941B速度传感器
高层建筑爆破中爆破与塌落振动对比分析
4结论桥梁使用铅芯橡胶支座后，桥梁顺桥向和横桥向各墩墩底的剪力和弯矩均有所减小，增加了桥梁的安全性；桥梁顺桥向和横桥向梁端位移也有所减小，不但可以减小由于位移过大引起的结构内力的影响，而且有利于防止落梁的发生，还可以节省伸缩装置的尺寸；桥梁顺桥向和横桥向各墩的墩顶位移均有所减小，减小了结构P-Δ效应的影响。
●【参考文献】[1]李卫华.对高烈度区大跨径桥梁减隔震设计的探讨[J].交通建设与管理，2008,19（1）：116-117.[2]范立础,王志强.桥梁减隔震设计[M].北京：人民交通出版社，2001.[3]高亮亮,商耀兆.铅芯橡胶支座高墩铁路简支梁桥减隔震特性的研究[J].铁道建筑,2008,05：7-10.[4]武田寿一.建筑物隔震防振与控振[M].北京：中国建筑工业出版社,1997.高层建筑爆破中爆破与塌落振动对比分析徐长琦（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）【摘要】为分析城市建（构）筑物爆破拆除时爆破振动和塌落振动的特征及对周边建筑物的影响，本文以某二十层高楼和某十二层高楼为研究对象，结合两个工程爆破实例对地面振动进行了实时监测，并从监测数据从爆破振动和塌落振动两方面进行了对比。
分析结果表明：爆破拆除过程中塌落振动对周边建筑物的影响比爆破振动的更大、频率更低；振动速度的三个方向分量中，竖向分量更剧烈、衰减更快；在沿建筑倒塌方向布设减振措施能降低爆破塌落振动峰值。
【关键词】高层建筑；爆破振动；塌落振动1前言目前，在城市改建、扩建的过程中，建（构）筑物的拆除已成为全球建筑行业和爆破界的热门话题[1]，大量实践工程经验表明，爆破拆除建筑物是切实可行的首要选择方案[2]。
相较传统拆除方法（重力锤冲击拆除法、机械臂拆除法、静态膨胀剂破碎法等），控制爆破拆除法具有施工周期短、工程造价低等优势，但由于现阶段城市爆破面临的问题较多：一方面是爆破规模较大，施工组织难度高；二是当前城市闹市区拆除空间狭窄，周边环境日益复杂，施工过程中爆破振动和塌落振动对周边场地及建筑物的影响问题。
无线加速度节G102使用手册
G102无线加速度节点使用手册北京必创科技有限公司2008年引言G102无线加速度节点是一种新型的数据采集系统，该系统基于802.15.4协议，可以自组织形成星型、线型和网状网等多种网络拓扑结构。
G102无线加速度节点使用简单方便，外接超低频测振仪，无线数字信号传输方式消除了长电缆传输带来的噪声干扰，整个测量系统具有极高的测量精度和抗干扰能力。
无线传感器节点可以组成庞大的无线传感器网络，支持上千个测点同时进行大型结构试验。
节点结构紧凑，体积小巧，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块组成，封装在Ryton PPS 塑料外壳内。
节点内置三相加速度传感器，支持10G加速度测量。
采集的数据既可以实时无线传输至计算机，也可以存储在节点内置的2M 数据存储器，保证了采集数据的准确性。
节点的空中传输速率可以达到250K BPS，有效室外通讯距离可达100m。
节点设计有专门的电源管理软硬件，在实时不间断传输情况下，节点功耗仅25mA，使用内置的可充电电池，可连续测量十几个小时。
G102无线加速度节点介绍一. 外观介绍：接线端子的定义如下表：二. 外部接口描述2.1 电源开关打开电源，在模块电源关闭的情况下，按下电源开关，直到运行指示灯黄色灯亮，松开电源开关即可；关闭电源，在模块打开的情况下，按下电源开关，直到运行指示灯黄色灯亮，此时继续按住电源开关，直到黄色灯变灭。
2.2 运行指示灯运行指示灯即可指示电源状态也可指示充电状态，其各个状态的指示如下表：2.3 连接指示灯连接指示灯指示的是网络的通信状况，其状态的指示如下表：2.4 外接电源/充电器插孔外接电源/充电器插孔使该模块可以使用外部电源供电或者为内部的锂电池充电，外接电源的电压范围是：4.5V～12V三. 外接传感器参数设置G102无线加速度节点外接超低频测振仪，以型号941B型超低频测振仪为例，它采用无源闭环伺服技术，设有加速度、小速度、中速度和大速度四档，每档有相应的输出灵敏度，参考说明书，例如：当选用需要的档位时，根据所选档位，将对应的灵敏度值的倒数填入用户K 值内，并对通道进行清零操作。
铁路简支梁桥动力响应数值分析与实测验证
铁路简支梁桥动力响应数值分析与实测验证张一鸣;王飞球;金顺利;谢以顺;王浩【摘要】以某铁路简支梁桥为工程背景,基于有限元软件ANSYS实现了列车荷载作用下简支梁桥自振特性分析与动力响应计算,并利用现场实测加速度响应对有限元计算结果进行了验证.基于验证后的有限元模型,研究了跨径、车速及车重等关键因素对铁路简支梁桥动力响应的影响,采用移动荷载模型分析该简支梁桥在列车荷载作用下的动力响应.结果表明:简支梁桥自振频率及加速度特征值与有限元计算值总体上吻合较好,但由于现场实测存在多种环境因素干扰,局部对比结果存在差异;有限元计算的加速度平均值大于现场实测值,但幅值相差不大且都呈周期性变化;桥梁1阶及3阶自振频率的实测值与有限元计算值较为接近;跨径、车速及车重等关键因素均对桥梁动力响应产生一定影响,随着列车车速的提高,简支梁桥动力响应明显增加,列车驶离桥梁后,桥梁自由振动的振幅随车速的提高显著增大;简支梁桥跨径与车重均对跨中截面挠度影响显著,在设计过程中应予以重视;所得结论可为铁路桥梁的动力性能评价提供参考.【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2019(036)004【总页数】7页(P87-93)【关键词】铁路桥梁;简支梁桥;动力响应;现场实测;数值计算【作者】张一鸣;王飞球;金顺利;谢以顺;王浩【作者单位】东南大学土木工程学院 ,江苏南京 210096;中铁二十四局集团有限公司 ,上海 200071;中铁二十四局集团有限公司 ,上海 200071;东南大学土木工程学院 ,江苏南京 210096;中铁二十四局集团有限公司 ,上海 200071;东南大学土木工程学院 ,江苏南京 210096【正文语种】中文【中图分类】U240 引言近年来，中国铁路建设发展迅猛。
随着列车行车速度的不断提高及荷载的逐渐加重，列车经过桥梁时所引起的桥梁振动随之增加，将会对行车安全性、平稳性和乘车舒适性造成不同程度的影响。
铁路大跨度矮塔斜拉桥荷载试验研究
铁路大跨度矮塔斜拉桥荷载试验研究发布时间：2022-11-13T07:09:28.388Z 来源：《工程建设标准化》2022年第13期7月作者：徐斌[导读] 新建阿勒泰至富蕴至准东铁路位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区及昌吉地区境内徐斌中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司哈密铁路建设指挥部新疆 839000摘要：新建阿勒泰至富蕴至准东铁路位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区及昌吉地区境内，线路长约420.4km，其中新建喀腊塑克水库特大桥主桥为跨径（140+270+140）m的双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥，为国内主桥跨度最大的铁路矮塔斜拉桥。
基于静、动力荷载试验，测试结构控制截面的应变、挠度，典型拉索的索力增量，以及主桥的模态和动力系数，并将实测结果与有限元计算值进行对比分析，以评估该桥梁的承载能力及实际工作状态，验证大跨度矮塔斜拉桥在铁路桥梁中的适用性。
结果表明：应变校验系数介于0.54～0.97之间，残余应变率介于0%～16%之间；实测挠度均小于计算值；索力增量校验系数介于0.57～0.76之间；实测最低阶自振频率为0.550Hz，均大于计算频率；实测阻尼比介于2.23%～3.63%之间；实测动力系数最大值为1.03，小于设计值。
试验结果验证了该桥梁的强度、刚度及行车响应满足设计及规范要求；验证了该桥梁工作性能满足列车安全运营要求；验证了大跨度矮塔斜拉桥适用于铁路桥梁建设。
关键词：矮塔斜拉桥；荷载试验；结构校验系数；使用性能评估1 概述喀腊塑克水库特大桥主桥为双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥[1]，跨径布置为（140+270+140）m，主桥立面图如图1所示。
主桥梁体采用变高箱梁，梁体下缘按1.8次抛物线变化；箱梁顶宽9.0m，底宽8.5m，采用单箱单室直腹板箱形截面。
斜拉索采用双索面扇形布置，全桥设置56对共112根拉索。
桥塔采用钻石型结构，高度为桥面以上38m，截面为7.0m（纵向）×3.0m（横向）的矩形。
Series 641B 气速传感器技术参考手册说明书
Series 641B Air Velocity TransmitterSpecifications - Installation and Operating InstructionsBulletin E-66-BThe Series 641B Air Velocity Transmitter uses a heated mass flow sensor technology. It has 4 user selectable ranges from 250 FPM to 2000 FPM with corresponding metric ranges of 1.25 MPS to 10 MPS. The 641B provides an isolated 4-20 mA output proportional to the velocity.INSTALLATIONLocation: Select a location where the temperature will be within 32 to 140°F (0 to 60°C). The transmitter may be located any distance from the receiver provided that the total loop resistance does not exceed 600 Ω. The probe should be located where conditions are representative of the overall environment being monitored. Avoid locations where turbulence, stagnation, or rapidly fluctuating velocities or temperatures are present