自振频率脉动法测试

3结构动载试验

3.4.4 结构疲劳试验
一、疲劳试验的目的和内容
疲劳试验机由控制系统（脉动负荷的上下限、脉动频率和疲劳次数的设定与控制）、液压脉动器（产生正弦脉动油压）和液压脉动加载器（施加脉动负荷）三部分组成。目前国内一般情况下只能做单向（拉或压）应力疲劳试验，如附有蓄力器系统，还可以进行拉压交变应力的疲劳试验。
结构疲劳试验机
结构疲劳试验机脉动器原理
炸药量和离距爆心的距离：按要求模拟的地震烈度，考虑实际场地条件的特点，由要求的地面质点运动的最大速度，确定炸药量和爆心至试验结构的距离。一般来说，要使人工爆炸接近于天然地震波，要求炸药量大，试验对象离爆心距离远。
3、人激振加载
利用人在结构物上的有规律的活动，即人的身体作与结构自振周期同步的前后运动，使其产生足够大的惯性力，对结构激振加载。适合于自振频率比较低的大型结构。例如：利用这种方法曾在一座15层的钢筋混凝土建筑上取得了振动记录。
两个频率相差两倍的简谐振源引起的合成振动图形
三个简谐振源引起的复杂的合成振动波形
拍振：当两个频率接近的简谐振源共同作用时，将会引起拍振
随机振动波形
2、频率分析：根据结构强迫振动的频率和作用力的频率相同的原则来确定主振源。对于简谐振动可以直接在振动记录图上量出振动频率，而对于复杂的合成振动则需将振动信号进行频谱分析（FFT变换），幅值最大的频率就是主振源的频率。
地震模拟振动台组成
三向地震模拟振动台
五、其他加载方法
1、反冲激振器加载（火箭激振）它适用于现场结构试验，但小冲量的也可用于实验室。目
前使用的反冲激振器的反冲力为 0.1～0.8 kN 和1～8kN。
2、人工爆炸加载--人工地震

城市某人行天桥竖向自振频率测试与分析

人行地道技术规范》
（CJJ 69-1995）、
《城市桥梁检测与评定技术规范》
（CJJ/
T 233-2015）等规范均规定了人行天桥
竖向振动基频的最低限值（不小于
3Hz）。另外桥梁自振频率的变化不仅
能定性反映结构损伤情况，还能定性反
映恒载变化、结构整体性能和受力体系
刚度变化，应符合以下规定：
①在桥梁结构体系和恒载不变的情
3.3 测试截面与测点布置
自振频率的测试截面需根据桥跨结
图7
环境随机振动时域信号
况下，宜采用既往实测自振频率的初次
构的振型特征和所需测试阶数来确定，
值作为基准频率值，当实测自振频率小
对于该简支钢桁架结构，拾振传感器测
于基准频率值的 90% 时，因分析结构刚
DOI:10.16330/ki.1007-7359.2021.08.100
0.25m（下弦杆）。主桥每端设置 4 根直
1
交通工程研究与应用
安徽建筑
余志刚（1979-），男，安徽池州人，2003年本科
径为 60cm 的钢管混凝土桥墩，桥墩上
引言
设置钢盖梁，钢管混凝土桥墩与钢盖梁
随着城市交通功能的不断完善，为
激振法、人群跑动激振法。
要足够的人群重量。人群跳动的位置可
2
环境随机激振法：是在桥面无任何
按所测结构的振型来确定。
工程概况
交通荷载以及桥梁附近无规则振源的情
人群跑动激振法：人群以不同的步
该人行天桥主桥平面呈“一”形，采
况下，测定桥跨结构，由于桥址处风荷
速进行跑动，可以检验天桥结构在动力
载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起

钢框架动力特性实验报告

钢框架模型动力特性试验报告前言建筑结构动力特性是反映结构本身所固有的动力性能。

它的主要内容包括结构的自振频率、振型、阻尼系数等一些基本参数。

这些特性是由结构形式、质量分布、结构刚度、材料性质、构造连接等因素决定，但与外荷载无关，它反应了体系的固有特性。

建筑结构动力特性试验量测结构动力特性参数是结构动力试验的基本内容，在研究建筑结构的抗震、抗风或抵御其他动力荷载的性能时，都必须要进行结构动力特性试验，了解结构的自振特性。

