既有桥梁墩台自振频率测试的冲击振动试验法

提出了一种测量既有桥墩自振频率的新方法,即冲击振动试验法(IVTM).该方法是用重锤击打桥墩,测量桥墩顶部的响应并对其进行傅立叶解析,通过比较响应的幅值谱和相位谱来确定桥墩的自振频率.试验时可仅在墩顶布置一个传感器,因而试验相对较简单,试验费用较低,可以用来方便准确地对大量桥墩进行测试.     

水泥混凝土路面脱空板的自振频率试验分析

水泥混凝土路面板脱空程度与其振动特征有较好的相关性,为准确获取路面板的竖向自振频率,通过布设传感器,获取不同脱空程度路面板在环境激励振动时程曲线及瞬态激励后的衰减自由振动波形,并对其分别采用傅里叶变换原理及最大熵谱法进行自振频率分析.研究结果表明,在进行自振频率测试及分析时应采用多种方法综合分析,以免造成误判;瞬态激励下路面板的振动幅值比环境激励情况下的振动幅值大,可以采用最大熵谱法对激励后的自由测试衰减振动进行分析,结果更为清晰准确.这些研究,可为今后路面板的脱空检测及自振频率分析提供一定参考.     

高耸结构建造阶段环境振动测试与模态分析

以建造阶段的广州新电视塔为研究背景,详细介绍了在一般风荷载激励下,对其进行的一次环境振动测试,然后用频域法和时域法两种不同的方法识别出了在测试阶段电视塔的前十阶模态频率及相应的振型和阻尼比,并与SAP2000有限元模型的计算结果进行了比较。结果表明本次频率的测试值和理论值低阶模态频率符合得很好,但高阶存在一定的差异。表明此次环境振动测试结果可以用来修正电视塔的初始有限元模型,从而为今后的健康监测和损伤检测提供较精确的基准模型。     

桥梁振动激励模态测试的研究

振动激励应变法是桥梁检测研究的主要方法，检测获得的模态参数是判断桥梁运行状况的重要标志．本文采用自行开发的一套基于PC机的测试系统，对道路桥梁桥墩部分进行环境振动激励模态测试，记录了桥梁桥墩部分的动态过程．通过分析测试结果给出了轻轨铁路桥梁桥墩部分垂直方向上的前五阶对称振型和第三阶反对称振动的振型以及相应的固有频率，为了验证测试结果，文中对桥墩的模拟数据用二维有限元模型建模，用有限元软件ANSYS建立了该桥墩的二维有限元模型，并计算得到了桥的模态参数．试验表明，计算和测试结果吻合较好，从而验证了本文测试方法的可靠性．     

高效率的MEMS陀螺管芯动态特性测试方法

陀螺管芯是微机电(MEMS)陀螺的核心器件,利用多频激励方法可以提高陀螺管芯的动态特性测试效率。该文基于静电激励-电容检测的原理进行线振动MEMS陀螺的动态特性测试,构造了线性初始相位差分布的等幅多频激励信号解决合成信号最大值限制的问题。用多频激励方法,完成频率分辨率为1Hz、谐振频率3 000Hz附近601个频率点的单个模态测试只需1.5s。多频激励和正弦扫频激励对比测试表明:两种方法测得幅、相频特性曲线几乎完全相同;谐振频率、幅值和相位的测试重复性相近;但多频方法测试精度略低于扫频激励。多频方法完全可满足大批量管芯装配前的筛选和配对测试的迫切需求。     

软土地基上桩基础使用m法计算的验证

通过横向锤击桩基桥墩时桥墩振动波形的分析 ,或通过列车驶离桥梁后桥墩余振的分析 ,可以获得桥墩的自振频率 .结合工程实际 ,分析了桩基桥墩的实测结果 ,并与m法计算结果进行比较 ,发现m法计算结果与实际情况符合得较好 ,且在软土地基上 ,系数m的取值对计算结果影响不大     

在用简支梁桥横向地震动研究

为了研究在用简支梁桥的抗震性能,将弹性基础上桥墩的总变形分为三部分,即桥墩自身的弹性变形、基础转动和平动所产生的变形;以该变形曲线作为桥墩的振型函数,利用Lagrange方程推导了任意跨简支梁桥的横桥向地震振动方程,得到了相应的基频和振型参与系数的计算公式,在此基础上给出了包含地基综合参数在内的地震力的求解方法.利用冲击力锤法对室内模型桥进行了模态试验.试验结果表明:实测频率值与理论振型计算的频率值相差在5%以内,将桥墩的静力挠度曲线作为桥墩的振型函数是可行的;该计算方法可供简支梁抗震评估参考.     