as these conditions may affect the readings. The filter setting may be used to average velocity readings in turbulent conditions.Position: The transmitter is not position sensitive and may be mounted in any orientation.Mounting: The 641B should be connected to conduit or other connection means with the 1/2˝ NPT conduit connection. Ensure connection is installed properly so that dust and debris can not enter housing.Airflow: The 641B is intended for use with dry air. Dust accumulation on sensor may impair the velocity measurement and will require probe cleaning.See maintenance section for additional cleaning details.Note: Where conduit connections are not made, a 1/2˝ NPT cable seal should be used to prevent contaminants from entering the case. Where conduit connections are made, make sure that any possible condensation within the conduit will not flow into the transmitter housing.ELECTRICAL CONNECTIONThe 641B has been designed for easy and flexible connection to power and loop receivers. Electrical connection is made inside the body of the device with a “Euro” style terminal block. The device features a current loop that is fully isolated from the power source. The current loop has an internal 24 V isolated supply so no external loop power is required. With full isolation, loop grounding is not a concern. The input power requirements are also very flexible. The device may be powered from either an AC or DC power source.3 or 4-wire connectionDo notexceed the specified supply voltage rating. Permanent damage not covered by the warranty may result. Do not use an external power source on the current loop connection.POWER SUPPLY AC OR DC RECEIVER4-WIRE 3-WIRERECEIVER NEGATIVECOMMONRECEIVERDC SUPPLY ONLY (EITHER POLARITY)3-WIRERECEIVER POSITIVECOMMONRECEIVERDC SUPPLY ONLY (EITHER POLARITY)Receiver-Transmitter Connection - The 641B is designed as a three or four wire 4-20 ma device. The current loop output is isolated from the power supply input and provides an internal 24-volt loop supply. With a DC power supply, a three or four-wire connection may be used. Do not use a three-wire connection with an AC power source. In a three-wire connection either power supply wire may be used as the common. The total loop resistance should not exceed 600 Ω.Power Supply Connection - The power supply may be either AC or DC. The DC power may be from 12 to 35 Volts. The power connection is not polarity sensitive so the positive and negative connections may be made to either power terminal. The AC connection may be from 10-16 VAC RMS. Do not exceed 20 VAC. When selecting a transformer please note that the specified output for transformers is at some specified current. With a load current less than the specified current transformer output may be significantly higher than the specified voltage. Transformers with secondary voltages of 10 to 16 VAC are recommended.Wire Type and Length - The wire selection for an installation is often overlooked or neglected and may contribute to improper or even intermittent operation. In all cases ensure that the connection meets all applicable national and local electrical codes. Although the 4-20 mA current loop systems are relatively immune to wire or wiring related problems, selection of the wire for some installations will be an important factor in ensuring satisfactory system operation. Twisted conductors will usually be immune to most stray electric and magnetic fields and to some extent electromagnetic fields, such as interference from RF transmitters. With twisted pair wiring the current loop and the power connections should be separate pairs. Avoid using flat or ribbon cable that has no regular conductor twist. Where interference is possible, it is recommended that shielded wire be used. The shield must not be used as one of the conductors and should be connected to ground at only one end, generally at the power supply. Similarly, if the installation uses conduit, the conduit should be connected to protective ground as specified by the applicable code and the signal wiring must not be connected to the conduit at more than one point or as specified by the code. The maximum length of wire connecting the transmitter and receiver is a function of the wire resistance and receiver resistance. The total loop resistance must not exceed 600 Ω, including the receiver resistance and wire resistance. The power supply connection must be designed so that the worst case voltage drop due to wire resistance will not cause the power supply voltage at the transmitter to drop below the specified value. Provided the power supply