由于它可在小振幅试验下求得，不会使结构出现过大的振动和损坏，因此经常在现场进行结构的实物试验，主要分为人工激振法和环境随机振动法。

建筑物周围大地环境引起结构物振动的地脉动和风称为环境激振。

自然地脉动是由海浪、风、交通、机械等自然和人为活动所引起，其位移幅值从千分之几微米到几微米，频带从0.1Hz 到100Hz。

通过拾振器测得建筑物脉动反应后，对随机的脉动信号进行数据处理，可得到结构的基频率或较低几阶的频率。

可推导出脉动的功率谱峰值，这些峰值对应的频率即为结构的自振频率，而根据计算软件的精度不同，能得出较为精确的前几阶频率的数目也不同。

一．试验目的1. 了解脉动测试法的基本原理，掌握用脉动法测试结构的固有频率、阻尼及振型的方法；2. 熟悉常用结构动力特性测试系统的组成和相关仪器的使用方法；3. 熟悉建（构）筑物动力特性现场实测的基本方法和一些应该注意的问题；二．工程概况1. 结构如图1所示：试验结构为一个7层多自由度钢框架，平面内框架尺寸为400mm×105mm，模型板超出框架柱范围，尺寸为500mm×300mm×15mm，每层层高为300mm，每层各有八块95mm×90mm×10mm的铁质的配重。

结构材料为Q235钢，节点处通过连接板和螺栓进行连接，4个框架柱为 8的Q235钢。

图1 模型简图三．测试仪器2. 仪器（1）加速度传感器本次试验使用丹麦产4381V型加速度传感器。

结构脉动测试在评测超高层建筑中的应用

・
７・４
第３６卷第３期２０１０年１月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＥＣＴＵＲＩ，ｒ
Ｖ０Ｉ３．．６Ｎｏ３
Ｊｎ２１ａ．００
文章编号：０９６２｛０００ —０４０１０．８５２１｝３０７ —２
２１１
１
∞踯∞∞
行Ｈ（ａｔｏｒｒｒｎｆｒ变换为频谱。对于特定振型两点ＦｓＦｕｅａｓｍ）ｉＴｏ间相位差的信息，可通过互相关函数Ｒ（）ｒ来确定：首先对两点所采集波形在该特定振型所在频率处进行窄带滤波，其后计算二者的互相关函数Ｒ（）ｒ。当互相关函数Ｒ（）０＞０时，表示两测点同
小的地方。扭转振动拾取则要将传感器布置于结构的尽端扭转反
时间／ｓ
图２动测典型时域波形
纵轴单位：０－采样频率：０Ｈ１Ｅ４３ｚ频率阻尼比／％
Ｏ６．２１０．８１９．９２６．４２．９９３．１３３０７１Ｏ７１．８４８０．２２．６１２．８４３
中图分类号：３７ＴＵ１文献标识码：Ａ
结构脉动测试是一种采用高灵敏度抬振器拾取结构在外界激励下的动力响应，而对结构健康现状做出相关判断的测试方从
法。该方法普遍应用于高层、高层复杂结构、超大跨空间结构以及桥梁工程的健康检测。结构脉动测Ｆ转变为频谱如图３所示。幅值谱如图４所示。通过对Ｉ各层频谱峰值点的对比分析，以得出房屋的固有频率。房屋固可

上海国际设计中心脉动测试研究

ａｒｅｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈｅｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｖａｌｕｅｉｎｔｈｅｃｏｄｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓｍｕｌｔｉ — ｔｏｗｅｒｓｔｕｃｒｔｕｒｅ，ａｍｂｉｅｎｔｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｎａｔｕｒａｌｐｅｉｏｒｄ，ｄａｍｐｉｎｇｒａｔｉｏ
前尚没有该结构动力特性实测研究，因此对上海
１引言
近年来，结构有限元分析软件蓬勃发展，对结构的分析也越来越精细，对实际结构的模拟也越来越真实，但是有限元模拟是基于假定条件的结构理想化模型计算方法，其计算结果的准确性最终也需要建成后结构的实际特性来验证。
（同济大学结构工程与防灾研究所，上海２０００９２）
摘要对不等高双塔连体建筑上海国际设计中心进行了结构自振频率和阻尼比的脉动法现场实测，
并对实测结果运用ＳＶＳＡ２．０软件进行数据处理分析，最后将分析结果与设计软件分析结果和振动台模型试验结果进行对比。研究发现主塔楼和副塔楼在长轴方向能够较好地共同工作，而在短轴方向协同
振动台模型试验也是如此，试验设备越来越先进，试验理论也在不断发展，而验证这些理论的

