 在工程结构所受的荷载中，除了静荷载外，往往还会受到动荷载的作用。所谓动荷载，通俗地讲，即是随时间而变化的荷载。如冲击荷载、随机荷载（如风荷载、地震荷载）等均属于动荷载的范畴。从动态的角度来讲，静荷载只是动荷载的一种特殊形式而已。 数十年来，人们越来越清楚地意识到动荷载对工程结构的强度、刚度及稳定性的影响所占有的举足轻重的地位。 １９４０年秋，美国Ｔａｃｏｍａ悬索桥由于风致振动而遭受严重破坏。这一事故震惊了当时的桥梁界，它开始提醒人们对像悬索桥这种大跨度的柔性桥梁结构在设计时必须考虑风振影响，对结构进行动力分析不容忽视。因此，风致振动的研究得到了足够的重视。 除了以上风振对悬索桥的影响外，运行的车辆产生的移动荷载对桥梁结构的振动影响，世界各地地震灾害对工程结构的破坏，风荷载对高层建筑、高耸结构的作用，海洋钻井平台尤其是深水域的海洋钻井平台的风、浪、流、冰及地震环境荷载对其的作用以及建筑物的抗爆，多层厂房中的动力机械设备引起的振动，动力设备基础的振动等等，在设计时都必须考虑这些动荷载的影响，必须对其进行动力分析。 对结构进行动力分析的目的即是保证结构在整个使用期间，在可能发生的动荷载作用下能够正常工作，并确保其一定的可靠度。这就要求我们寻求结构在任意动荷载作用下随时间而变化的响应。因而也就不可避免地要涉及到结构动力试验的测试技术。 一般说来，结构动力测试主要包括如下三方面的内容： （１）动荷载特性的测定；（２）结构自振特性的测定；（３）结构在动荷载作用下的反应的测定。 它为研究在动荷载作用下所引起的振动对工程结构的影响，以及抵御或减缓这种影响提供所必需的试验数据。 动力试验是需要振源的。而动力试验的振源有两大类：一类是自然振源，如：地面脉动、气流所致的振动，地面爆破以及动力设备、运输设备和起重设备等在运行中产生的振动等等。另一类则是人工振源，它可按照试验目的的需要进行有针对性的激振。它的特点是易于人为控制。本节介绍人工激振的激振设备。 要获取动参数，无疑需要通过测振仪器来测取。为此，了解测振仪器的基本原理、性能及正确使用方法是进行动力试验的重要环节和重要前提。 动参数的测量方法有几种不同的方式，如机械式仪表测量，光学式仪表测量以及电测量方式。目前多以电测量方式为主，并向着高精度和自动化方向发展。 动力试验测振仪器系统可概述为由三大部分组成。框图中的测振传感器又称之为拾振器。它把属于机械量的运动如位移、速度、加速度转换成电量输出。转换为电量输出是因为电量可以通过电子技术加以放大，模拟运算等。 测振放大器是振动测量系统的一个重要的中间环节。传感器的信号往往难以直接用来显示或记录，需要放大（或衰减）。 动态电阻应变仪主要用来测量数值或方向随时间而变化的应变，即动应变。由于动态应变仪是用桥盒的形式引接应变式传感器的电阻应变片来组成惠斯顿电桥（其原理与静态电阻应变仪一样），所以，它的前一环节（即一次仪表）一定要为应变式的传感器。 这里研究的对象即动荷载，它与静荷载有着明显的区别，有其自身的特点：①动荷载的大小、方向（位置）、作用规律等都是随时间的变化而变化的；②结构的动力反应除了与动荷载的大小有关外，还与结构自身动力特性（又称之为结构自振特性）密切相关，在同样大小的动荷载作用下，不同的结构自振特性其动力反应不同；③动荷载所产生的动力效应有时远大于相应的静力效应，甚至一个并不大的动荷载即可导致结构严重破坏。这也是我们重视研究动荷载及其特性的意义所在。 不同的振源会引起规律不同的强迫振动。依据这点，可以间接地判定振源的类别及某些特性，同时也为探测主振源起辅助参考作用。由于作用于结构上的动荷载常常是多个振源产生的，为此需要找出对结构影响最大的、起主导作用的主振源。通常有以下两种方法来探测主振源。另外，对实测波形进行频谱分析，在频谱图上则可以清楚地识别出合成振动是由哪些频率成分组成的。