voltage is maintained within the specified voltage range, the 641B is not affected by variations in power supply voltage.Do not use a receiver with an internal power supply or use an external supply in the current loop. The current loop is powered from within the 641B. Connecting an external supply to the currentloop may destroy the transmitter. Using an external supply voids the warranty.Do not use transformers with a secondary voltage rating greater than 16 VAC RMS.Range SelectionThe range selection allows you to select one of four ranges in either feet per minute (FPM) or meters per second (MPS).Ranges:FPM: 250, 500, 1000, 2000MPS: 1.25, 2.5, 5, 10Select the RANGE indicator by pressing ENTER when the RANGE LED indicator is illuminated. The A,B,C LED indicators will display which range setting is currently active. Press ENTER to enable adjustment. Turn the ADJUST until the desired range indication is achieved. If you want to discard the adjustment press SELECT. If you want to save the range press and hold ENTER. The RANGE LED will blink at a faster rate for about 2.5 seconds then all of the LEDs will flash indicating the value was saved.The range setting is displayed with the LED indicators. The function of these indicators is summarized on the control label inside the unit. The following table summarizes the indicator status for each range setting. Span SettingThe 641B has been calibrated for standard sea level conditions. As a mass flow device it will always read the air velocity for standard conditions. Density changes due to barometric or absolute pressure are not corrected automatically. The span setting allows correction for altitude or other static pressure conditions that affect the density of the process air. This parameter allows for a ±50% adjustment in the span value.To make the span adjustment you will need to know either the absolute static pressure or the corrected velocity of the process air. Set the air velocity to a known value, ideally about 3/4 of the full-scale range value. Press SELECT until the SPAN LED indicator is illuminated then press ENTER. The SPAN LED will begin to blink. Adjust the control for the desired velocity then press and hold the ENTER button until all of the LED’s flash, indicating the new value was saved. If you know the absolute static pressure you can compute the corrected velocity using the following equation:V cor = V rdgWhere:P0 is the standard pressure of 29.9 in Hg or 760 mm Hg.PA is the absolute pressure reading Vrdg is the indicated velocity Vcor is the corrected velocity4 mA SettingTo make this setting you will need a milliammeter connected in the current loop. Press SELECT until the 4 mA LED indicator is illuminated then press ENTER. The milliammeter will now read approximately 4.0 mA. Adjust the control for a 4.0 mA reading on the milliammeter. Press and hold ENTER to save the new setting. Pressing SELECT before pressing ENTER will restore the previous calibration value.20 mA SettingWith the milliammeter connected in the current loop, press SELECT until the 20-mA LED indicator is illuminated. Press ENTER to begin adjustment of the 20-mA set point. The 20 mA LED will now be blinking. Adjust the control until the milliammeter reads 20.0 mA. Press and hold ENTER to save the new setting. Pressing SELECT before pressing ENTER will restore the previous calibration value.Restoring Factory Default SettingsThe 4 mA, 20 mA, and Range settings override factory default values. To restore these to the factory default settings, start with the unit in the RUN mode. Press and hold the ENTER button. The RUN LED indicator will begin to blink. After about 2.5 seconds all LED indicators will flash indicating the factory settings have been restored. Range and Filter settings are not affected by this operation. If you are unsure whether any have been altered, press the SELECT button six times to sequence through all settings. When you return to the RUN mode, the RUN LED indicator will blink several times if either the 4 mA, 20 mA, or span settings have been changed. The RUN LED will otherwise remain on.MAINTENANCEIn general the 641B should require very little maintenance. In some installations dust may accumulate on the sensor over time. This can be removed by carefully brushing the probe with a small camel hairbrush. A jet of air may also dislodge the accumulated buildup. Technical grade denatured or isopropyl alcohol may be used where the dust accumulation does not respond to brushing. Always disconnect the power when performing a cleaning operation.Aside from the adjustments described above, the 