桥梁振动的激振方法

桥梁振动的激振方法作者：欧光信来源：《商情》2013年第09期在进行桥梁动载实验时，首先应设法使桥梁结构产生一定的振动，然后应用各类测振仪器加以拾振和记录，所记录的振动图形通常都是结构振动系统的振动量与时间的关系曲线，即某一振动物理量的时间里程曲线。

由此可分析得到结构的动力特性及影响。

激起桥梁振动的方法很多，应根据桥梁的类型和结构刚度进行选择，以简单易行、便于实验检测为原则。

一、自振法自振法的特点是使桥梁产生有阻尼的自由衰减振动，记录到的振动图形则为桥梁的衰减振动曲线。

为使桥梁自由振动，一般常用突加荷载和突卸荷载两种方法。

1.突加荷载法（力激振法或冲击法）在被测结构上急速地施加一个冲击作用力，由于施加冲击作用的时间短促，因此，施加于结构的作用实际上是一个冲击脉冲作用。

由振动理论可知，冲击脉冲的动能传递到结构振动系统的时间，要小于振动系统的自振周期，并且冲击脉冲一般都包含了从零到无限大的所有频率的能量，它的频谱是连续谱。

只有被测结构的固有频率与冲击脉冲之间相同或很近时，冲击脉冲的频率分量才对结构起作用，从而激起结构以固有频率作自由振动。

运用这个道理并根据不同的结构类型可采用下述几种冲击法。

对于中、小型桥梁结构，可采用枕木垂直冲击桥面，激起桥梁作竖直方向的自由振动。

如果水平方向冲击桥面缘石，则可激起横向振动。

对于混凝土桩，可用枕木或重锤在水平方向冲击桩头，激起桩作水平方向的自由振动。

在实践中，常利用实验车辆在桥面上驶越三角垫木，利用车轮的突然下落对桥梁产生冲击作用，激起桥梁的横向振动。

但此时所测得的结构固有频率包括了实验车辆这一附加质量的影响。

近年来，在桥梁的动载实验中，还采用了爆炸和发射小型火箭产生脉冲荷载等办法来激起结构的振动。

采用突加荷载法时，应注意冲击荷载的大小及其作用位置，如果要激起结果的整体振动，则必须在桥梁的主要受力构件上施加足够的冲击力。

冲击荷载的位置可按所要结构的振型来确定，如为了获得简支桥梁的第一振型，则冲击荷载应作用于跨中部位，测第二振型时冲击荷载应加于跨度的四分之一处。

简支变连续梁桥的自振频率特性

简支变连续梁桥的自振频率特性郄兵辉【摘要】梁体自重由简支体系承担,二期恒载和汽车等荷载由连续体系承担是简支变连续梁桥的静力特性.质量分布与内力分布的不一致导致了其频率求解的困难.通过改变现浇段材料的弹性模量实现了对简支变连续梁桥静力特性的模拟,在静力特性一致的基础上,用空间有限元模型讨论了简支变连续梁桥的自振频率特性,并与结构形式相同的连续梁桥和简支梁桥进行对比分析.研究表明:在相同振型条件下,简支变连续梁桥的频率要低于相应的连续梁桥,高于简支梁桥.研究成果为该桥型抗震性能等动力响应的研究具有重要意义.【期刊名称】《山西交通科技》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P47-49,58)【关键词】简支变连续梁桥;动力特性;静力等效;自振频率;模态;实桥试验【作者】郄兵辉【作者单位】河北交通投资集团公司,河北石家庄 050091【正文语种】中文【中图分类】U448.2150 引言改革开放以来我国高速公路建设[1]得到迅速发展，其中桥梁数量也随之增多，简支变连续梁桥[2-4]综合了简支梁桥和连续梁桥的优点，主梁预制架设阶段属于静定简支体系，浇筑中间湿接缝并张拉负弯矩预应力筋后变成超静定连续体系。

该桥型施工工艺[5]不仅保留了简支梁桥的施工便捷性，利于标准化生产；同时也保证了使用阶段的行车平顺性，因此得到了广泛的应用。

但针对该桥型的研究大都局限于施工方法和静力性能方面[6]，在动力特性方面的研究却乏善可陈。

动力特性是桥梁抗震等动力响应分析的基础要素，而湿接缝段是简支变连续的薄弱环节[7-9]，其对该桥型动力特性的影响很大。

由于简支变连续梁桥在恒载作用下的弯矩与连续梁桥差异较大[10]，特别是负弯矩要远小于相同截面特性的连续梁桥，这就导致了简支变连续梁桥的质量分布与内力分布的不一致。

