中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
B．0．1 測量橋梁自振特性比較切實可行的方法應該是環(huán)境隨機激勵法。根據(jù)目前國產(chǎn)儀器的性能指標及模態(tài)分析軟件的能力，一般橋梁測出前幾階振動頻率與振型應當無實質(zhì)性的困難。但該方法也有局限，測得的阻尼比不是很理想。至于其他像車輛余振法等要想測量多階振型是很難的。
橋梁自振特性的測試應使用高靈敏度的傳感器和高信噪比的放大器，同時應具備功能較強的信號分析設備及其相應軟件。環(huán)境激勵法記錄時間通常不少于30min。
為了盡可能測出高階頻率，應當預先估算結(jié)構(gòu)振型，以便在結(jié)構(gòu)的敏感點布置測振傳感器(拾振器)。橋梁結(jié)構(gòu)振型的測定可采用下述兩種方法中的一種：
1 在所要測定橋梁結(jié)構(gòu)振型的峰、谷點上布設傳感器，用放大特性相同的多路放大器和記錄特性相同的多路記錄儀，同時測記各測點的振動響應信號；
2 將結(jié)構(gòu)分成若干段，選擇某一分界點作為參考點，在參考點和各分界點分別布設傳感器，按上款的方式測記各測點的振動響應信號。
B．0．2 對于簡單結(jié)構(gòu)(如簡支梁)，結(jié)構(gòu)振型根據(jù)結(jié)構(gòu)動力學的常識就能確定；但對于復雜結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)不同階數(shù)、性質(zhì)(各方向的彎曲、扭轉(zhuǎn)等)的振型一般需采用專門的結(jié)構(gòu)分析軟件確定。
B．0．3 環(huán)境激勵是指地脈動或風荷載，在輸入未知的條件下，利用結(jié)構(gòu)的響應頻譜近似確定傳遞函數(shù)，進而采用模態(tài)識別技術(shù)得到橋梁自振特性。
B．0．4 汽車在橋上時，記錄分析所得振動頻率可能包含有橋梁自振和汽車強迫振動頻率，不易識別；汽車出橋后，記錄分析衰減信號的頻率即為橋梁自振頻率。
B．0．5 跳梁法是指人群在橋梁上突然跳起，落地后根據(jù)拾振器記錄的豎向振動衰減波形得出自振頻率與阻尼比。力錘敲擊法現(xiàn)場測試時，宜通過單點敲擊、多點拾振獲取振動曲線。
根據(jù)具體橋型和測試要求，還可采用重物沖擊等人工激勵方法。
B．0．6 此方法適用于其他方法不易激振的、剛度較大的橋梁，如石拱橋、小跨徑梁式橋等。
B．0．7 合理布置測點：事先需了解理論振型，測點盡可能布設在控制斷面上且測點數(shù)量應滿足能完整地畫出振型曲線的需要。由于每次試驗用的拾振器數(shù)量總是有限的，所以要在橋上選擇合適的參考點(將一個拾振器放在參考點上始終不動)，分批移動其他拾振器到所有測點。
因為振型是考慮同一頻率時的波形幅值和相位得到的，因此，除應按慣例對測振儀器系統(tǒng)進行定期檢定或校準外，還應進行現(xiàn)場標定，即將儀器系統(tǒng)的全部傳感器在同一參考點上標定：一是檢查各通道靈敏度的設置(若傳感器未經(jīng)定期檢定或校準，則按相對靈敏度設置)，使經(jīng)傅立葉變換后的波形在同頻率時的幅值歸一化，以便得到最大幅值為1的振型曲線；二是確認當前接線方式下各傳感器的輸出相位。注意現(xiàn)場標定后的儀器系統(tǒng)(從拾振器、導線，一直到記錄通道)在使用時不宜進行變更。
所需測試的振型階數(shù)與橋型和分析需求都有關(guān)，簡支梁如果只關(guān)心豎向振動可能只需要測試一、二階振型即可，而連續(xù)梁可能三階也不夠，復雜結(jié)構(gòu)橋梁的振型更為復雜。橋梁結(jié)構(gòu)振型的最少測試階數(shù)應由橋型特點和動力分析需要的精度確定。建議結(jié)構(gòu)振型測試的最少階數(shù)為：
1 懸索橋、斜拉橋不少于5階；
2 連續(xù)梁、剛構(gòu)、拱橋和簡支梁不少于3階。
B．0．8 當橋梁結(jié)構(gòu)在其某一共振頻率上產(chǎn)生共振時，總對應著一個主振型，此時只要在橋上布置足夠的測點，利用儀器同時記錄它們在振動過程中的時域波形，并通過傅立葉變換得到幅值和相位隨頻率的變化，就可分析得到所要求的振型曲線。這里通過圖1的簡支梁例子簡單介紹分析方法。該簡支梁布設了3個測點，所測3個時域波形經(jīng)傅立葉變換后可得到相應的幅頻和相頻曲線，找出各共振峰對應頻率處的幅值及相位，利用歸一化的幅值以及以某一測點為基準判斷其他2個測點與它的相位差，可得到某階振型頻率時各測點的分解諧波[圖1(a)、圖1(b)]，據(jù)此繪制出簡支梁的前二階振型曲線。
圖1 確定簡支梁振型的方法示意圖
B．0．9 利用波形分析法求取阻尼比時，可按示意圖2并利用式
圖2 有阻尼自由衰減的振動波形曲線
(1)、式(2)計算：
式中：v——對數(shù)衰減率；
D——阻尼比；
yn、yn+m——第n個、第n＋m個波的振幅；
m——yn～yn+m之間的波形數(shù)；
T——周期；
w——衰減振動圓頻率。
半功率帶寬法是在共振曲線(頻譜圖)一階共振峰處通過確定半功率帶寬來推定阻尼比的方法。如圖3，在f＝fn共振曲線峰值的0．707倍處，作一平行于頻率軸的直線與曲線交兩點，這兩點對應的橫坐標上的頻率差△f＝f2—f1，即半功率帶寬，由此按式(3)可求出阻尼比：
采用環(huán)境激勵等方法進行模態(tài)參數(shù)識別時，可采用專用軟件計算各階模態(tài)阻尼比。
