一种斜坡道车辆运行对结构楼板振动危害成因的诊断方法

摘要

本发明公开了一种斜坡道车辆运行对结构楼板振动危害成因的诊断方法，包括步骤：1)确定在斜坡道与结构楼板二者之间的最短振动传递路径；2)在传递路径上设置测试点和布设测试装置；3)选取适当测试点，在常时微动和车辆通行的两种工况下分别进行测试和采集数据，对采取的数据进行傅里叶分析，若50Hz出现最大值，滤除该频率；4)在常时微动和车辆通行两种工况下，利用测试装置对上述各测试点进行振动测试，并对采集的数据进行频谱分析，以获得各测试点的常时微动与车辆通行时的谱特征值A(ωi)与B(ωi)；5)对两种工况的频谱进行最值求取，也即对其比值

说明书

技术领域

本发明涉及一种长距离斜坡道车辆运行对结构楼板振动危害成因的诊断方法，属于建筑设计领域。

背景技术

目前，针对工业及民用建筑结构的车辆通行斜坡道以及其它构筑物中车辆通过斜坡道时出现的振动问题，多是盲目地对楼板采取加固改造措施，对振害成因和特性成分不能准确把握，加固以及减、隔振措施针对性差。总结之，目前工程主要缺点如下：

针对性差。由于建筑结构体系的振源复杂性，导致建筑结构中的斜坡道在车辆通行发生振动问题时，无法准确获知引起振害的主要成分，不能实现对症下药，振动处理效果不理想。

振动处理后，结构整体性不良。传统方法在处理车辆通行导致斜坡道振动问题时，由于不明确振害主要因素，故而往往会采取保守方法，对坡道楼板、其它受影响结构层楼板以及可能传递路径上的梁板柱进行加固，这种不考虑整体效应的结构设计方法，不仅对潜在的振害主要成因抵御性差，反而会导致结构力学特性严重改变，甚至会引起安全问题。

振动处理效果不佳。传统方法不能确定坡道楼板振动和附属结构楼板振动的危害成因，盲目地采取振动措施，很可能会掩盖主要因素，振动控制效果不佳，甚至会带来二次处理的风险。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种长距离斜坡道车辆运行对结构楼板振动危害成因的诊断方法，其可快速评价车辆运行对斜坡道楼板及相邻结构楼板的振动响应，可得到振动危害成因中的最主要成分。

本发明的再一目的在于提供一种长距离斜坡道车辆运行对结构楼板振动危害成因的诊断方法，其解决了耗时长和成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种斜坡道车辆运行对结构楼板振动危害成因的诊断方法，包括步骤：1)确定在斜坡道与结构楼板二者之间的最短振动传递路径；2)在传递路径上设置测试点和布设测试装置；3)选取适当测试点，在常时微动和车辆通行的两种工况下分别进行测试和采集数据，对采取的数据进行傅里叶分析，若50Hz出现最大值，滤除该频率；4)在常时微动和车辆通行两种工况下，利用测试装置对上述各测试点进行振动测试，并对采集的数据进行频谱分析，以获得各测试点的常时微动与车辆通行时的谱特征值A(ωi)与B(ωi)；5)对两种工况的频谱进行最值求取，也即对其比值进行求取最大值的数学计算，即获得的频率即为振动危害的最主要成分。

在根据本发明所述的一种斜坡道车辆运行对结构楼板振动危害成因的诊断方法中，步骤4)中常时微动的情况下筛选4s稳幅数据进行FFT分析，当线性平均/峰值保持＞1/1.5，取线性平均标准；当线性平均/峰值保持≤1/1.5，取峰值保持标准。

在根据本发明所述的一种斜坡道车辆运行对结构楼板振动危害成因的诊断方法中，步骤4)中车辆通行的情况下筛选8s过车脉冲进行FFT分析，取峰值保持标准。

本发明的有益效果：

可快速评价斜坡道楼板及相邻结构楼板振动响应。本方法针对既有建筑结构斜坡道在车辆通行时引起的振动问题，基于振动最短传递路径理论，开展振动测试，可快速、方便、有效地对斜坡道楼板及相邻结构楼板的振动响应做出评价。

可得到振动危害因素中的最主要成分。实际工程中，振源频率成分极其复杂，难以确定坡道楼板振动及结构楼板振动的主要影响因素，本发明技术可以有效地提取众多频率中的最主要成分，该成分最大程度地造成影响对象振动。