理论上，简支变连续梁桥的自振频率除了与单位长度质量、截面抗弯惯矩、跨径等参数有关外，还应与负弯矩预应力筋形成的主梁纵向连接强度密切相关。

砌体建筑结构动力特性测试分析

砌体建筑结构动力特性测试分析摘要：砌体建筑结构，分析传统砖结构的动态特性，容易受到外界环境的干扰，砖结构的完整性缺失，导致动态特性分析，精度低，所以建筑结构的动态属性是确定结构监测，地震检测和可靠性的重要参数。

然而，简化结构计算模型和计算方法导致理论计算值与结构动态特性的实际值之间存在一定误差。

高效模块化和测量方法数字化的好处是更好地确定建筑结构的实际状态，测量和分析两个石材结构的频率和模态形状为结构，并且使安全评估提供了科学依据。

关键词：砌体结构；动力特性；测试分析近年来，建筑结构的健康监测和地震识别受到更多关注。

此外，在中国建立可靠性测试和验证通常基于大规模研究，使各个组件的材料属性记录在现场，根据相关规格和设计图评估参数。

该测试是一个局部组件，不能反映结构的整体质量，或者只是建筑结构的一部分，很容易忽视建筑结构中的一些质量缺陷，而动力特性将非常有效地测量模块的数字结构的动态特性可以避免上述错误，并更好地理解建筑物结构的实际行为。

目前，中国现有建筑中的砖块占很大比例，但动态特性的研究低于其他类型的建筑。

1 地震作用下砌体建筑砌体结构的动力特性分析1.1 获取砌体结构自振频率将建筑物与其他小信号的描述进行比较，对下层建筑物的实验信号振动的环境振动的相同点和不同点进行解释，他们的主要区别在于难以确定输入功率。

砌体建筑物中的真石结构非常大，难以对输入施加足够的可控性的振动，因此当环境被激发时，表面的功率和风脉动可以同时被视为输入，因此确定输入信号很困难。

根据上述性质，结构的固有频率由建筑物的砌体结构的反应的磁能谱确定，结构响应的固有功率谱受测量噪声和激发光谱的影响，峰值是不安全的模态频率。

基于以下原则：（1）结构描述不同的测量点位于与功率谱的峰值相同的频率。

（2）固有振动频率下不同测量点之间的相关函数不能过大，通常为1；（3）其他测量点在独特的频率位置具有相同的相位或反相特性。

结构振动模式可以用随机振动理论来判断，我们在这里以n个自由度应用n自由度系统和固定自由度。

历史保护建筑检测动力特性测试的方法

历史保护建筑检测动力特性测试的方法中冶建筑研究总院（上海）有限公司隶属于中国冶金科工股份有限公司，具有独立法人资格，是集检测监测、特种施工、装备制造、设备检修、新型建材于一体高新技术企业，提供科研、检测、设计、施工全过程系统服务的一流工程技术服务商。

关于历史保护建筑检测动力特性测试的方法，我们专家给出以下几点方法：动力特性测试的方法工程结构类型各异，结构形式也有所不同。

从简单的构件如梁、柱、屋架、楼板以至整体建筑物、桥梁等，动力特性相差很大，结构动力特性测试的方法和所用的仪器设备也不完全相同。

由于结构动力特性测试是以研究结构自振特性为主，它可以在小振幅试验下求得，不会使结构出现过大的振动和损坏，因此通常可以在现场进行结构的实物试验。

常用的结构动力特性测试方法有自由振动法、共振法和脉动法。

1 脉动法脉动法是通过量测由环境随机激振而产生的建筑物微小振动，即“脉动”来分析建筑物的动力特性的方法。

从脉动信号中可以分析建筑物的固有频率、振型和阻尼系数。

建筑物的脉动来自两个方面，一方面是地面脉动；另一方面是大气变化即风和气压等引起的微幅振动。

建筑物的脉动是经常存在的，但极其微弱，一般只有几微米到几十微米。

因此测量这种信号必须使用低噪音和高灵敏度的拾振器和放大器，并配有记录仪和信号分析仪。

用这种方法进行实测，不需要专门的激振设备，用仪器将建筑物的脉动数据采集起来，经过一定的分析，就可以确定建筑物的动力特性，且脉动法不受结构形式和体量的限制，适用于各种复杂结构，因而得到广泛的应用。

