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文档简介

1、悬索桥相似模型的模态试验技术 一摘要：特大跨度悬索桥相似模型的模态参数测定一直是一个难题。本 文从模态分析根本原理出发，介绍解决这一问题的关键技术，并通过 实例加以说明。关键词：悬索桥桥梁模型模态试验一、前言 试验模态技术开展已将近 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，所以都比拟容易做。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，质量分布相似那么以加集中质量满足，而

2、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、形 ？quot;松散"。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鼓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，远离鼓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，因为鼓励模型 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： 激振器与模型的连接杆对模型有一个 附加质量，当模型本身的质量奉献不能忽略这个附加质量的影响时， 就不能用这种方法。 悬索桥桥塔和加劲梁包括主缆的低阶振动

3、模态是分开的，在桥塔上安装激振器， 根本不能鼓励出加劲梁的模态。 3模拟实桥环境随机振动方法，对模型进行随机鼓励，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。实测说明，由此得到的传 递函数质量比拟差也难以满足要求。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 ?quot; 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。二、模态试验分析的根本原理结构模型可离散为某种具有 N 个自由度的线弹性系数，其运动微分方 程为：给定输入fx可以是鼓励锤产生的脉冲力，也可以是小型电磁激振 器产生的随机鼓励力 ，测出模型的响应信号输出 x t ，就可 以得到该模型的传递函数。用公式表示：Xw= HwFw对系统p点的鼓励并在I点措振，可得到传递函数矩阵中的第p行I元 素 式中，© li ©为l,p点的振型元素，从而对结构上一或多点鼓励, 多或一点拾振，即可得到传递函数矩阵的某一列或行，进而计 算出模态参数。

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