某空间扭转索面单塔斜拉桥模态测试

2017-05-11 11:18:29 阅读次数:30428

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摘要:为研究某主体结构为空间扭转索面独塔斜拉桥的动力学特性，对其进行桥面和桥塔模态测试，通过测量桥塔和主梁的环境振动响应，识别桥塔和桥面的模态参数（动频率、振型和阻尼比）振；同时，通过不同的模态结果验证方法对其结果进行验证，从而得到可靠的测试结果，为该桥梁的研究提供试验依据。

关键词:单塔斜拉桥、模态、多输入多输出MIMO、结果验证

1 项目概况

1.1 测试背景

待测大桥主体结构为空间扭转索面独塔斜拉桥，主墩布置在某运河河中心。主桥采用两跨方式跨越某运河，跨径布置为2×118m，主桥全长236m，全宽45.5m。桥梁结构为两跨布置的空间扭转索面独塔斜拉桥，斜拉索采用扇型稀索布置，钢箱梁采用扁平式钢箱梁结构。

主桥结构采用半飘结构体系，主塔与主墩固结，钢箱梁在与主塔相交处挖孔，主塔穿过钢箱梁，主墩上放置两个双向滑动支座，钢箱梁在顺桥向、横桥向均可自由滑动。主墩与钢箱梁之间设置横桥向和顺桥向的阻尼器来达到结构减震的目的。桥塔全高91.5m，主墩高9.5m，总高101m。主塔由钢塔和混凝土塔两部分组成。具体分为塔顶、钢塔、钢混结合段塔、混凝土塔四部分。钢塔和混凝土塔之间采用钢混结合段过渡，中间设预应力钢绞线。钢绞线底端预埋在承台中，顶端锚固在钢混结合段上方。

图1 某运河大桥主桥断面图

1.2 试验目的及意义

模态测试包括结构的自振频率、振型、阻尼比，由结构形式、质量分布、结构刚度、材料性质、构造连接等因素决定，与外载荷无关，因此为结构的固有特性。通过动力特性试验和理论分析来了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，分析桥梁病害对桥梁各项性能的影响，主要分析桥梁刚度情况、桥梁抗扭、抗风情况以及桥梁耗散外部能量输入的能力强弱，衰减快慢，为桥梁运营管理及改造提供科学的依据。

2 试验方案

2.1 测试系统配置

本次动力特性试验使用的是北京东方振动和噪声技术研究所的振动数据采集分析系统，采取分布式测量方式，多台采集仪之间使用GPS同步离线采集桥梁的振动响应数据。