同时，采用脉动法进行测试不会对原结构造成任何损害，且每次测试后不会在测试现场留下任何痕迹。

2 共振法共振法是利用专门的激振器对结构施加简谐动荷载，使结构产生恒定的强迫简谐振动，借助共振现象来观察结构的自振性质。

采用共振法进行动力试验时，可以连续改变激振器的频率，使结构产生多次共振，从而得到结构相应的多个频率和振型。

但是这种方法需要专门的激振器，而且激振时，对建筑物墙面和地面等可能造成不同程度的破坏。

户外广告牌自振频率及振型计算

户外广告牌动力特性测试方案11概述为制定《户外广告和牌匾标识安全检定标准》，需要确定各种类型户外广告和牌匾的动力特性，以便于对其进行风振效应的计算。

户外广告和牌匾主要包括两大类：落地式户外广告；附着式户外广告。

目前，根据已提供的竣工资料，对单立柱双面和单立柱三面户外广告牌已进行了理论分析，拟选择两面和三面单立柱式广告牌各两到三座进行现场测试，用于校核和验证理论分析结果。

2理论计算结果本次计算中分别根据“首都机场—京津塘高速公路6#广告牌“及”西四环岳各庄立交桥东南角广告牌“竣工图建立了单立柱双面及单立柱三面户外广告牌计算模型，主要参数如下表所示。

采用有限元计算软件Midas建立三维梁单元模型，外部边界条件为立柱柱底嵌固约束，如图1所示。

a、单立柱双面b、单立柱三面图1 计算模型示意图➢单立柱双面计算结果表1 单立柱双面广告牌前3阶模态频率及振型模态号频率（Hz）振型描述1阶 1.488牌面平面一阶弯曲2阶 1.495垂直牌面一阶弯曲3阶 2.373立柱一阶扭转a、1阶模态振型b、2阶模态振型c、3阶模态振型图2 单立柱双面广告牌振型示意图➢单立柱三面表2 单立柱三面广告牌前3阶模态频率及振型模态号频率（Hz）振型描述1阶 1.027垂直一侧牌面平面一阶弯曲2阶 1.030一侧牌面平面内一阶弯曲3阶 1.271立柱一阶扭转a、1阶模态振型b、2阶模态振型c、3阶模态振型图3 单立柱三面广告牌振型示意图3现场测试3.1、试验方法采用环境激励模态试验方法对单立柱广告牌的动力特性进行测试。

在环境激励模态试验的信号分析中, 只利用输出的响应信号, 也就是说, 仅仅利用输出来识别系统参数。

由于脉动源为环境随机激励, 它的频谱较平坦, 因此, 可近似为有限带宽白噪声, 所以, 由响应谱的峰值就可得到结构物的固有频率。

此外可用输出测量值间的相位来识别结构的振型，模态阻尼比可用输出响应谱数据进行半功率带宽法估计。

桥梁承载能力评定—桥梁动载试验

数据后处理
阻尼参数可采用波形分析法、半功率带宽法或模态分析法。波形分析法只适合单一频率的自振信号，多阶自振信号叠加
的波形应首先分离为单一频率的自振信号。
ν
1 mT
ln
D
v
yn ynm 1 ln
y'n y'nm
yn
y'n
2m ynm y'nm
mT T
t'n
t'n+ 1
tn
tn+ 1
tn+ m
（2）动力响应参数测试方法：动力响应参数测试采用跑车、跳车、刹车激励，运用动态应变采集仪，采用应变式位移计、应变片分别测定控制截面的动挠度响应和动应变响应。
3、数据后处理
动载数据后处理通过对采集的动态测试信号进行检查和数据质量评判，剔除异常数据、加窗和趋势项、数字滤波等必要的后处理，舍弃噪声大、时程曲线畸变的样本或数据段，应保证经过处理后的信号客观真实，不得使有效信号受到抑制或产生畸变，确保用于分析计算的样本数据真实可靠，数据质量满足结构性能评价的要求。
一辆加载试验车以20km/h在指定位置刹车
用1辆静载试验加载车的后轮在指定位置从三角形垫木（长，高15cm）突然下落
3、测点布置
将动态拾振器布置在试验桥跨的跨中防撞栏内边缘，识别桥梁在自然环境下的自振特性。选择第3跨跨中截面布置动应变和动挠度测点，测试主梁
在试验车跑车、跳车、刹车工况下的动力响应。
汽车荷载等级
公路—I级
设计速度
80km/h
2、测试工况
序号 1 2
工况内容脉动测试 10km/h跑车
检测内容振动速度动挠度、动应变