641B cannot be field calibrated. Because of specialized computer instrumentation required, these units must be returned to Dwyer Instruments for factory calibration.TRANSMITTER SETUPThe 641B has been designed for easy setup. It has five configuration parameters that may be adjusted by the user. These parameters are Output Filter, Range (In English or Metric), span, 4 mA set-point and 20 mA set-point. All of these may be adjusted at any time in the field. These adjustments may also be easily returned to factory default.A set of controls and indicators are provided within the unit consisting of the select button, enter button, adjustment control, and six LED indicators. When operating normally, only the RUN LED indicator will be illuminated. During the setup operation the LED indicators will indicate the parameter selected, when it is being adjusted, and status of the adjustment process. If the unit is left in the setup mode for several minutes without any activity it will return to the normal operating mode.Two buttons and a potentiometer control the setup process.The SELECT button is used to scroll between the setup parameters.The ENTER button allows access to each parameter for adjustment.The ADJUST potentiometer is used to change the value of the parameters.Holding the ENTER button for 2.5 seconds saves the new parameter value.Making AdjustmentsThe adjustment process has three steps: select the parameter, adjust the parameter, save the new value. These are described in the following steps. 1. Select the Parameter: Each time the SELECT button is pressed the LEDindicator will advance to the next parameter. When the last parameter, SPAN, is selected, the next time the SELECT is pressed the unit will return to RUN mode. Press the SELECT button until the LED indicator illuminates the desiredparameter. Press ENTER. The selected indicator will begin to blink, showing the parameter may now be adjusted. If the unit is left in the setup mode, after severalminutes it will reset to the operate mode.2. Adjust the Parameter: Turn the ADJUST potentiometer until the desired setting is made. This may be adjusted using a small screwdriver or similar tool. Be careful not to force the control past its stops or damage will result.3. Save the Parameter: To save the new parameter press and hold the ENTER button. The LED indicator will begin to flash at a faster rate. After about 2.5 seconds all of the LED indicators will flash when the parameter is saved. Ifyou do not want to save the parameter press the SELECT button without entering the parameter. The adjusted value will be discarded and next LED indicator willbe illuminated.Adjusting the Output FilterThe output filter may be adjusted to smooth the readings when measuring turbulent flow. The time constant may be adjusted from 0.5 seconds to 15 seconds. To adjust the filter time constant, select the FILTER indicator. Press ENTER to enable adjustment. Turn the ADJUST until the desired amount of damping is achieved. To save the value press and hold the ENTER button until the LED indicators all flash, indicating the value was saved. To discard the adjustment press SELECT before pressing the ENTERbutton.Interior label diagramPrinted in U.S.A. 10/19FR# 443205-20 Rev. 1©Copyright 2019 Dwyer Instruments, Inc.P oP A。
大跨度斜拉桥下击暴流风致振动响应实测
大跨度斜拉桥下击暴流风致振动响应实测刘志文1，2†，李书琼1，4，刘勇3，许映梅3，陈政清1，2（1.风工程与桥梁工程湖南省重点实验室（湖南大学），湖南长沙410082；2.湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082；3.江苏苏通大桥有限责任公司，江苏南通226001;4.中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063）摘要：以苏通长江公路大桥为工程背景，针对该桥风致振动响应监测系统实测的一次下击暴流风与桥梁结构振动加速度响应实测数据，对该桥在一次雷暴天气下风速、风向及主梁振动响应进行研究.首先，对桥位处下击暴流实测风速、风向数据进行分析，获得了该桥主梁跨中、桥塔塔顶处下击暴流风的时变平均风与脉动风特性；然后，对下击暴流作用下主梁风致振动加速度响应数据进行分析.结果表明：在下击暴流作用下，该桥主梁与塔顶高度处风速发生了明显突变，持续时间约为10~24min ；主跨跨中主梁外侧边缘处下游、上游侧最大瞬时风速分别为32.4m/s 和27.3m/s ，南、北桥塔塔顶高度处最大瞬时风速分别达60.5m/s 和62.9m/s.主梁高度处30s 时距湍流度约0.048~0.32，10min 时距湍流度约0.43~0.51；主梁下游与北塔处折减脉动风速符合高斯特性，其功率谱与Burlando 等学者的实测结果吻合较好.主梁跨中附近（即NJ26D 、NJ32D 拉索锚固处）发生了较为明显的短时竖向与横桥向振动，相应加速度响应幅值分别为0.25m/s 2和0.10m/s 2，对应位移幅值分别为0.12m 与0.03m ；主梁竖向振动响应明显大于横桥向振动响应，主梁竖向振动主频为0.183Hz ，与主梁全桥一阶正对称竖弯振型频率0.174Hz 接近；横桥向振动主频为0.117Hz ，与主梁全桥一阶正对称侧弯振型频率0.0975Hz 接近.