具有较大幅值的这一频率成分即为主振源的频率。 每个结构都有其自身的动力特性，它是结构物自身所固有的一种属性。它取决于结构的组成形式，如材料性质、刚度、质量大小及其分布情况等。它与外荷载无关，当结构确定后，其自振特性也就随之确定下来。结构自振特性主要包括：①自振频率；②阻尼；③振型三个参数。 如前所述，结构动力反应与结构自身动力特性密切相关。实测结构自振特性是动力试验中一项十分重要的内容。 实测结构自振特性的意义可以概括为：在设计受动力作用的建筑物时，总是力图避开共振区，即要使建筑物的自振频率远离强迫荷载的频率（或卓越频率），从而减少动力影响。如在特殊情况下，结构必须在共振区工作，则阻尼可大大抑制动力反应。 自由振动法即是借助于外荷载使结构产生一初位移（或初速度），使结构由于弹性而自由振动起来，由此记录下它的振动波形，从而得出其自振特性。自由振动法又按如下分类：自由振动法初速度法（又称之为突然加载法）初位移法（又称为突然卸载法） 共振法即利用专门的激振设备（如第二节所介绍的电磁式激振器和偏心式起振机等），对结构施加一简谐荷载使结构产生一恒定的强迫简谐振动，借助共振原理来得到结构自振特性的方法。 强迫振动频率可由激振设备的信号发生器上调节并读取，或由专门的测速、测频仪上读取。振幅A由安装在被测结构上的拾振器传感，由测振仪器系统记录。当强迫振动频率与结构自振频率相同时即共振。若结构为多自由度体系，则会对应每一阶振型出现多个峰值（如图４．２４），即第一频率、第二频率、第三频率……由此可得出此建筑物的各次自振频率，并可从共振曲线A唱f上得出其他自振参数。 脉动法它是借助于被测建筑物周围外界的不规则微弱干扰（如地面脉动、空气流动等等）所产生的微弱振动作为激励来测定建筑物自振特性的一种方法。建筑物的这种脉动是经常存在的。它有一个重要的性质即能明显反应被测建筑物的固有频率。它的最大优点是不用专门的激振设备，简便易行，且不受结构物大小的限制，因而得到了广泛的应用。 脉动法的原理与利用激振设备来作为激励的共振法的原理是相类似的。不难理解，建筑物是坐落在地面上的，地面的脉动对建筑物的作用也类似于激振设备，它也是一种强迫激励。只不过这种激励不再是稳态的简谐振动，而是近似于白噪声的多种频率成分组合的随机振动。当地面各种频率的脉动通过被测建筑物时，与此建筑物自振频率相接近的脉动被放大突出出来，同时，与被测建筑物不相同的频率成分被掩盖住，这样建筑物像个滤波器。因此，实测到的波形的频率即与被测建筑物的自振频率相当。也正因如此，我们实测所看到的脉动波形，常以“拍振”的形式显现出来。 一般来说，脉动法只能找到被测物的基频，而高次频率则很难出现。除非是高而跨度大的柔性结构物（其频率较低），有时还能出现第二、三次频率，但比基频出现的可能性还是要小些。通常在用脉动法实测结构自振特性时，其记录的时间要长些，这样测得高次频率的机会也就大些。 在用脉动法测量结构动力特性时，要求拾振器灵敏度高。测量时只要将拾振器放在被测物上即可。例如对楼房，可将拾振器按层分别放在各层的楼梯间即可。 在大量的生产鉴定性试验中，往往需要鉴定该结构在动荷载作用下的动力反应是否符合所规定的某种动参数指标的要求，以便采取某种措施以抵御或减缓动力反应。在科学研究性试验中，也往往要研究结构在某种动荷载作用下的动力反应。所以，在生产与科研中，往往要求对结构进行动力反应的测试。例如：工业厂房在动力机械设备作用下的振动情况；桥梁在列车通过时引起的振动；高层建筑物在风荷载作用下的振动；有防震要求的设备及厂房在外界干扰力（如火车、汽车及附近的动力设备）作用下的动力反应等。通过动力测试，确定动荷载在结构中引起的附加应力，从而验算结构的强度；确定动荷载引起的结构的振动位移，从而判断该结构的刚度能否满足使用和工作要求；确定移动荷载对结构的动力效应，为设计计算结构物（如吊车梁、桥梁等）提供实测动力系数。 