桥梁荷载试验

桥梁荷载试验1检测目的及方法1.1检测目的各桥梁检查及荷载试验的主要目的如下：（1）通过桥梁检查，找出结构维修加固后是否仍存在缺陷、损伤及病害，从结构受力和使用性能的角度分析这些病害产生的原因，掌握结构的实际工作状况，评定桥梁技术状况等级。

（2）通过静载试验，测试结构主要受力构件在静荷载作用下的受力性能，掌握桥梁结构的实际工作状况，判断结构受力是否正常及是否满足设计要求。

（3）通过动载试验，测试结构在动力荷载作用下的响应，掌握桥梁结构的主要动力性能和动力特性，从整体上了解结构的工作状态。

（4）通过以上工作，掌握桥梁的整体工作状态，对桥梁结构在运营过程中的安全性做出综合评价，并对存在隐患的部位进行分析，提出桥梁结构处理的初步意见。

同时也为桥梁后续的养护、维修提供指导，保证桥梁结构的长期安全运营。

1.2桥梁检测的基本思路和方法桥梁检测的基本思路为：对全桥进行详细检查→对桥梁原有病害部位进行重点复查，判断病害的发展情况，并在此基础上检查结构有无出现新的病害→桥梁无损检测→计算分析→桥梁荷载试验→综合评估。

具体工作流程图如2-3-1 所示图 2-3-1 工作流程图1.3 设备选型及准备对荷载试验设备进行状态确认，保证设备工作正常，满足测试要求，准备应变计粘结剂、标签等耗材2桥梁结构检算及承载能力荷载试验2.1桥梁结构检算桥梁结构检算的目的是对桥梁结构当前状态的形成过程与内力状态进行计算和反演分析，查明桥梁结构的薄弱环节和不利影响因素，提出相应的处治措施与对策，确保桥梁结构的安全运营。

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011），对混凝土桥承载能力极限状态的计算评定应根据桥梁检测结果，采用引入检算系数、截面折减系数的方法进行修正计算。

配筋混凝土桥梁结构承载能力极限状态，采用式（4.1.1 ）进行计算评定：0S R（f d, c ,a dc , s , a ds ）Z2 （1 e）（4.1.1）式中：0 ——结构的重要性系数；S——荷载效应函数；R ——抗力相应函数；f d ——材料强度设计值；a ds ——构件钢筋几何参数值；Z2 ——承载能力检算系数；e——承载能力恶化系数；c——配筋混凝土结构的截面折减系数；s ——钢筋截面的折减系数。

地脉动测试技术讲解

前言工程抗震设计是地震区建筑物设计中的重要内容,通常除了测试场地土剪切波速,进行场地土类型划分、场地类别划分、场地地震反应分析外,测试场地脉动卓越周期也是一项重要工作。

场地脉动卓越周期的测试除了防止特殊的地震效应发生,避免拟建建筑物自振周期与场地脉动卓越周期一致或接近,在地震发生时,地基与建筑物产生共振或类共振；还可依据场地脉动卓越周期作为工程抗震中场地土类型划分、场地类别划分的标准,以及估算地震动峰值加速度。

因此, 从地脉动出发研究地基土层构造与地脉动卓越周期的关系以及不同场地类别的卓越周期特征, 以便对地基土层场地准确评价,以及有针对性地选用基础结构与埋深等方面都具有重要的理论及现实意义。

1 地脉动简介在一般情况下,任何时刻在地球表面的任何地点,都可以用高灵敏度的仪器观测到非地震引起的一种振幅很小的微弱震动噪声,其位移一般只有几微米到几十微米,把这种人体难以察觉到的微小振动称为地脉动。

地脉动是由场地周围自然震源(风、海浪等) 和人工震源(机器振动源、交通工具等) 所产生, 是地面的一种稳定的非重复性随机波动。

通常情况下地脉动具有频率低、振幅小等特点。

从地震观测的角度,按周期长短把地脉动分为两类:一是短周期地脉动;二是长周期地脉动,长短周期地脉动有如下区别:(1) 常时微动。

为短周期地微动,一般为0. 1～1 s ,波长较短,是地微动信号中反映场地土动态特性的成分,主要是近距离的人类活动、交通运输、机械振动等人工振动源引起的。

在理论上可用横波在土层中的多层反射理论解释。

(2) 脉动。

为中长周期地微动,一般为1 s至几十秒,波长较长,是地微动中反映振源特性的分量,主要是由海浪、风雨、气候、雷电、火山、地震等自然现象变化引起的,由较远距离的振源或海洋波浪、大气环流及地球深部构造运动激发,可利用它研究地震、台风、火山及地球内部的其它运动,理论上可用面波传播特征解释。