关键词：大跨度斜拉桥；下击暴流；风特性；主梁风致振动；现场实测中图分类号：U446.2文献标志码：AField Measurement of Wind-induced Vibration Responseof Long-span Cable-stayed Bridge under DownburstLIU Zhiwen 1，2†，LI Shuqiong 1，4，LIU Yong 3，XU Yingmei 3，CHEN Zhengqing 1，2（1.Hunan Provincial Key Laboratory for Wind Engineering &Bridge Engineering （Hunan University ），Changsha 410082，China;2.College of Civil Engineering ，Hunan University ，Changsha 410082，China;3.Jiangsu Sutong Bridge Co ，Ltd ，Nantong 226001，China ；4.China Railway Siyuan Survey and Design Group Co ，Ltd ，Wuhan 430063，China ）Abstract ：Taking Sutong Yangtze River Highway Bridge (STB)as an engineering background,a downburst wind收稿日期：2020-12-22基金项目：国家自然科学基金资助项目（51778225，51478180），National Natural Science Foundation of China （51778225，51478180）作者简介：刘志文（1975—），男，山西阳高人，湖南大学副教授，工学博士†通信联系人，E-mail ：*****************.cn*第48卷第11期2021年11月湖南大学学报（自然科学版）Journal of Hunan University （Natural Sciences ）Vol.48，No.11Nov.2021DOI ：10.16339/ki.hdxbzkb.2021.11.001文章编号：1674—2974（2021）11—0001—. All Rights Reserved.下击暴流是一种雷暴云中局部强下沉气流在到达地面后产生的直线型大风，在接近地面处风速达到最大，具有突发性、局部性和随机性等特点[1].我国是下击暴流多发国家之一，在全国较大范围内均有发生的可能性[2].下击暴流对工程结构影响较大，可能引起建筑结构、输电线塔、桥梁结构附属设施等破坏[3-5].因此，开展下击暴流风特性及其对工程结构影响的研究具有十分重要的意义.国内外许多学者针对下击暴流风特性及其对结构的影响开展了大量的研究工作，主要工作有现场实测[6-9]、数值模拟[10-12]、风洞试验[13-18]和理论计算[19-22]等.在实测研究方面，Choi [6]在一座高为150m 的塔上设置了5个观测层，对50多次雷暴的风速剖面进行了实测研究.Burlando 等[7]对2012年10月在意大利利沃诺科斯特观测到的一次下击暴流进行了风场特性分析.Solari 等[8]对地中海北部港口6年间发生的277个下击暴流风速记录进行了系统分析，获得了下击暴流风特性.Stengel 等[9]对德国北部的一条输电线路进行实测，观测到悬索塔导线在一次下击暴流下的实测响应，并与有限元模型的时域模拟进行了比较.在数值模拟研究方面，Wood 等[10]进行了基于湍流模型的下击暴流计算流体力学数值模拟，其结果与下击暴流喷射装置试验结果吻合较好.Chay 等[11]采用CFD 数值模拟方法模拟了下击暴流平均风，重点考察了风速随下击暴流成熟和衰减强度的变化规律.刘志文等[12]采用二维数值模拟方法在边界层风洞中设置倾斜平板进行了数值模拟研究，结果表明边界层风洞中设置倾斜平板可有效模拟下击暴流水平风速剖面.在试验研究方面，曹曙阳等[13]在日本宫崎大学大型多风扇主动控制风洞中实现了雷暴冲击风模拟.Jesson 等[14]为研究建筑结构在下击暴流瞬态气流作用下的压力分布，研发了下击暴流瞬态风场模拟试验装置，其试验结果表明采用该装置模拟的瞬态风速时程与实测下击暴流瞬态风速时程吻合较好.Aboutabikh 等[15]设计并制造了两层带叶片的百叶窗下击暴流模拟试验装置，在风洞中模拟了and the vibration acceleration responses of the bridge structure were monitored based on the wind-induced vibration response monitoring system of the bridge.Furthermore,the wind speed and direction,vibration responses of the main girder under the thunderstorm were investigated.Firstly,the measured wind speed and wind direction data of the downburst wind at the bridge site were analyzed,the time-varying mean wind and fluctuating wind characteristics ofthe downburst at the mid-span of the main girder and the pylon tops were obtained.Then,the wind-induced vibration acceleration responses of the main girder under the downburst were analyzed.The research results show that the windspeeds at the main girder level and the pylon tops of the STB changes abruptly under downburst,which lasts approxi -mately 10~24minutes.The maximum instantaneous wind speeds at the leeward and windward side of the main girder in the middle of the main span of STB are 32.4m/s and 27.3m/s,respectively.Meanwhile,the maximum instantaneous wind speeds at the south and north pylon tops are 60.5m/s and 62.9m/s,respectively.The turbulence intensity for a time interval of 30s at the main girder level is about 0.048~0.32,and the turbulence intensity for a time interval of 10minutes is about 0.43~0.51.The reduced fluctuating wind speed at the downstream of the main girder and the north pylon conforms to Gaussian characteristics,and its power spectrum is in good agreement with the field measurement results by Burlando and other scholars.Obvious short-term vertical and horizontal vibration occurred near the middle of the main girder (that is,the anchorage of NJ26D and NJ32D cables),and the corresponding acceleration response amplitudes were 0.25m/s 2and 0.10m/s 2,corresponding to the displacement amplitudes of 0.12m and 0.03m,respec -tively.The vertical vibration response of the main girder is obviously larger than the transverse vibration response.The predominant frequency of vertical vibration of the main girder is 0.183Hz,which is close to the 1st symmetric vertical bending mode frequency 0.174Hz of the main girder.And the predominant frequency of horizontal vibration is0.117Hz,which is close to the 1st symmetry lateral bending mode frequency 0.0975Hz of the main girder.Key words ：large-span cable-stayed bridge ；downburst ；wind characteristics ；wind-induced vibration of main deck ；field measurement湖南大学学报（自然科学版）2021年2. All Rights Reserved.下击暴流风场.辛亚兵等[16]基于传统大气边界层风洞开发了下击暴流模拟装置，并对下击暴流风作用下大跨连续刚构桥最大双悬臂状态风致振动响应进行了试验研究.Elawady等[17]采用WindEEE多功能风洞模拟了下击暴流风场，并进行了多跨输电线路下击暴流风致振动响应气弹模型风洞试验研究.Ju-nayed等[18]采用WindEEE多功能风洞模拟了缩尺比较大的下击暴流风场特性，并将试验模拟的下击暴流平均风场和脉动风场特性与实测下击暴流风特性进行了比较，两者吻合相对较好.在理论计算方面，Chen等[19]提出了一种混合随机模型模拟下击暴流风速时程，即下击暴流平均风由Wood风剖面和Holmes时间函数得到，脉动风速由随时间变化的幅值调幅函数和服从标准正态分布的高斯随机过程得到.Hao等[20]采用基于冲击射流模型的CFD数值仿真技术模拟了下击暴流稳态风场和瞬态风场，分析了桥梁在模拟下击暴流作用下抖振时域响应，结果表明，下击暴流脉动风速对桥梁响应影响相对较小.辛亚兵等[21]以赤石大桥桥址处实测下击暴流风时程数据为基础，采用谐波叠加法模拟桥址区脉动风速并加以调制，实现了桥址区下击暴流风时程模拟，对下击暴流作用下大跨度斜拉桥施工状态静风响应和非线性时域抖振响应进行了计算.综上所述，目前国内外学者对下击暴流风场特性的观测与试验研究相对较多，而对下击暴流作用下的结构响应现场实测研究则相对较少，因此进行下击暴流风特性及其风致振动响应实测研究具有十分重要的价值和意义.本文依托苏通大桥风致振动监测系统，对大跨度斜拉桥风致振动响应特性进行为期2年的现场实测研究，监测到2019年4月19日桥位处发生了一次突发大风，监测系统完整记录了本次突发大风风速、风向及主梁振动加速度响应数据，为大跨度斜拉桥下击暴流风效应研究积累了十分宝贵的实测数据.