在结构动力反应试验中，经常会遇到对结构物在动荷载作用下特定部位的动参数测定，如：振幅、频率、速度、加速度、动应变、动应力等等的测定。 测定特定部位的动参数是比较简单的，只需在结构物的特定部位放置相应的拾振器，记录其振动时的波形即可。重要的实测点的部位，应依据结构物的情况和试验目的而定。例如：为了校核结构强度，就应将测点布置在最危险的部位即控制断面上。 承受移动荷载的结构如吊车梁、桥梁等，常常需要确定它的动力系数。这是因为对在使用过程中承受吊车、列车、汽车运输等所产生的动力荷载的结构其计算方法是以静力计算为基础的。但在静力计算中要引用动力系数来判断结构的工作情况。 动力系数的定义为：在动力荷载作用下，结构动挠度与静挠度之比。 Kd＝yd/yj（４．２１）式中 yd、yj———分别为吊车梁、桥梁等的跨中动挠度和静挠度。实践表明：在移动荷载作用下，结构上产生的yd＞yj。这是由于附加动力作用的缘故。因此，动力系数总是大于１的。动力系数的测定方法：将挠度计（可采用应变式机电百分表）布置在被测结构的跨中处，并连线于动态电阻应变仪及记录仪。 对于桥梁结构而言，不仅要研究移动车辆荷载引起的振动，还要研究桥梁结构本身的抗震、抗风性能和能力，振动试验是使这些研究更加深入，桥梁振动试验可以求解的基本问题共分三种：桥梁振源、桥梁自振特性和结构动力反应。 桥梁振源的测定一般包括对能引起桥梁振动的风、地震和车辆等振动荷载的测定。 桥梁自振特性是桥梁结构的固有特性，也是桥梁振动试验中最基本的测试内容。 车辆、风和地震等外荷载作用下桥梁结构动力反应的测定是评价桥梁结构动力性能的基本内容之一。 随着计算分析理论和试验技术的发展，测试技术和手段已从自由振动、稳态振动方法发展到随机振动、模态分析等。 桥梁自振特性参数的测定方法主要是：自由振动衰减法，强迫振动法和环境随机振动法。前两种方法是早期桥梁振动试验中用得较多的一种方法，而环境随机振动法是一种建立在概率统计方法上的技术，它正以其现场测试的高效率和数据处理计算机化的优势进入桥梁振动测试领域。 一般分两大部分，第一部分就是在现场采集数据并实时监控，如有不合要求的信号夹在其中，则一定重新采集某点的随机振动信号，直到满意为止，其主要步骤是：拟定测试工况；选择合适的参考点；把拾振器集中放置在参考点位置上做系统标定；将拾振器依次放在测点上，通过滤波、放大、调试信号并实时监控分析，采集理想的信号并记录存盘；具体采集信号时确定多少采样频率和记录多长的信号是采集信号中的关键技术。 动载试验数据整理的主要对象是动应变和动挠度。通过动应变数据（曲线）可整理出对应结构构件的最大（正）应变和最小（负）应变以及动态增量；通过动挠度数据（曲线）可得到结构的最大动挠度和结构的动态增量。有关动应变和动挠度的测试度量方法与本书第４章所讲的相同 桥梁在车辆荷载作用下的动态增量与桥梁设计规范中的冲击系数是两个不同的概念。 桥梁冲击系数是指设计汽车车列荷载产生的截面最大内力因动力作用而加大的系数。在包含我国在内的多个国家的目前公路桥梁设计规范里，不同的桥型冲击系数仅是跨长的递减函数，也就是说标准车列作用下桥梁的冲击系数只取决于跨长。大量试验表明，车辆移动荷载作用下桥梁的冲击系数还主要取决于桥梁的基本频率，不仅仅取决于跨长。 动态增量是某特定的车辆（一辆或几辆）移动荷载作用下，桥梁动态响应幅值的一个度量。只有在特定的条件下，动态增量与冲击系数是同一个值或它们之间存在一定的关系。目前通过试验的方法测出某特定车辆的应力或挠度动态增量可以如实了解桥梁结构在移动车辆荷载作用下的动态响应。 目前，国内外规范对桥梁结构的动力响应尚无统一的评价尺度，一般认为： （１）桥面平整度的影响。实测的动态增量大，说明桥梁结构的行车性能差，桥面平整度不良，反之亦然； （２）行车速度的影响。