击荷载的大邪其作用位置，如 由于外界各种因素所引起微小而不规则的振动来确定结构的动力果要激起结果的整体振动，则必须在桥梁的主要受力构件上施加 特性。这种微振动通常称为脉动”，它是由附近的车辆、机器等足够的冲击力。冲击荷载的位置可按所要结构的振型来确定，如 的振动或附近地壳的微小破裂和远处传来的脉动所产生。

为了获得简支桥梁的第-振型，则冲击荷载应作用于跨中部位，测 结构的脉动具有-重要特性，就是它明显地反映结构的固有第二振型时冲击荷载应加于跨度的四分之-处。 频率。因为结构的脉动是因外界不规则的干扰所引起的，因此它冲击法引起的自由振动，-般可以记录到第-固有频率的振 具有各种各样的频率成分，而结构的固有频率的谐量是脉动的主动图形，如用磁带记录仪柔构某处之响应，通过频谱分析，则可 要成分，在脉动图上可直接量出。

获得多阶固有频率的参数。 如果对结构不同部位同时进行检测，记录在同-记录纸上，读2.突然卸载法(位移激振法) 出同-瞬间各测点的振幅值，并注意它们之间的相位关系，则可分采用突然卸载法时，在结构上预先施加-个荷载作用，使结构 析得到某-固有频率的振型。

产生-个初位移，然后突然卸去荷载，利用结构的弹性性质使其产 在桥梁结构的正常运营条件下，经常地作用于结构上的动力生自由振动。 荷载是各类车辆荷载，在进行桥梁的动载实验时，首先应考虑采用为了卸落荷载，可通过自动脱钩装置或间断绳索等方法，有时 车辆荷载作为实验荷载，以便确定桥梁在使用荷载作用下的动力也专门设计-种断裂装置，当预加力到达-定的数值时，在绳索中 特性及响应。对需要考虑风动荷载的桥梁，应结合桥梁的结构形间的断裂装置便突然断离，因而激发结构振动。 式作进-步的考虑。

突卸荷载的大小要根据所需最大振幅计算求出。 桥梁结构振动，是伴随着外作用输入(车辆动荷载、风力、地震实际上，在桥梁结构进行强迫振动响应的测试中，如以实验车 波)和摩擦损耗(材料内摩擦和连接及支承的摩擦)，结构体系的辆荷载作为激振器，当车辆以-定速度驶离桥跨很短-段时间后， 变形能量和运动能量相互转换的周期性过程。体系受外作用输入桥梁的振动即为自由衰减运动。 的多寡，或者说感应程度，与它的固有频率与输入作用的频率之比二、共振法(强迫振动法) 即共振程度，密切相关。因此，在所有桥梁结构的振动阻尼还不能共振法是利用专门的激振装置，对结构施加激振力，使结构产 像固有频率那样准确计算出来，在振动分析中常参考-些桥上实生强迫振动，改变激振力的频率而使结构产生共振现象，借助共振 测资料来近似取值。