本文重点对本次下击暴流大风的风特性与主梁风致振动响应特性进行分析.1苏通大桥风致振动监测系统苏通长江公路大桥位于江苏省南通市和苏州市之间，是国家重点干线公路沈海高速（G1）跨越长江的重要通道.据设计资料可知苏通大桥主桥为主跨1088m的双塔双索面斜拉桥，其跨径布置为100m+100m+300m+1088m+300m+100m+100m=2088m.主梁采用闭口流线型钢箱梁，梁宽41.0m，梁高4.0 m；斜拉索最大长度为577m；采用倒Y形桥塔，塔高300.4m.考虑到大桥规模与运营期内的维护需要，该桥建成后安装了结构健康监测系统（Structural Health Monitoring System，SHMS）[23].该系统可对风、温度、车辆荷载及腐蚀作用等进行监测，并对桥梁结构的位移、索塔和桥墩倾斜度、支座位移、拉索索力和结构应变等进行监测.为确保大桥在风荷载作用下安全运营，在苏通大桥结构健康监测系统基础上，建立了苏通大桥风致振动监测系统，对大桥部分拉索锚固处主梁竖向、横向振动加速度响应进行监测.风速仪布置于主桥南、北塔塔顶，主跨跨中桥面上、下游距离桥面2.28 m高度处.风向角0°对应北风，90°对应东风，采样频率为1Hz（实际测量中开启二维模式，只采集水平风速、风向），由于苏通大桥桥轴线与正北方向有10.6°偏角，故需对风向角进行修正以得到以桥轴线为参考的风偏角.在主梁上NJ26D与NJ32D号拉索锚固处分别布置了竖向和横桥向加速度传感器（型号为941B），以监测主梁竖向与横桥向振动加速度响应，采样频率设置为100Hz.图1所示为苏通大桥风致振动响应监测系统传感器布置示意图，图2所示为苏通大桥主梁横断面及风速仪位置示意图. 100100南通300FS021088NJ26D NJ32DFS04′FS04来流方向FS04（FS04′）FS06300100100苏州下游上游图1苏通大桥风致振动监测系统（单位：m）Fig.1Wind-induced vibration monitoring system of STB（unit：m ）检修车轨道检修车轨道23000150090009000风速仪斜拉索177001770041000风速仪斜拉索1500图2主梁标准断面图（单位：mm）Fig.2Cross section of main girder（unit：mm）第11期刘志文等：大跨度斜拉桥下击暴流风致振动响应实测3 . All Rights Reserved.2桥址处风特性分析2.1风速风向时程2019年4月19日，苏通大桥桥位处出现了一次显著的大风天气.图3所示为苏通大桥风致振动监测系统所记录的主跨跨中桥面上、下游及桥塔塔顶处风速风向时程.表1所示为各风速监测点位置风速突变时刻风速、风向参数统计汇总.结合图3及表1结果可知，在4月19日中午12：19时，南塔塔顶风速首先达到最大瞬时风速60.5m/s ；在12：55北塔塔顶风速出现最大瞬时风速62.9m/s ；12：57—12：58时主跨跨中桥面下游、上游风速分别达到最大值32.4m/s 和27.3m/s ；各监测点处突变大风持续时间约为10~24min ，与文献[24]所给出的单个微下击暴流平均持续时间约为13min 较为接近；在下击暴流发生前较长时间内，主跨跨中主梁上、下游侧及南北塔塔顶的风向变化趋势基本一致，即由南风变为西风，并在较长时间内风向保持不变，在下击暴流发8040080400804004020012：0012：3013：0013：3014：00上游下游北塔南塔时刻（a ）风速12：0012：3013：0013：3014：00上游下游北塔南塔2000-2002000-2002000-2002000-200时刻（b ）风向图3主跨桥面处及桥塔塔顶风速、风向时程曲线（2019年4月9日）Fig.3Time histories of wind speeds and yaw angles at the mid-span girder level and pylon top （Apr.9，2019）生时段内各监测点风向发生了较为明显的突变.综合以上现象可看出，本次大风天气具备下击暴流的气象特征，初步判断应为一次下击暴流.由表1可知，大桥不同监测点处风速开始突变时刻以及峰值时刻存在较大差异，南塔出现下击暴流时刻较其他测点要提前30min ，其原因可能是此次下击暴流的尺度较小，影响范围有限，且其中心可能处于移动中.由图3中风向与表1中时间参数可以推断出，4月9日出现的下击暴流位于苏通大桥上游侧，且其中心自南向北缓慢移动.表12019年4月19日苏通大桥关键位置风特性参数Tab.1Wind characteristics at key pointsof STB on Apr.19，2019位置突变时刻峰值时刻持续时间/min 最大风速/（m ·s -1）峰值风向/（°）主梁上游12：4612：582427.3-99.8主梁下游12：5012：571432.4-107.8北塔塔顶12：5012：551062.9-101.2南塔塔顶12：1312：191260.5-103.1依据图3中风速可知，主梁上游风速在13：13以及13：45均存在特异性大风，此时风速可达68m/s ，远大于下击暴流峰值风速.结合上游风向时程可看到，上述2个时刻风向突然转变，由-100°（垂直于桥轴向）突变至-168.6°与179.1°（基本沿着桥轴向）.可以判断出，这2个时刻存在着沿桥轴线方向的强局部气流对上游风速造成干扰，并且其流向与桥轴线平行，故未对下游风速产生影响.此外，也不排除13：10之后仪器出现短暂故障，具体原因有待进一步研究.本文重点研究12：49—13：09发生的下击暴流风特性，故此次特异数据基本没有影响.同时为了保证数据的真实可靠以及对比不同高度处下击暴流风特性，后文主要对主梁下游以及北塔塔顶风速进行分析.2.2时变平均风与脉动风速由图3可知，在下击暴流时段主跨跨中主梁处、桥塔塔顶等风速为非平稳风速时程，故参考文献[25-26]中瞬态风信号的经典分解规则.将瞬时风速U （t ）分解为时变平均风速U （t ）与非平稳脉动风速u （t ）：U （t ）=U （t ）+u （t ）（1）式中：U （t ）为t 时刻的时变平均风速，m/s ；u （t ）为t 时刻的脉动风速，m/s.脉动风速u （t ）为一非平稳随机过程，可表示为湖南大学学报（自然科学版）2021年4. All Rights Reserved.u （t ）=σu （t）·u ′（t ）（2）式中：u ′（t ）为折减脉动风速，即为平稳高斯随机过程；σu （t）为脉动风速u （t ）的缓变根方差，即σu （t ）=ηU （t ）（3）即η=σu （t ）U（t ）=I u （t ）（4）式中：I u （t）为时变湍流度.为进一步研究下击暴流作用下主跨跨中桥面高度处以及桥塔顶部高度处的风速特性，需要对其进行风速分解.其中时变平均风速的提取采用文献[25]中的滑动平均法，滑动平均风速定义如下：U rm（j ）=1T rm j+T rmj∫U （t ）d t （5）式中：U rm （j ）为j 时刻的瞬时风速；T rm 为滑动平均的时间间隔，结合文献[7]中Burlando 的建议取值，本文中T rm =30s.图4所示分别为下击暴流作用下苏通大桥主跨跨中桥面高度处下游与北塔塔顶的时变平均风速和脉动风速分析结果.12：0012：3013：0013：3014：00原始风速平均风速脉动风速403020100-10时刻（a ）下游分解风速12：0012：3013：0013：3014：00原始风速平均风速脉动风速6050403020100-10时刻（b ）北塔分解风速图4实测突变风样本时变平均风速和脉动风速Fig.4Time-varying average wind speed and fluctuatingwind speed of the abrupt wind samples measured由图4（a ）（b ）对比可知，在下击暴流时段，北塔塔顶的时变平均风速比主跨跨中桥面下游侧时变平均风速变化更为剧烈，且塔顶风速在下击暴流出现后平均风速比发生前增大数倍.两者的脉动风速变化规律也显著不同，主梁跨中下游侧在下击暴流出现前脉动风速低，当其过境时脉动风速峰值为13.7m/s ，过境后脉动风速仍保持较大值；北塔塔顶脉动风速变化却与之相反，下击暴流出现前脉动风速已达10m/s 以上，下击暴流发生时达到16.2m/s ，过境后反而较低.可以看到下击暴流对苏通大桥不同高度处风特性的影响存在较大差异.除下击暴流风速突变特征外，下击暴流作用下主梁下游与北塔塔顶的风向变化规律也值得进一步分析.故采用与式（5）一致的滑动平均法求取30s 时变平均风向，图5所示为下击暴流作用下苏通大桥主梁下游与北塔塔顶的瞬时风向和时变平均风向.由图5可知，下击暴流发生前主梁下游主导风向约165°，北塔风向波动剧烈；下游风向突变后稳定至-96°~-110°，北塔风向为-100°，基本垂直于桥轴线；下击暴流衰退后，下游瞬时风向与时变平均风向差异显著，北塔风向保持稳定.此次下击暴流未发生时风向变化剧烈，发生时风向稳定，发生后不同高度处风向变化规律不同.12：0012：3013：0013：3014：00180900-90-180180900-90-180瞬时风向时变平均风向瞬时风向时变平均风向时刻图5实测瞬时风向和时变平均风向Fig.5Measured instantaneous wind direction andtime-varying average wind direction2.3湍流度湍流度是描述脉动风速变化大小的一个重要的参数，为脉动风速根方差与平均风速之比.考虑到下击暴流时空尺度小，具有突发性，且持续时间短暂，参考文献[7]中处理方法，选取时距30s 采用式（4）计算湍流度.为便于比较，针对下击暴流时段风速分别取平均时距为T 1=30s 和T 2=10min 进行顺风向湍第11期刘志文等：大跨度斜拉桥下击暴流风致振动响应实测5. All Rights Reserved.流度计算，图6所示为主跨跨中主梁高度处下游与北塔塔顶处湍流度随时间变化曲线.由图6可知，当取平均时距为T 1=30s 时，在下击暴流时段主跨跨中桥面高度处下游侧顺风向湍流度约为I u （t ）=0.048~0.32，北塔塔顶湍流度约为I u （t）=0.01~0.014.当取平均时距为T 2=10min 时，在下击暴流时段主跨跨中桥面高度处下游侧顺风向湍流度约为I u （t ）=0.43~0.51，北塔塔顶湍流度约为I u （t ）=0.31~0.48.而文献[27]中台风作用下苏通大桥主梁高度处湍流度为0.10~0.30，可见下击暴流作用下主梁高度处湍流度总体上略大于台风作用下的湍流度.