振动问题处理时，可节约时间、经济成本。本方法可以有效地排除其它非主要振害成分，避免盲目采取振动处理方法，为后期的加固改造以及采取减、隔振措施，节约时间和经济成本。

附图说明

图1是车辆运行对结构楼板振动危害成因的诊断方法的流程图；

图2是斜坡道上车辆运行时振动最短传递路径的示意图。

具体实施方式

如图1与图2所示，首先确定最短振动传递路径，并核对图纸，标注该部分梁柱板上的位置，接下来在建筑结构的坡道楼板上布设测试装置，沿振源至P点(目标测点)布设测试装置，布设测点的规则如下：沿车行方向每隔至多10m布置一测点、柱脚处须布置、楼板开洞处须布置、大跨楼板每隔至多5mm布置一测点。本领域技术人员可结合现有技术可以确定最短振动传递路径。

第一个测点时，在常时微动和车辆通行两种工况下，测试装置分别取一组特征数据进行傅里叶(FFT)分析，当FFT谱中的50Hz未出现最大值，在两种工况下筛选有效数据。

快速傅里叶变换(FFT)利用计算机计算离散傅里叶变换(DFT)的高效、快速计算方法的统称。FFT的基本思想是把原始的N点序列，依次分解成一系列的短序列。充分利用DFT计算式中指数因子所具有的对称性质和周期性质，进而求出这些短序列相应的DFT并进行适当组合，达到删除重复计算，减少乘法运算和简化结构的目的。傅立叶变换在实际中有非常明显的物理意义，设f是一个能量有限的模拟信号，则其傅立叶变换就表示f的谱。从纯粹的数学意义上看，傅立叶变换是将一个函数转换为一系列周期函数来处理的。从物理效果看，傅立叶变换是将图像从空间域转换到频率域。换句话说，傅立叶变换的物理意义是将图像的灰度分布函数变换为图像的频率分布函数。

当FFT谱在50Hz出现最大值时，继续选择多组常时微动工况测试数据进行FFT分析，仍然在50Hz出现最大值时，在测试数据分析时采用滤波技术，如使用48.5～51.5Hz的滤波频段进行滤除，重新设置所有的分析参数，在此基础上，在两种工况下筛选有效数据。

50Hz在实际工程中多为交流电机工作区附近频率，该频率成分混入采集数据中，会对振动测试数据产生干扰。因此本发明提出将该敏感频率列入振动测试采集过程中所必须考虑屏蔽的频率成分，通过设置采集装置参数以及改善采集线路信道噪声隔绝性能等措施，滤除该频率。

两种工况分别为常时微动和车辆通行，针对每个测点均在两种工况下采集数据。常时微动的工况下，依经验筛选连续4s的稳幅数据，当线性平均/峰值保持>1.5时，常时微动的工况下在线性平均的标准下选取频谱特征值A(ωi)。当线性平均/峰值保持≤1.5时，常时微动的工况下在峰值保持的标准下选取频谱特征值A(ωi)。

车辆通行的工况下，依经验筛选连续8s的过车脉冲数据，在峰值保持的标准下选取频谱特征值B(ωi)。

线性平均：这是一种基本的平均类型。采用这种平均方式时，对每个给定的数据块逐一进行FFT和其他运算，然后对每一频率点的谱值分别进行等权线性平均。对于平稳的随机过程的测量分析，增加平均次数可以减小相对比准偏差。

峰值保持：即峰值平均，它实际上并不做平均，而是在各频率点上保留历次测量的最大值。这种平均方式常用于检测信号的频率漂移。结构模态试验中，采用正弦扫频激励方式进行频响函数测量时，可以采用峰值保持平均来获得扫频带内完整的频响函数。

通过对常时微动与车辆通行时的特征数据进行频谱分析，并对其比值进行求取最大值的数学计算，即最大值点对应的频率即为振害主要频率成分，即振害成因。

继续对第二个测定、第三个测点……第n个测点首先在两种工况下分别取一组特征数据进行FFT分析，当FFT谱在50Hz出现最大值时进行滤波处理，接下来在两种工况下筛选有效数据进行频谱分析，进而计算最大点对应的频率即振害成因。