动态增量与不同车道的行车速度的关系，对不同的桥型结构有不同的结果，如某些桥梁的动态增量随车速的提高而提高，但某些桥梁结构恰好是相反的结果，有的大跨桥梁这种关系不明显。 （３）桥上车辆数的影响。大多数情况下，单辆车的动态增量都大于多辆车的。 桥梁结构的动力特性主要是结构固有振动频率、振型和阻尼系数等。实测时传感器的布设位置（含参考点）尽量避开振动位移零点（或称节点），因此，首先整理出理论计算结果，包括主要的振型频率和振动频率，计算时一般是假定一个平均阻尼比系数。 在动力特性试验中，可获取大量的桥梁结构振动信号，如加速度或速度以及位移时程曲线，直接根据这样的信号或数据来分析判断结构振动的性质和规律是非常困难的，一般需对实测振动波形进行分析与处理，目前常用处理的方法是：时域分析和频谱分析两种。通过专用动力信号分析软件的时域分析得到振幅、阻尼比和振型；通过频域分析得到结构的频率成分和频率分布特性。 最后根据桥梁结构的这些振动参量，进行理论与实测值的对比，往往振型频率容易核对和吻合，一般振型吻合程度相对要差一点。实测的阻尼比与分析的理论基础有较大的关系。 一般认为桥梁结构的动力特性反映了结构的整体刚度和耗散外部振动能量的输入能力，另一方面，目前评价的原则是： （１）比较桥梁结构的频率的理论值和实测值，如果实测值大于理论计算值，说明桥梁结构的实际刚度较大，反之则说明桥梁结构的刚度偏小，并且可能存在开裂或其他不正常现象。一般来说，理论计算中所作的一些假定中忽略了一些次要因素，理论值大于实测值是正常的。 （２）根据实测加速度的大小以及主要频率范围，得出易引起行人不适的人桥共振频率等，如对于纵向漂浮的索承桥梁一般认为主梁在大于５ｓ的长周期时才有较好的抗地震的能力。 （３）实测阻尼的大小反映桥梁结构耗散外部能量的输入能力，阻尼比大，说明桥梁振动衰减快；阻尼比小，说明桥梁振动衰减慢。但是过大的阻尼比则说明桥梁结构可能存在开裂或支座工作状况不正常等现象。 通过测试桥梁结构的固有频率、阻尼比，振幅和冲击系数等动态参数，评定桥梁的动力性能。 4.1 动载试验项目 4.1.1行车试验荷载作用下的桥梁动力性能测试 （1）动态增量 在移动车辆荷载作用下，桥梁将产生振动、冲击等动力响应，在一辆或横向一排车辆荷载作用下的动态增长率称为动态增量。 （2）动力特性 桥梁结构在移动车辆荷载作用下的动力反应是桥梁和车辆两个振动系统相互作用的结果。除与两者本身的动力特性（质量、刚度、阻尼）有关外，还与桥面的不平整度、车辆行驶速度等有关，测定桥梁在使用荷载作用下的动力特性及其响应是非常必要的。 4.1.2桥梁自振特性测试 桥梁结构的自振特性（振动频率、振型及阻尼比）取决于结构本身的材料特性及结构的刚度、质量及它们的分布情况，当这些影响结构自振特性的因素发生变化时，结构的自振特性也会随之变化，自振特性的确定是进行结构动力反应计算、抗震、抗风稳定性分析的前提，也可作为结构损伤识别和质量评定的依据。 4.2 试验主要仪器及测试方法 4.2.1动态增量测试 通过动态应变仪与大容量数据自动采集仪将行车试验过程的动态应变信号采集、记录，并通过分析动应变的时程曲线，确定桥梁结构在动荷载作用下的响应，即动应力及其动态增量。 4.2.2动力特性测试 动力特性测试是通过大容量数据自动采集仪与信号处理分析系统采集行车试验过程中的振动信号。通过对信号时频分析，确定桥梁结构的强迫振动特性，即强迫振动频率、阻尼、振幅等。 4.2.3自振特性测试 采用脉动激励试验方法来测量桥梁结构的模态参数，通过大容量数据自动采集仪与信号处理分析系统，采集结构在无荷载状况下的自由振动响应信号，确定桥梁结构的自振特性参数，即结构的固有频率、振型、阻尼等。 （1）频率分析 对回放信号进行谱分析，根据自相关谱、互相关谱、各点相位及相干系数确定各阶频率。 （2）阻尼分析 结构阻尼系数可用阻尼比Dn表示为： 其中：An表示第n次振动振幅。 试验中采用频谱图中的半功率谱带宽来计算阻尼比Dn； 其中：fn表示第n阶频率。 4.3 试验程序 （1）无载荷桥梁的自振特性测试。 （2）两辆重车分别以20km/h、30 km/h、40km/h、50km/h的速度行驶通过桥跨，记录各测点的动应变及动态响应。 （3）一辆重车20km/h的速度行驶至测试断面紧急刹车，记录各测点的动应变及动态响应。 4.4 测点布置 （1）动应力测点选择左幅8#墩支点和第8跨L/2断面。 （2）强迫振动测点布置见图4-1。 图4-1 强迫振动测点布置图 4.5 试验结果及分析 （1）实测结构自振特性分析结果：见附表4-1；实测桥梁横向及竖向振动时域曲线见附图4-1。 （2）行车、刹车试验荷载作用下实测动态响应结果：见附表4-2；实测时程曲线：见附图4-2。 （3）行车、刹车试验荷载作用下实测结构振动特性参数结果：见附表4-3；实测振动时频曲线：见附图4-3。 （4）由桥梁自振特性测试结果：脉动试验测得结构的竖向一阶自振频率为3.633Hz,理论计算值为3.012Hz，校验系数为1.21，评定标度为1级，表明结构具有较好的刚度。 （5）由行车、刹车试验实测动态增量结果表分析，应力动态增量集中在0.02-0.12范围内，从行车、刹车试验实测振动振幅结果表分析，竖向最大振幅值为103.245mm/s2，动态增量及振动加速度较小，说明该桥梁结构的行车性能较好，桥面平整度满足要求。 （6）由动应变时程曲线分析，车辆荷载通过试验跨时，结构动态响应良好，时程曲线较为平缓，车辆荷载经过测试截面时应变无突变。 （7）由强迫振动时程曲线分析，结构具有较好的阻尼特性，振动能量耗散性能良好。 动力荷载试验的目的在于研究公路桥梁结构的动力性能，该性能是判断桥梁营运状况和承载能力的重要指标之一。比如，动力系数是确定车轴荷载对桥梁动力作用的重要技术参数，直接影响到桥梁设计的安全与经济性能。桥梁过大的振动或从心理学来说人们很敏感的振动，可引起乘客和行人的不舒适。桥梁自振频率处于某些范围时，可由外荷载(包括行驶车辆、行人、地震、风载、海浪冲击等)引桥共振的危险。 3.21.1混凝土桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动特性，如动力系数、频率、振幅、加速度和振型等。 3.21.2测定桥梁结构的自振特性，如结构的自振频率和阻尼特性等。应在结构相互连结的各部分布置测点，例如悬臂梁与挂梁。上部结构与下部结构，行车道梁与索塔等等相互连接处。 3.21.3测定动荷载本身的动力特性，如动力荷载(包括车辆制动力、振动力、起振机出力、释放或撞击力等)的大小、频率及作用规律。动力荷载大小可通过安装在动力荷载设备底架连结部分的荷重传感器直接量测记录，或以测定荷载运行的加速度(或减速度)与质量的乘积来确定。 3.22.1检验桥梁受迫振动特性的试验荷载 (1)通常采用接近运营条件的汽车，列车或单辆重车以不同车速通过桥梁，要求每次试验时车辆在桥上的行驶速度保持不变;或在桥梁动力效应最大的检测位置进行刹车(或起动)试验。 (2)进行特殊科学实验项目的桥梁进行模拟船舶撞击桥墩、汽车撞击防护构造和弹药爆炸等冲击荷载试验。 (3)桥梁在风力、流冰撞击和地震力等动力荷载作用下的动力性能试验，只宜在专门的长期观测中实现。 3.22.2测定桥梁自振特性的激振荷载 (1)在预定激振位置，汽车后轮越过一根高5一15厘米的有坡面的横木，车轮落下后立即停车。 桥梁动载试验主要包括主体结构自振特性试验、行车动力响应试验以及振动法测试索力试验。测试参数包括自振频率、振型、阻尼比、冲击系数和索力 跳车激振法，是通过让单辆载重汽车的后轮在指定位置从如图 6-1 所示三角形垫木突然下落对桥梁产生冲击作用，激起桥梁的振动。