相对于常时微动而言,是一短期内的振动现象,故称之为“脉动”。

结构动力特性测试方法及原理

一.概述每个结构都有自己的动力特性，惯称自振特性。

了解结构的动力特性是进行结构抗震设计和结构损伤检测的重要步骤。

目前，在结构地震反应分析中，广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法，但需要以确定结构的动力特性为前提。

n个自由度的结构体系的振动方程如下：M y(t) C y(t) K y(t) p(t)式中M、C、K分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，均为n维矩阵；p(t)为外部作用力的n维随机过程列阵；y(t) 为位移响应的n维随机过程列阵；y(t)为速度响应的n维随机过程列阵；y(t)为加速度响应的n维随机过程列阵。

表征结构动力特性的主要参数是结构的自振频率 f (其倒数即自振周期T)、振型Y(i)和阻尼比_：这些数值在结构动力计算中经常用到。

任何结构都可看作是由刚度、质量、阻尼矩阵（统称结构参数）构成的动力学系统，结构一旦出现破损，结构参数也随之变化，从而导致系统频响函数和模态参数的改变，这种改变可视为结构破损发生的标志。

这样，可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损，进而提岀修复方案，现代发展起来的“结构破损诊断” 技术就是这样一种方法。

其最大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源，诊断过程不影响结构的正常使用，能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。

从传感器测试设备到相应的信号处理软件，振动模态测量方法已有几十年发展历史，积累了丰富的经验，振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。

随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高，结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测，并可得到比较精确的结构动态特性（如频响函数、模态参数等）。

目前，许多国家在一些已建和在建桥梁上进行该方面有益的尝试。

测量结构物自振特性的方法很多，目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法和自由振动法。

稳态正弦激振法是给结构以一定的稳态正弦激励力，通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型和对应的阻尼比。

振动测试技术作业

简支梁振动系统动态特性测试姓名：汪亚彬学号：0214134班级：土木工程（3）班课程：振动测试技术2015年7月21日一、振动测试概述1、振动的分类及描述答: 1、在振动理论中，把物体的振动按自由度分，可分为：单自由度振动、多自由度振动、无限自由度振动；2、按激励类型分，可分为：自由振动、受迫振动、自激振动、固有振动、参数振动；3、从振动特性看，可分为：线性振动和非线性振动；4、按信息与数据的形式分，可分为：确定性振动及随机振动两大类。

其中确定性振动按响应持续时间，又可分为:瞬态振动、稳态振动；按响应的周期性可分为：周期振动及非周期振动两类；周期振动可用数学表达式 )((nT t y t y +=）表示，它还可以进一步分为简谐振动及复杂周期振动两类；非周期振动又可分为准周期振动及瞬变振动两类。

一、确定性振动1、简谐振动简谐振动是一种最简单、最基本的振动形式，其时变函数为sin()(A t y =)2sin()00ϕπϕ+=+ft A wt式中：A ----振幅；w ----圆频率，单位：弧度/秒（rad/s ）；f ----频率，单位：赫兹（Hz ）；0ϕ----相对于时间原点的初相角，单位：弧度（rad ）;)(t y ----为t 时刻的瞬时幅值。

2、复杂周期振动复杂周期振动可用如下的周期性时变函数表示),()(nT t y t y ±= =n 1，2，3···，它由与基波成为整倍数的波形所组成。

或者，复杂周期振动是由静态分量0y 项与无穷多个振幅、初相角不相同、频率与基频称整数倍的间谐波分量叠加而成，当然其中有些项的幅值可以为零。

3、准周期振动如果若干个频率不成比例关系的简谐振动叠加在一起，合成后的振动不呈现周期性，称为准周期振动。

例如：)7s i n ()5s i n ()s i n ()(332211ϕϕϕ+++++=t y t y t y t y所表示的振动，表现在时程曲线不呈现周期性。