基于水流冲击响应的桥墩冲刷识别方法研究

在跨江、跨河桥梁中,桥墩的安全往往受到水流的影响.由于洪水冲刷导致桥墩自由段长度增加,降低了桥墩的稳定性,严重时可能造成桥梁失稳倒塌,因此对桥墩冲刷进行监测具有重要意义.然而,在洪水暴发期间,现有测量技术难以精准实施桥墩冲刷监测.为此提出一种基于水流冲击响应的桥墩冲刷识别方法,首先,建立桥墩简化模型及其振动方程,推导桥墩自由段长度与固有频率的关系;然后,基于桥墩在地基中的等效嵌固理论建立桥墩自由段长度的修正方法,进而提出桥墩自由长度计算方法;最后,基于ABAQUS有限元软件建立桥梁有限元模型,考察该方法在不同冲刷情况下的识别精度.结果发现,桥墩自由长度识别误差在6%以内,并且在不同波浪荷载作用下该方法均具有稳定性.通过现场实桥试验对本文方法进行验证,并比较了人工锤击和水流冲击两种激励方法的异同点.结果表明,两种激励方法所得结果相近,桥墩自由长度识别误差可控制在10%左右,且传感器便于安装、成本低、识别精度高,因此该方法具有较好的应用前景.     

压水试验在船撞破损桥墩裂缝检测中的应用

通过工程实例,介绍了在对被船只等漂浮物撞击受损的桥墩进行裂缝检测的过程中,运用压水试验计算等价裂缝开度判定桥墩裂缝大小及分布情况的方法.该方法在检测时间紧、桥墩高度大,短时间内无法近距离直接对裂缝进行观测的情况下,不失为一种有效实用的方法,而且可以据此对水下、地面线以下桩基础受损情况作出判断.     

带非线性边界振动悬臂梁的渐近分析

用渐近方法分析了接触式原子力显微镜中悬臂梁的非线性振动．求得了带非线性边界条件的梁方程的渐近解．确定了主共振和谐波共振的稳态响应．由可解性条件导出了响应幅值与激励频率和幅值的关系曲线．由于非线性关系曲线具有多值性．应用Lyapunov线性化稳定性理论分析了稳态响应的稳定性．稳定性分析预测了在特定参数下发生跳跃现象．与用多尺度法导出的响应幅值和激励频率和幅值的曲线进行了比较．计算结果表明两种方法给出相同的变化趋势,但存在微小的定量误差．     

外包钢套加固震损双层高架桥框架式桥墩抗震性能试验

双层高架桥的框架式桥墩是主要的抗侧力结构,震损桥墩如何快速加固修复是亟待解决的问题.按照1/5.5缩尺设计并制作了4个双层高架桥框架式桥墩模型,分别为对比试件、加固对比试件、中度损伤加固试件和重度损伤加固试件.对试件进行了拟静力试验,分析了外包钢套加固震损双层高架桥框架式桥墩的抗震性能,研究了不同预损程度对加固效果的影...     

基于内嵌光纤栅技术的钢筋混凝土梁自振频率监测试验研究

推进单一传感器多功能化发展是结构工程监测技术领域中新的研究热点之一。本文通过对以内嵌光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器的钢筋为受力筋的钢筋混凝土小梁进行ABAQUS模态分析、人工激励试验和抗弯试验,探究内嵌于钢筋的FBG应变传感器监测钢筋混凝土梁未加载和损伤状态下的自振频率方案的可行性。结果表明：通过人工激励试验获得的未加载试验梁的自振频率约为37.43Hz,与ABAQUS有限元模态分析结果38.366Hz和理论计算得出的试验梁横向振动一阶自振频率理论计算结果36.167Hz基本一致,误差不超过2.5%;在抗弯试验中,试验梁出现破损后FBG应变传感器仍能够稳定监测到结构的自振频率,在试验全过程中,FBG应变传感器能实时监测钢筋的应变变化情况,实现了用内嵌于钢筋的FBG应变传感器同时进行结构自振频率监测和应变监测的目的。     

