大跨度斜拉桥环境振动试验与分析

桥梁环境振动试验具有简单方便和花费少等优点。以青洲闽江大跨度斜拉桥为背景,介绍了通车前全桥环境激励动力试验,采用频域峰值法和时域随机子空间识别得到了该桥的基准的动力学特性,并与三维有限元模型计算结果进行了比较,二者吻合良好。结果表明环境振动响应足以识别出该桥所感兴趣的模态,结果可作为该桥的有限元模型修正、损伤检测、使用状态评估和健康监测的基础。

基于随机子空间结合稳定图的拱桥模态参数识别方法

为了避免目前常用的结构模态参数识别方法容易出现虚假模态等缺陷,提出了一种将随机子空间法与稳定图法相结合的模态参数识别方法。通过随机子空间法有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数,通过稳定图方法确定系统阶次。通过对稳定图方法的改进,避免了虚假模态的出现,进而提高了随机子空间方法的识别精度,并在一钢管混凝土拱桥上对这种新方法进行了验证。结果表明,该方法具有良好的识别效果。

结构模态参数识别的随机子空间法

参数识别是结构健康监测领域研究中的重点。随机子空间法是近些年发展起来的一种线性系统辩识方法,可以有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数。在随机子空间识别方法中,确定系统的阶数是该方法中的关键工作。稳定图方法是一种比较新颖的确定系统阶次的方法。但该方法容易识别出虚假模态。针对这种情况对稳定图方法进行了改进,避免了虚假模态的出现,进而提高了随机子空间方法的识别精度。最后对此方法在一钢管混凝土拱桥上进行了验证,试验结果表明,该方法具有良好的识别效果。

基于环境振动测试的框架结构主裙楼动力特性分析

对某未设防震缝的钢筋混凝土框架结构主楼和裙房进行环境振动测试,并对其动力特性进行分析。测点分别布置在主楼左右两个楼梯间、顶层楼板和裙房井字梁大跨楼板上。利用实测加速度数据并通过改进的频域分解法,识别得到了结构的五阶模态参数。识别结果表明:各测试方案得到的识别结果一致,自振频率的变异性较阻尼比的变异性小;前四阶模态由主楼的振动引起,第五阶模态为裙房楼板的一阶竖向振动模态;由于结构的不对称性,识别得到的前三阶振型均带有扭转效应;模态参数识别过程中的可疑模态可能来源于主楼和裙房的动力相互作用。建立了所测结构的有限元模型,得到了五阶自振频率和振型,与识别结果吻合较好;分析了主楼和裙房之间的不同连接方式对整体结构自振频率和振型的影响,结果表明主楼和裙房的固结连接与铰接连接对自振频率基本没有影响,而设置防震缝与否对自振频率影响较大,且振型出现顺序均不会发生变化。

某粮库立筒仓模型环境振动测试与分析

立筒仓环境振动试验具有简单方便和花费少等优点。以舟山省级直属中转储备粮库为工程背景,介绍了粮库单仓模型的环境振动试验。采用频域峰值拾取法和时域改进的数据驱动随机子空间方法识别,得到了单仓模型的基准动力特性;并与三维有限元模型计算结果进行了比较,二者吻合良好。结果表明,环境振动测试足以识别出单仓模型感兴趣的主要模态,结果可作为单仓有限元模型修正、粮库立筒仓环境振动测试、损伤识别、使用状态评估和健康检测的基础。

大跨度钢网架-玻璃组合楼板动力特性研究

对某大跨度钢网架-玻璃组合楼板进行环境振动测试识别得到楼板的竖向振动动力特性,并与有限元模型仿真结果进行对比分析,旨在提出面向振动舒适度评估的该类楼板有限元精细化建模方法。研究表明:遗址保护参观建筑用大跨度钢网架-玻璃组合楼板特有的开洞、悬臂、悬挂结构形式,使得遗址洞口参观区域成为最不利振动位置,且上下层楼板存在典型的耦合振动。面向动力特性分析与振动舒适度评估的大跨度钢网架-玻璃组合楼板精细化有限元模型(弱振状态),有必要区别于承载力极限模型(强振状态)的活荷载取值,并模拟结构层楼板及装饰面层对楼板体系的实际刚度贡献,模态阻尼比可取2.78%~2.98%,同时适当考虑人-板相互作用对楼板动力特性与响应的影响。