主要原因是下击暴流风速突变较台风而言持续时间短且突变风速较大.12：0012：3013：0013：3014：00605040302010030s 时距湍流度10min 时距湍流度时刻（a ）主梁下游湍流度12：0012：3013：0013：3014：0080604020030s 时距湍流度10min 时距湍流度时刻（b ）北塔塔顶湍流度图6主梁下游侧及北塔塔顶湍流度Fig.6Turbulence intensity at leeward of main girderand north pylon top2.4折减脉动风特性由上文可知下击暴流风场中的脉动分量与常规台风气象差距较大，现着重对其脉动分量进行研究.仍以30s 为基本时距，利用式（2）计算下击暴流过境时主跨跨中主梁桥面高度处下游与北塔塔顶处时变风速中的折减脉动风速成分，绘制折减脉动风速随时间变化曲线如图7（a ）（d ）所示.由图7可知，折减脉动风速呈现出经典随机平稳高斯特性.通过图7（b ）（e ）的频率直方图可见，虽然偏斜度不完全为0，峰度不为3，但是图形与参考高斯拟合曲线有良好的一致性，证实了这两个测点的折减脉动风的高斯特性.按式（6）计算折减脉动风速的概率密度p （u ′）.p （u ′）=12π√σu ′e -u ′2/2σ2u ′（6）式中：u ′为脉动风速；σu ′表示脉动风速标准差.为研究折减脉动风速的频率成分特征，将实测顺风向脉动风谱与Von-Karman 谱、Davenport 谱、Simiu 谱进行对比.Von-Karman 谱是1948年美国著名空气动力学专家Von-Karman 提出的自由大气水平脉动风谱：nS （n ）u 2*=4βf （1+70.8f 2）5/6（7）式中：f =nL x u /U ，n 为风的脉动频率，L xu 是湍流积分尺度，U 是平均风速；β是摩擦因数；u *为摩阻速度.Davenport 谱是1961年加拿大著名风工程专家Davenport 提出的自由大气水平脉动风谱：nS （z ，n ）u 2*=4f 2（1+f 2）4/3（8）式中：f =1200n /U （10），U （10）是z =10m 高度处的平均风速.Simiu 谱为1974年美国学者Simiu 提出的与高度有关的水平脉动风速谱：nS u （n ）u 2*=200f （1+50f ）5/3（9）式中：f =nz /u （z ），其中z 为测点高度.由图7（c ）（f ）可见，跨中桥面高度处下游与北塔塔顶的折减脉动风速功率谱趋势相同.对比实测谱线与经验谱线可知，3种经验谱线与实测谱总体趋势一致，但Davenport 谱与实测谱线在低频段拟合较好，高频差异较大；Simiu 谱相反，低频差异大，高频吻合度高；Von-Karman 谱曲线变化介于两者之间.出现这种现象的原因主要是下击暴流风自身的非平稳特性、数据处理时采用非平稳风速分解模型以及各经验谱的特有参数与适用性的差异.本文中实测谱线与文献[7]中Burlando 等在2012年观测到的意大利利沃诺海岸遭遇的下击暴流风场下的折减脉动风速功率谱密度函数曲线相比，两者功率谱在曲线的变化趋势以及峰值大小上具有较好的相似性.且两者低频段均较低，下降段符合经典的天气型风惯性子区间的n -5/3斜率下降.湖南大学学报（自然科学版）2021年6. All Rights Reserved.12:0012:3013:0013:3014:00折减脉动风速43210-1-2-3-4时刻（a ）主梁下游侧折减脉动风速-4-3-2-11234概率密度高斯拟合0.400.350.300.250.200.150.100.050折减风速/（m ·s -1）（b ）主梁下游侧折减脉动风速概率密度1E-41E-30.010.1脉动风功率谱Simiu 谱Karman 谱Davenport 谱1001010.10.011E-31E-41E-5n /Hz（c ）主梁下游侧折减脉动风速功率谱密度12:0012:3013:0013:3014:00折减脉动风速43210-1-2-3-4时刻（d ）北塔塔顶折减脉动风速-4-3-2-11234概率密度高斯拟合0.400.350.300.250.200.150.100.050折减风速/（m ·s -1）（e ）北塔塔顶折减脉动风速概率密度1E-41E-30.010.1脉动风功率谱Simiu 谱Karman 谱Davenport 谱1001010.10.011E-31E-41E-5n /Hz（f ）北塔塔顶折减脉动风速功率谱密度图7主梁下游侧与北塔塔顶处折减脉动风特性Fig.7Reduced fluctuating wind characteristics at leewardof the main girder and north pylon top3主梁振动响应3.1主梁加速度响应时程为研究苏通大桥主梁在风荷载作用下的振动特性，以保证大桥在运营期间安全运行，分别在NJ32D 与NJ26D 号拉索与主梁锚固处安装加速度传感器，监测主梁竖向、横桥向加速度响应.图8所示为2019年4月19日12：00—14：00主梁在NJ32D 、NJ26D 拉索锚固处竖向、横桥向加速度响应时程曲线.由图8可知，NJ32D 和NJ26D 号拉索锚固处主梁在该日中午12：49—13：09附近均发生了一次加速度响应较大的短时振动现象，主梁在NJ32D 拉索锚固处的加速度响应与主梁在NJ26D 拉索锚固处的加速度响应总体较为接近；主梁在这两处的竖向和横桥向最大加速度响应幅值分别约为0.25m/s 2和0.10m/s 2，主梁竖向加速度响应幅值约为横桥向加速度响应幅值的2.5倍.第11期刘志文等：大跨度斜拉桥下击暴流风致振动响应实测7. All Rights Reserved.12:0012:3013:0013:3014:00NJ32D 横向NJ32D 竖向0.30.20.10-0.1-0.2-0.30.150.100.050-0.05时刻（a ）NJ32D 锚固处主梁加速度时程12:0012:3013:0013:3014:00NJ26D 横向NJ26D 竖向0.30.20.10-0.1-0.2-0.30.150.100.050-0.05时刻（b ）NJ26D 锚固处主梁加速度时程图8主梁跨中附近竖向与横桥向加速度响应Fig.8Vertical and horizontal acceleration responsesat mid of the main girder为进一步了解下击暴流发生时主梁结构振动响应特征，对12：49—13：09时段主梁在NJ32D 和NJ26D 拉索锚固处的振动加速度响应进行时频分析.考虑到下击暴流作用下的结构振动响应具有明显非平稳性，故本文采用可考虑信号时变特性的连续小波变换分析方法对主梁振动响应进行分析.在小波变换中，一组形状相似的小波基函数是由母小波经过伸缩与移动进行转化后得到的.任意信号Ψ（t ）的小波变换就是把信号Ψ（t ）以小波函数为基底将其展开，再把信号以小波函数的线性组合表示出来.对于任意信号Ψ（t ）∈L 2（R ）（其中L 2（R ）为能量有限的信号空间），Ψ（t ）的傅里叶变换为Ψ（ω），当Ψ（ω）满足条件：C Ψ=R∫Ψ（ω）ωd ω<∞（10）时，则称Ψ（t ）为一个基本小波或母小波，同时将Ψ（t ）经过平移与伸缩后可以得到：Ψa ，b （t ）=1a √Ψt-ba ()，a ，b ∈R ；a ≠0（11）称其为一个小波系列，称a 为伸缩因子，b 为平移因子.任意信号f （t ）（f （t ）∈I 2（R ））的连续小波变换（Continue Wavelet Transform ，CWT ）表达式为：CWT f （a ，b ）=〈f （t ），Ψa ，b （t）〉=1a √R∫f （t ）Ψ*t-b a ()d t （12）采用MATLAB 中小波工具箱对主梁振动加速度数据做连续小波变换并绘制时频图.选取CMOR 小波为小波基函数，其中参数定义：带宽f b =1.5Hz ，中心频率f c =3Hz.图9、图10分别所示为NJ32D 、NJ26D 锚固处下击暴流作用时段主梁竖向、横桥向加速度响应不同时刻频谱特征.12:4912:5512:5913:0513:092.52.01.51.00.5 1.00.80.60.40.2时刻（a ）NJ32D 主梁竖向加速度时频图12:4912:5512:5913:0513:092.52.01.51.00.50.60.40.2时刻（b ）NJ32D 主梁横桥向加速度时频图图9NJ32D 锚固处主梁加速度时频特征Fig.9Amplitude spectra of the accelerations of the main girder at anchorage of NJ32D stay cable同时为进一步分析下击暴流作用下苏通大桥的振动模态，使用有限元计算软件ANSYS 建立全桥有限元模型进行动力特性分析，表2所示为苏通大桥主桥结构成桥状态动力特性分析结果汇总.由表2及图9可知，下击暴流发生时段主梁在NJ32D 号拉索锚固处竖向振动加速度响应主频为0.183Hz ，与苏通大桥主桥结构成桥状态一阶正对称竖弯频率f 3=0.1744Hz 较为接近；由图10可知，下击暴流发生时段主梁NJ26D 号拉索锚固处竖向振动加速度响应主频为0.183Hz 和0.217Hz ，与苏通大桥主桥结构成桥状态主梁一阶正对称竖弯频率f 3=0.1774Hz 和湖南大学学报（自然科学版）2021年8. All Rights Reserved.。
9度设防区房屋结构自振周期经验公式研究