对其它方法不易激励的刚度较大的桥梁可采用跳车法。对小跨径桥梁，应进行车辆自重附加质量影响的修正。 行车动力响应试验测试内容包括动挠度、动应变、振动加速度或速度、冲击系数等， 应将桥梁结构的实测自振频率与计算频率进行比较。如实测频率大于计算频率，可认为结构实际刚度大于理论刚度，反之则实际刚度偏小。根据桥梁结构各部件的实测振型和测点阻尼比，可以粗略判断桥梁结构各部件的缺损情况。可利用实测冲击系数检算桥梁安全储备，并根据检算实际情况对桥梁进行安全性评价。检算结构如不满足现行设计规范要求，则应采取有针对性的限制措施 在实际测试中，通常通过以下几个方面来评价桥梁结构的动力性能。 1、比较桥梁结构频率的理论值与实测值，如果实测值大于理论计算值，说明桥梁结构的实际刚度较大，反之则说明桥梁结构的刚度偏小，可能存在开裂或其他不正常的现象。 2、根据动力冲击系数的实测值来评价桥梁结构的行车性能，实测冲击系数较大则说明桥梁结构的行车性能差，桥面平整度不良，反之亦然。 3、实测阻尼比的大小反应了桥梁结构耗散外部能量输入的能力，阻尼比大，说明桥梁耗散外部能量输入的能力大，振动衰减的快；阻尼比小，说明桥梁耗散外部能量输入的能力差，振动衰减的慢。但是，过大的阻尼比可能是由于桥梁结构存在开裂或支座工作不正常等现象引起的。 桥梁动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动，然后测定其固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、行车响应等参量，从而判断桥梁结构的整体刚度、行车性能。 桥梁结构的动载试验，目前主要包括两方面的内容: 一是测量移动车辆荷载作用下桥梁指定断面上的动应变或指定点的动挠度; 二是测量桥梁结构的自振特性和动力响应。 移动车辆荷载作用下的动应变或动挠度测定，一般用于实桥试验，试验时将单辆或多辆载重车辆按不同的车速通过桥梁，有时为了模拟路面的不良情况，还在桥面上设置人工障碍(比如有、“一定宽度和高度的木板)，使行驶车辆产生跳动，以形成对桥梁的冲击作用，此时测出指定断面上的动应变或动挠度，将动态情况下的峰值与相应的静态数值相比，可以求出车辆振动引起的动态增量。用测试的方法确定桥梁的动态增量，是研究车辆对桥梁动力作用的一种手段，由试验求得的数据可以作为确定桥梁冲击系数的依据。 桥梁自振特性的测量对象，可以是实际桥梁，也可以是桥梁模型。测量模型的自振特性时，一般要对模型进行专门的激励(输人)，然后测量模型的响应(输出)，在巳知激励和响应(或只有响应)的情况下可以求出模型(系统)的自振特性。测量实桥的自振特性时，也可以同模型试验一样，对实桥进行激振，测得输人和结构的响应后可以求出自振特性。有时，一也可以不用对实际结构进行专门的激振，而是利用自然因素(如风、水流、地脉动等)作为实际桥梁的振源(只要能满足一定的条件)，测出实际桥梁在这些自然因素作用下的响应，求出实际桥梁的自振特性。 本规程动载试验包括动力特性试验和动力响应试验。动力特性试验是指通过环境激励、桥面有障碍跑车、急刹车等方式激振，测定桥梁结构自由振动响应信号，进而识别桥梁结构动力特性参数，如结构的自振频率、振型和阻尼比。对于中、小跨径桥梁，主要测定桥跨结构前几阶固有振动频率和阻尼比。对于设计中动力问题突出的特大、大跨径桥梁（例如地震区、沿海强风区、流冰或船舶可能撞击的桥梁），主要测定桥梁结构前几阶固有振动频率、相应振型和阻尼比。 动力响应试验是指在试验桥面上通过载重试验汽车以不同速度匀速行驶激振，测定桥梁控制部位及控制截面的动挠度、动应变等受迫振动响应，进而识别桥梁结构相应控制部位的汽车冲击系数。 自振特性参数：桥梁结构振动的各阶模态所对应的特征频率、振型和阻尼比等。 