黄土沟谷地区格构式高墩偏位及受力性能分析

黄土沟谷地区格构式高墩在施工以及使用过程中,由于受到不同因素的影响,其墩身可能会产生一定的偏位。为研究其偏位对墩身受力以及损伤性能的影响,本文以河沟大桥4#高墩为研究对象,利用有限元软件Midas Civil和ABAQUS研究分析了高墩在最不利荷载状态下墩顶的最大偏位值以及偏位后的墩身的受力性能和损伤性能。研究结果表明：最不利荷载作用下墩顶最大偏位为35 cm;当墩顶偏位最大时,墩顶水平推力小于混凝土破坏时的水平推力临界值,此时,墩身受压侧混凝土压应力之比与墩体受拉侧钢筋拉应力之比均小于规范允许上限值,墩身混凝土未发生完全破坏;在墩顶最大偏位位移下,墩身受拉损伤因子相比墩身受压损伤因子较大,墩身受拉损伤比较严重。可见黄土沟谷地区格构式高墩施工应控制墩顶偏位,降低对墩体承载力的消弱。     

某受损桥墩受力行为仿真分析

以某因撞击受损桥墩为例,建立实体及杆系有限元仿真模型,采用静力分析及有限元建模相结合的方法对桥墩受损后的力学行为进行了分析。研究结果表明:桥墩被撞击时,最大压应力出现在撞击点,最大拉应力出现在桥墩撞击点高程的2侧圆弧面及撞击点内部;受损桥墩裂缝较大处箍筋屈服的概率大;成桥状态验算时,桥墩撞击面壁厚损伤75%工况下的应力及位移的验算结果接近或基本达到规范相应限值,而桥墩撞击面壁厚损伤100%工况下的验算结果不能满足规范相应限值要求;随着桥墩损伤程度的增加,桥墩的稳定系数逐渐降低。     

强震作用下城市连续高架桥倒塌失效模式

高烈度地震区内城市高架桥梁结构是城市交通的命脉,但当其遭遇强震导致失效时会造成不可预估的社会后果.高架桥或者其构件发生损伤导致自身不能发挥正常的使用功能时认为桥梁失效.以某六跨连续梁高架桥为工程背景,采用OpenSees软件建立了三维非线性有限元计算模型,基于增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)法和加权秩和比法来判别在强震作用下该高架桥在的连续倒塌失效模式.计算过程中考虑支座的摩擦滑移,根据损伤值的变化来判断构件的状态,对连续梁桥各个构件的失效次序进行统计,给出具有统计意义的地震倒塌失效模式和最弱失效模式.结果表明:根据加权秩和比法得到的倒塌失效规律和最弱失效模式基本一致,首先是起到摩擦减震的滑动支座失效,其次是固定墩和固定支座失效,最后非固定墩失效.研究结果可为类似连续梁高架桥的抗震分析和地震失效倒塌模拟提供一定的参考和借鉴.     

高墩大跨连续刚构桥悬臂挂篮施工线形控制研究

当前交通建设需求量逐渐增加,连续桥梁正在向更宽、更高的方向发展,而横截面的增加会导致桥梁表面出现变形,桥梁线形不顺,降低桥梁表面质量,令合龙几乎无法进行。为此,提出一种高墩大跨连续刚构桥悬臂挂篮施工线形控制方法,将正装计算法和倒装计算法结合在一起进行结构分析。给出成桥预拱度设置过程和立模标高的确定过程。选用一种可靠度很高的水准仪对挠度进行监测。将厦沙高速云龙谷大桥作为研究对象,对其悬臂挂篮施工进行线形控制,将3#墩和4#墩大里程方向顶板数据作为测试数据。得出以下结论：所提施工线行控制方法敏感参数取值和真实值相同,混凝土浇筑后标高、张拉后标高和设计值之差均在允许范围内,起拱度有所改变。     

潜水器动力舱振动与声辐射

基于壳体水弹性理论,探讨了潜水器动力舱振动与声辐射建模及分析方法,并对常用潜水器动力舱振动和声辐射进行了分析．结果表明,该舱振动复杂,模态密度大,难于避开动力源工作频率;其频率响应峰值集中在中低频段,响应大小与激振频率和激振方向有关;阻尼对频率响应影响较大,敷设阻尼材料降噪效果显著．     

掺气分流墩墩头动水壁压及空化特性研究

本文通过系列比尺模型研究了中、低佛氏数下掺气分流墩墩头动水壁压及空化特性，得到墩头时均和脉动壁压的分布规律、脉动壁压概率分布及墩头初生空化数等。研究结果表明，墩头脉动壁压概率分布服从正态分布；在墩后充分供气时墩头不产生空蚀及共振破坏。