《建筑结构检测》动载实验-文档资料

第七章动载检测
对于那些在实际使用中直接承受移动荷载或经常性振动的结构或构件，除了基本的静载检测以外，常常须要作动载检测。因为动荷载产生的动力效应有时远远大于相应的静力效应，甚至一个不太大的动荷载能使结构遭受严重破坏。近年来，随着我国高层建筑物的增多和国防建设的需要、以及西南水电开发的进行，有关建筑物抗震抗爆研究的动载检测就显得愈来愈重要了。
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测试时，将起振机牢固地安装在结构物上，整体建筑物沿水平方向激振，梁、板等构件沿垂直方向激振。在共振频率附近逐渐调节起振机的频率，同时记录下结构的振幅，就可以作出频率振幅关系曲线(共振曲线)，如图所示。
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在共振曲线上，从纵坐标最大值ymax的0.707倍处作一水平线与共振曲线相交于A、B两点，其对应的横坐标记为 ' 1 与 '' 1 ，则有阻尼系数:
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(2)波形分析法在正常生产的情况下实测建筑物的振动波形图，然后对波形图进行分析，按照不同振源将会引起规律不同的强迫振动这一特点，间接判断出合成振动是由哪些频率成分组成的，哪一种频率成分具有较大的幅值，从而判断哪一种振源是主振源。 2、振源动力特性测试对于地震、风力、海浪力等特殊的动荷载．可以利用已有的长期观测资料分析其特性。这种分析具有一定的代表性和概括性，但是要充分考虑到这种由统计资料分析出的平均结果可能与要解决的具体工程问题不相适合，具体问题要作具体的分析。
a r ln eln n 2 a 1 n
TБайду номын сангаас
an 2 a.对数衰减率平均 ln k ank
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an 2 平均 ln k ank
式中an+k为第n+k个波的振幅。

结构动力特性分析

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第四节整体结构的动力性能
一、周期与阻尼二、内力重分布与变形集中三、双向地震作用四、扭转反应
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一、周期与阻尼
• 对建筑物进行大规模的自振特性的观测，积累了数以千计的试验数据，得到经验公式，按我国试验数据总结的常见结构基本周期计算公式。
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一、周期与阻尼
• 结构自振周期的大小与结构的变形阶段密切相关。上述经验结果一般是指在弹性变形状态下的值。在非线性变形状态下，结构自振周期是一个变量。
• 带构造柱多层砖房试验结果说明，开裂后，结构第一频率下降约一半，相当于结构刚度降低4倍；开裂后，较高振型振动所消耗能量显著增加。
一、钢筋混凝土构件
1、受弯构件； 2、压弯构件； 3、受扭构件； 4、梁-柱节点； 5、剪力墙；
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1、受弯构件
• 受弯构件：受弯构件是指没有轴力影响，且以弯矩作用为主的梁式构件。
• 在循环往复荷载下的破坏属于纤维性破坏，即受拉钢筋超过屈服应力后受压钢筋压曲而破坏，因此，构件具有较大的延性。
一、自振特性试验
自振特性试验以获取或确定结构的自振周期、振型和阻尼为目的。
实用的方法通常有三种： 1、自由振动法 2、共振法 3、脉动法。
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1、自由振动法
动力特性测定
• 自由振动法利用阻尼振动衰减原理求取自振特性。
• 该法借助一定的张拉释放装置或反冲激振器使结构在一定的初位移（或初速度）状态下开始自由衰减振动，通过记录振动衰减曲线，便可利用动力学理论求出自振周期。

铁路连续弯梁桥自振特性试验的环境随机激振法

等．两种方法由于首先通过模态试验获得频响函后
立特征方程，求解出特征对后再估算各阶模态参数．设一个Ｎ自由度粘性阻尼系统，运动微分方其
程为
＋＋麟一０（）１
数，然后再进行逆傅里叶变换得到单位脉冲响应，所
在弯箱梁桥动力特性试验中，然可借助一定虽的测试手段ｉ量输入载荷谱，相当不稳定且没有贝４但
级公路及城市立交桥的修建越来越多．弯梁桥具有很好的适应线路走向能力，不用因为跨越一处障碍而改变整个线路，从而节省大量的人力和物力．于对新建的桥梁，尤其是弯箱梁桥，通过现场桥梁静、动载试验，可评定其设计与施工质量，确定工程的可靠
识别模态参数的方法主要分为频率域法和时问域法两大类．频率域法利用模态试验得到的频响函数值作为已知数据，中识别所需要的模态参数数从
据．间域法利用结构的自由振动响应、冲响应或时脉随机激励响应作为已知数据，中识别得到所需要从的模态参数．中有利用自由振动响应数据的Ｉ其ＴＤ法、用随机激励响应数据的时序分析法（Ｉ利Ａ法）利用单位脉冲响应数据的复指数法和多参考法、
以它们兼有频域法及时域法两者的特点［］传统的２．。
式中：，Ｋ均为Ｎ ×Ｎ阶方阵，，，ＭＣ，ｘ均为Ｎ维
列向量．
通过测定结构的频率响应函数（Ｒ）ＦＦ来识别模态参数的频域法，由于试验所需设备复杂，激振信号难且