基频：公路桥梁荷载试验规程（征求意见稿）3 桥梁主体结构自由振动系统的第一阶振动频率。 冲击系数：汽车通过桥梁时对桥梁结构产生的竖向动力增大系数。 总结： 在工程结构所受的荷载中，除了静荷载外，往往还会受到动荷载的作用。所谓动荷载，通俗地讲，即是随时间而变化的荷载。如冲击荷载、随机荷载（如风荷载、地震荷载）等均属于动荷载的范畴。从动态的角度来讲，静荷载只是动荷载的一种特殊形式而已。 数十年来，人们越来越清楚地意识到动荷载对工程结构的强度、刚度及稳定性的影响所占有的举足轻重的地位。 对结构进行动力分析的目的即是保证结构在整个使用期间，在可能发生的动荷载作用下能够正常工作，并确保其一定的可靠度。这就要求我们寻求结构在任意动荷载作用下随时间而变化的响应。因而也就不可避免地要涉及到结构动力试验的测试技术。 一般说来，结构动力测试主要包括如下三方面的内容： （１）动荷载特性的测定；（２）结构自振特性的测定；（３）结构在动荷载作用下的反应的测定。 它为研究在动荷载作用下所引起的振动对工程结构的影响，以及抵御或减缓这种影响提供所必需的试验数据。 每个结构都有其自身的动力特性，它是结构物自身所固有的一种属性。它取决于结构的组成形式，如材料性质、刚度、质量大小及其分布情况等。它与外荷载无关，当结构确定后，其自振特性也就随之确定下来。结构自振特性主要包括：①自振频率；②阻尼；③振型三个参数。 实测结构自振特性的意义可以概括为：在设计受动力作用的建筑物时，总是力图避开共振区，即要使建筑物的自振频率远离强迫荷载的频率（或卓越频率），从而减少动力影响。如在特殊情况下，结构必须在共振区工作，则阻尼可大大抑制动力反应。 自由振动法即是借助于外荷载使结构产生一初位移（或初速度），使结构由于弹性而自由振动起来，由此记录下它的振动波形，从而得出其自振特性。自由振动法又按如下分类：自由振动法初速度法（又称之为突然加载法）初位移法（又称为突然卸载法） 共振法即利用专门的激振设备（如第二节所介绍的电磁式激振器和偏心式起振机等），对结构施加一简谐荷载使结构产生一恒定的强迫简谐振动，借助共振原理来得到结构自振特性的方法。 强迫振动频率可由激振设备的信号发生器上调节并读取，或由专门的测速、测频仪上读取。振幅A由安装在被测结构上的拾振器传感，由测振仪器系统记录。当强迫振动频率与结构自振频率相同时即共振。若结构为多自由度体系，则会对应每一阶振型出现多个峰值（如图４．２４），即第一频率、第二频率、第三频率……由此可得出此建筑物的各次自振频率，并可从共振曲线A唱f上得出其他自振参数。 脉动法它是借助于被测建筑物周围外界的不规则微弱干扰（如地面脉动、空气流动等等）所产生的微弱振动作为激励来测定建筑物自振特性的一种方法。建筑物的这种脉动是经常存在的。它有一个重要的性质即能明显反应被测建筑物的固有频率。它的最大优点是不用专门的激振设备，简便易行，且不受结构物大小的限制，因而得到了广泛的应用。 脉动法的原理与利用激振设备来作为激励的共振法的原理是相类似的。不难理解，建筑物是坐落在地面上的，地面的脉动对建筑物的作用也类似于激振设备，它也是一种强迫激励。只不过这种激励不再是稳态的简谐振动，而是近似于白噪声的多种频率成分组合的随机振动。当地面各种频率的脉动通过被测建筑物时，与此建筑物自振频率相接近的脉动被放大突出出来，同时，与被测建筑物不相同的频率成分被掩盖住，这样建筑物像个滤波器。因此，实测到的波形的频率即与被测建筑物的自振频率相当。也正因如此，我们实测所看到的脉动波形，常以“拍振”的形式显现出来。 一般来说，脉动法只能找到被测物的基频，而高次频率则很难出现。除非是高而跨度大的柔性结构物（其频率较低），有时还能出现第二、三次频率，但比基频出现的可能性还是要小些。通常在用脉动法实测结构自振特性时，其记录的时间要长些，这样测得高次频率的机会也就大些。 |
|
|
