悬索桥相似模型的模态试验

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内容简介

　　一、前言　　试验模态技术发展已将近20年，工程应用亦十分普遍。一般桥梁结构模型的模态试验，和大多数结构模型一样，因都是在线性小振幅范围内进行，且频率范围适中，所以都比较容易做。但特大跨径悬索桥相似模型的模态试验却不是这样。　　如全桥风洞模型，因要求与原型相似，模型本身就是一座既柔又轻的结构物。加上实际模型设计过程中，原桥结构的刚度相似往往以脊骨形式满足，质量分布相似则以加集中质量满足，而加劲梁斯塔等又都要求气动外型相似，故整个结构质地轻柔。悬索桥相似模型的这些特点，使传统的模态试验方法产生如下几个问题：　　1．激励锤作用在轻柔的模型上，出力大小不易掌握。太重，模型不能承受：轻了，能量不够，远离激励点的测点的传递函数（由于信躁比低）质量会很差。　　2．用随机信号发生器驱动连接在模型上的电磁激振器，因为激励模型的力是有一定周期的随机躁声且大小是可调的，所以能激发出模型比较理想的多阶模态。但这里：①激振器与模型的连接杆对模型有一个附加质量，当模型本身的质量贡献不能忽略这个附加质量的影响时，就不能用这种方法。②悬索桥桥塔和加劲梁（包括主缆）的低阶振动模态是分开的，在桥塔上安装激振器，基本不能激励出加劲梁的模态。 　　3．模拟实桥环境随机振动方法，对模型进行随机激励，以能使全模型保持随机振动状态，测定模型各测点的响应，用这些响应的线性谱和（响应对响应的）传递函数确定模态参数。实测表明，由此得到的传递函数质量比较差也难以满足要求。　　针对上述问题，笔者凭籍对模态试验技术原理的深刻理解以及在各种结构模态试验方面丰富的实践经验，采用一种"准周期脉冲激”（介于上述1，2之间）的方法，使特大跨径悬索桥相似模型的模态试验这个难题得到了解决。　　

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