基于跳车试验的桥梁自振频率测试研究.pdfVIP

曲立杰：基于跳车试验的桥梁自振频率测试研究 基于跳车试验的桥梁自振频率测试研究 曲立杰 (山西建筑职业技术学院市政工程系． 太原030006) 【摘要】针对基于跳车试验的简支梁桥自振频率测试所存在的问题，结合理论推导与数值模拟，给出频率 修正系数与车辆桥梁质量比的回归公式。结果表明，简支梁桥自振频率修正系数与车辆桥梁质量比参数基本呈 线性关系；车辆所在位置越靠近桥梁跨中截面，其质量对桥梁自振频率测试值的影响越大；另外，研究车辆质量对 桥梁自振频率测试值的影响时，不可将桥梁简化为单自由度体系。最后指出，该结论可为根据跳车试验测量桥梁 结构自振频率的方法，提供进一步的依据，并为其数据处理提供一定的理论支撑。 【关键词】简支梁桥；白振频率；跳车试验；动力测试；频率修正 【中图分类号】TU378．2 【文献标识码】 B 【文章编号】 桥梁自振频率，是桥梁结构最重要的基本动力特性之 的；另外，进行跳车试验时车辆并不一定位于桥梁跨中截面 一，同时也是车振、抗风、抗震等一切动力分析的基础【I’2j。 位置。因此，需借助数值模拟的方法，来获得不同位置不同 因此，自振频率的准确获取，在实际工程中显得至关重要。 车辆质量对桥梁结构自振频率的影响。 目前，较为常用的方法是脉动试验法与跳车试验法J。前 2 简支梁桥自振特性 者往往由于现场环境复杂的影响而致其难以获得，后者则 根据结构动力学知识㈧51，简支梁动力方程为： 由于车辆本身质量的影响使其频率与桥梁结构自振频率不 my+E1磐=0 (4) 完全一致。另外，部分研究者仅给出了车辆位于桥梁跨中 位置时，桥梁自振频率修正的公式。 其中，m为简支梁单位长度质量；y为桥梁竖向挠度，其 本文拟采用数值模拟的方法，来分别获得车辆位于不 余参数意义同上。 运用分离变量法，可得： 同位置时，车辆质量对简支梁桥跳车试验时自振频率的影 响规律。 )，(鼻，t)=妒(茗)口(t) (5) 1基本理论 将其代人式(4)，可得： 以简支梁桥为例，跳车试验时，假设车辆位于桥梁跨中 截面，如图1所示。其中，简支梁跨径为L，截面为矩形截面， 茜器+错=。 (6) 长与宽分别记为口与b，截面面积与惯性矩分别记为A与，， 则存在常数c，使得： 密度与弹性模量分别记为P与F，桥梁总质量记为肘；车辆质 量记为，，lo。对于等截面简支梁桥，则存在如下关系： 等=C=一茜糟 ㈩ M=pAL=p曲L 将其进一步化解，可得： j．警。出)_0 (8) I— oq(t)+∞29(t)=0 其中，引入的两个参数存在如下关系： 图1车辆位于简支粱跨中截面 ∞2=d4El／m (9) 若不计车辆质量影响，则等截面简支梁桥自振频率为： 最终，经化简可得简支梁自振频率： 一旦／亘