基于有载频率的简支梁桥自振频率计算方法.pdf

第24卷第1期 振 动 工 程 学 报 V01．24No．1 ofVibration Feb．2011 2011年2月 Journal Engineering 基于有载频率的简支梁桥自振频率计算方法 谭国金，宫亚峰，程永春，刘寒冰，王龙林 (吉林大学交通学院路桥系，吉林长春130022) 摘要：由于车辆的存在，在桥梁的动力试验中，测试到的桥梁频率实际上是以桥梁振动为主要振动形式的车一桥耦 合系统的振动频率(工程上称为有载频率)，而非桥梁自身的固有频率。基于车一桥系统的耦合振动模型和模态分析 技术，提出了多个车辆作用下的桥梁有载频率计算方法。在中小跨径的公路桥梁的动态检测中，往往采用单个车辆 对桥梁进行激振。对此推导出了单个车辆作用下的桥梁有载频率的简便计算公式。基于单个车辆作用下的桥梁有 载频率计算公式，进一步得到了基于有载频率计算桥梁自振频率的解析表达式。最后以某钢筋混凝土梁为例，采用 有限元方法计算出的桥梁有载频率为基础数据，充分验证了方法的可行性和有效性。 关键词：桥梁工程；桥梁自振频率；桥梁有载频率；车·桥耦合系统；模态分析方法 中图分类号：TU352．12；TU311．3文献标识码：A 文章编号：1004—4523(2011)01—0031—05 振频率的理论方法均把车辆简化为不同的质量形式 引 言 分布到桥梁上，忽视了车辆作为振动体对桥梁有载 频率的影响[7]。由于没有考虑车辆的动力特性，这些 在以车辆作为激励源的动力试验(如跳车试验、 方法并不能准确地从测试到的有载频率中分析出桥 跑车试验)和桥梁实时监测过程中，桥梁上均有车辆 梁的自振频率。 的作用。由于车辆的存在，车辆与桥梁共同组成了车 苏木标教授建立了车一桥系统的振动方程，对铁 一桥耦合振动体系。在桥梁的动力试验中，测试到的 路简支梁桥的有载频率进行了研究[8]。任剑莹对连 桥梁频率实际上是以桥梁振动为主要振动形式的车 续梁桥竖向有载频率进行了推导，并采用有限元方 一桥耦合系统的振动频率，而非桥梁自身的固有频 Roeck 法进行了计算[9]。De G等采用有限元方法计 率，工程上常把车一桥系统的桥梁测试频率称为桥梁 算出在车辆作用下的桥梁动力响应，从动力响应中 有载频率。 分析出桥梁在车辆作用下的有载频率[1引。上述研究 研究表明，对于中小跨径的桥梁，车辆作用下的 考虑了车辆的动力特性，计算了桥梁的有载频率。但 桥梁有载频率与自振频率之间的差值要比桥梁自身 并没有进一步给出基于有载频率计算桥梁自振频率 损伤引起的自振频率变化量大口]。 的理论公式。 R 1997年CharlesFarrar等和2003年Chul— 本文基于车