QY型倾角仪在桥梁结构模态测试中的应用

摘要

为了提高成桥的使用期限和确保成桥的安全使用,《城市桥梁监测和养护维修管理办法》已于2004年1月1日期实行。该办法中要求各级政府对成桥建立完善的评估、监测制度。近二十年来桥梁的健康监测引起人们的日益重视,对桥梁监测的研究也成为行业中的热点。模态参数的识别是桥梁健康监测中的重要一环,在桥梁的研究中发挥着积极的作用。现今的识别方法大都基于桥梁结构振动时产生的加速度信号或速度信号,因此造成分析数据单一,限制了人们对桥梁模态参数的分析研究。如果有其他种类的数据能够作为桥梁模态分析研究的对象,这将更加有利于人们快捷、方便地对桥梁结构实施监测。
　　本文将通过实验,分别采用941B型超低频测振仪和QY型倾角仪,采集简支梁和桁架桥在环境激励下的振动响应数据。对采集到的数据采用相同的模态参数分析方法对两组数据进行处理,进而得到两组结构的模态参数。通过对简支梁和桁架桥的两组模态参数对比,得出利用倾角仪数据识别桥梁结构模态参数的可行性。本文具体工作如下:
　　(1)对现有的桥梁模态分析方法进行总结,论述了模态参数识别的理论依据,着重介绍了模态参数识别方法中的互功率谱峰值法和频域多参考点模态识别法。
　　(2)对QY型倾角仪做了系统的介绍,包括QY型倾角仪的性能指标、工作原理、测试原理、布置方法及目前在桥梁测试中的应用情况。
　　(3)通过实验分别采用QY型倾角仪和941B型超低频测振仪,采集了简支梁、桁架桥在环境激励下进行振动测试时的数据。并通过相同的模态分析方法对两组数据进行处理,对结果进行对比分析。
　　(4)建立简支梁的ANSYS有限元模型,对其进行模态分析和结果对比。
　　本文通过理论和实验分析得出:能够利用QY型倾角仪采集到的数据作为模态参数处理时所需要的数据。因此,在实际的工程中可以借助QY型倾角仪进行桥梁的健康监测,为桥梁监测提供了一种新的方法。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 桥梁模态研究现状

1.3 本文的主要研究内容

2 工程结构中的模态分析

2.1 结构系统的频响函数分析

2.2 多自由度系统的坐标变换和方程解耦

2.3 时域识别方法

2.4 频域识别法

2.5 本章小结

3 简支梁模态参数研究

3.1 数据采集

3.2 简支梁模态参数及理论分析

3.3 941 B型超低频测振仪数据分析

3.4 倾角仪测试及数据分析

3.5 有限元分析

3.6 数据对比

3.7 本章小结

4 桁架桥的模态分析

4.1 实验方案

4.2 桁架桥模态识别分析

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献