ＬＩＵ Ｈｏｎｇｂｉａｏ．ＧＵＯ Ｘｕｎ．ＨＥ Ｆｕ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈｉｎａ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ １５００８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｈｅｏｒｙ ｉｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｓｅｉｓｍｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｗｈｅｔｈｅｒ ｅｘｐｅｒｉｅｎｔｉａｌ ｆｏｒｍｕｌａｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｎａｔｕｒａｌ ｐｅｄｏｄｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏａｄ ｃｏｄｅｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（ＧＳ ５０００９－２００１）ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ａｒｅａ ｗｉｔｈ ｓｅｉｓｍｉｃ ｆｏｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ８ ｏｒ ｎｏｔ，ｔｙｐｉｃａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｉｎ Ｘｉｃｈａｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ（ｓｅｉｓｍｉｃ ｆｏｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ９）ａｒｃ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｍｂｉｅｎｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｎａｔｕｒａｌ ｐｅｒｉｏｄｓ ａｒｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｂｙ ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｎｅｗ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ
基于智能手机的结构振动测试及舒适度改进评价方法
第 36 卷第 6 期2023 年12 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 36 No. 6Dec. 2023基于智能手机的结构振动测试及舒适度改进评价方法王来顺，何浩祥，李少松（北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100124）摘要: 由于传统的振动测试仪器在便携性和实时性方面存在不足，基于智能手机研发实时监测模块并实现对结构加速度的精准采集及舒适度分析。
通过振动台动力试验和楼板振动试验验证智能手机测试振动信号的精度和性能。
针对传统舒适度评价方法在适用范围和评价参数类型方面的不足，提出采用位移和速度的四次方振动剂量值作为舒适度评价指标的思路，并给出适用于桥梁和建筑结构的舒适度综合限值要求。
采用智能手机对某人行天桥和建筑结构楼板的竖向振动进行测试，并通过多个指标及其限值对舒适度进行了评价。
结果表明：对于长柔结构的舒适度评价，宜将位移和速度的四次方振动剂量值作为补充评价指标，并需对多个时段数据进行全面分析。
关键词: 人致振动；振动测试；舒适度评价；智能手机；四次方振动剂量值；中图分类号: TU311.3； TU375.2 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2023）06-1613-10DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2023.06.016引言随着城市化进程推进和经济发展，城市交通和人口分布日益密集化，工程结构的高度或跨度不断攀升，部分结构在环境激励和人致荷载下的振动强度和幅值较大，人体舒适度和感官体验较差。
随着人们对结构适用性的需求不断提高，结构舒适度的监测与控制逐渐受到了广泛关注与研究［1‑2］。
目前结构舒适度监测和评价主要存在如下问题：舒适度监测通常需要采用专业设备，其成本高、携带和使用不便且需专业人员操作等，不易普及和推广；监测数据往往需要线下处理，实时性和共享性差，难以适应物联网和大数据发展的需求。
土木工程学院试验室收费管理办法试行-中南大学土木工程学院
土木工程学院实验室收费管理办法（试行）第一章总则第一条土木工程学院实验室是面向学院全体师生的科研试验场所，同时也是服务全国土木学科科技人员的一个重要实验基地。
为了更好地服务全院师生,保障实验室的正常运转和可持续发展，特制定本管理办法.第二条本管理办法中实验室是指土木工程学院所属的各个实验室（含教学实验室）。
第三条本管理办法适用于土木工程学院教师为开展科学研究、社会服务等项目而在土木工程学院所属各实验室中进行的各类实验。
第四条本科生开展的创新性实验，由指导教师提出申请，经实验室负责人认可后可减免.由院外项目组委托实验室开展的各类实验，收费可参照本办法执行.第五条实验室所收取的费用主要用于支付试验成本以及维持实验室正常运转的相关经费.第二章收费原则与标准第六条试验项目收费按照“基于成本、着眼发展”的原则进行收费.具体由以下6部分组成:1．实验用电费；2．实验场地使用费；3．仪器设备使用费；4．环境卫生费;5．加班费；6. 实验组织与技术指导服务费7．其它费用。
第七条实验用电费是指开展实验过程中仪器设备所消耗用电费用,安装了独立电表的设备按电表计量、未安装独立电表的按设备标称功率与使用时间计量。
第八条实验场地使用费是指因实验短期占用实验室场地实验室收取的费用，其目的是加快实验场地的周转使用.该项费用按占用场地面积、占用时间收取.第九条仪器设备使用费是指实验使用相关仪器设备实验室收取的费用，主要用于仪器设备的日常维护。
该项费用主要参考仪器设备总值适当收取。
第十条环境卫生费是指实验过程中保持场地卫生以及实验结束时恢复原场地环境卫生的相关费用，该费用为预收费用,如项目组在实验过程中与实验结束时均能够保持良好的场地卫生，实验结束时可退回。
第十一条加班费是指需要有关人员在非工作时间进行加班进行实验,向有关实验人员支付的加班工资。
该费用为预收费用,实验结束时进行结算，多退少补。
第十二条实验组织与技术指导费是指实验室实验技术人员参与实验方案制定、实验的组织实施以及实验过程的指导工作而收取的相关费用,按实验费用总额的20%收取.第十三条各项实验的收费标准另行制定。
基于桥梁自振频率的结构刚度评定
基于桥梁自振频率的结构刚度评定摘要：桥梁自振频率可用来判断结构实际刚度，是反映结构整体工作性能的重要指标。
分析结构频率特性的变化，能够得到桥梁裂缝位置、大小及损伤类型。
本文以山东省泰安市大河桥为例，通过环境激励法，使用941B超低频测振仪采集数据，并根据桥梁类型和仪器特性，设计对应的测点方案。
筛选分析数据后通过相应软件得到一阶频率和振型，进而进行频率和刚度计算，定性定量得到桥梁的设计刚度与实际刚度之间的关系，最终为结构性能评价提供依据。
关键词：自振频率；测点布置；频谱分析；频率计算；刚度评定一、工程对象及简介大河桥，位于G104京福线上，于1988年建成，后于2001年进行改建。
为评定其结构性能状况，保证运行的安全性，对其进行了动载试验，以便对该桥的现状作出客观可靠的评定。
该桥是一座三跨预应力混凝土桥，桥梁全长为81米，跨径布置3*20m，主梁为空心板截面，高度0.85m，宽度0.9m，挖空的圆形直径为0.62米。
桥面总宽为50米。
主梁均采用C50混凝土，采用预应力钢绞线，标准强度1860MPa，超张拉施工。
试验仪器采用941B型超低频测振仪，包括两个竖向拾振器和四个横向拾振器，六通道放大器，数据采集分析仪及仪器自带G01NET通用数据采集和分析系统。
考虑到竖向测点的缺少，故制定多种测试方案，减少数据的丢失。
采用环境随机振动法测试，采集结构的加速度振动响应信号，采样时间为10min采样频率设置为200HZ，每个测点采集120400个样点。
二、测点方案介绍一套941B超低频测振仪仅提供两个竖向拾振器，为精确所测数据，现制定八种测点方案。
测点方案如下：方案一：在2#跨（中间跨）跨中位置布置①、②点，坐标皆为（0，4，0）；在L/4处布置③点，坐标为（-5，4，0）；在靠近伸缩缝处位置布置⑤点，坐标为（-9.7，4，0）。
在1#跨跨中位置布置④点，坐标为（-20，4，0）；在靠近伸缩缝处位置布置⑥点，坐标为（-10.3，4，0）。
某住宅楼混凝土楼板刚度及舒适度测试及分析
某住宅楼混凝土楼板刚度及舒适度测试及分析作者：张彦红来源：《建筑与装饰》2019年第03期摘要针对某住宅楼开裂的楼板采用哪种方法加固处理对其刚度及舒适度提高更明显的问题，现场对2种不同方法加固处理的楼板，通过环境激励测试其竖向自振频率和峰值加速度，及人在楼板上垂直起跳来模拟楼面竖向冲击荷载以获得相应的冲击振幅，对比分析结果表明，与板底抹灰的加固处理方法相比较，采用裂缝灌浆的加固处理方法，混凝土开裂楼板的刚度增幅更大，舒适度改善明显。
关键词舒适度;刚度;自振频率概述近年来，随着人们生活水平的提高，对混凝土楼板的要求也相应提高，不仅要求安全性，也注重舒适度，这就要求混凝土楼板不仅满足承载力的要求，还需满足刚度要求。
人的正常生理特点，对竖向振动的反应要比水平振动反应大，而楼板正是这种反应的“传递者”，因此，对住宅楼混凝土楼板的舒适度研究尤为重要[1]。
本文结合工程实例——青岛章丘某住宅楼，部分楼板开裂严重，后对开裂严重楼板进行了加固处理（裂缝灌浆和板底抹灰），现对不同方法加固处理后和未加固处理混凝土楼板进行现场实测及对比分析，现场实测包括对楼板通过环境激励测试获得楼板的竖向自振频率和峰值加速度，人在楼板上垂直起跳来模拟楼面竖向冲击荷载以获得相应的冲击振幅并校核环境激励测试所得楼板竖向自振频率。
1 楼板自振频率实测1.1 测试仪器本次测试使用941B动圈式加速度传感器及配套放大器（中国地震局工程力学研究所生产），配接Siglab数据采集仪（美国Spectral Dynamics公司生产）进行采集。
1.2 测试方法选取3块裂纹较重未加固处理和加固处理的楼板进行竖向振动测试（楼板①：未加固处理楼板;楼板②：采用灌浆处理;楼板③：板底抹灰处理）。
通过环境激励测试获得楼板的竖向自振频率和峰值加速度，人在楼板上垂直起跳来模拟楼面竖向冲击荷载以获得相应的冲击振幅并校核环境激励测试所得楼板竖向自振频率。
1.3 测试结果分别对3块楼板进行测试，经数据处理后得到环境激励下楼板竖向振动的加速度时程曲线和傅里叶谱;通过分析在楼板上垂直起跳时获得的信号，得到楼板的冲击振动时程曲线和傅里叶谱。
941B超低频测振仪使用说明书
. . ..目录一.概述二.主要技术指标三.原理四.使用方法五.仪器的成套性附:常见故障排除先生联系方式：09市振恒电子技术XX公司（Tel）：09传真（Fax）：06（Mail）：zhengdp-zhenhengfoxmail.网址（）：.zhenhengdianzi.地址（Add）：市南湖区亚太路778号中国科学院园区8号楼1101邮编（Zip）：314006941B型超低频测振仪一．概述941B型超低频测振仪是一种用于超低频或低频振动测量的多功能仪器，目前已被公司、高等院校、科研院所等机构广泛应用于多种场合的振动测量和监测，以优异的性能获得了用户的认可。
1.用途1)地面和各种结构物的脉动测量及振动监测。
2)一般工程结构如桥梁、楼房、码头、大坝、海洋平台等的脉动测量和各种振动试验中的振动测量及监测。
3)诸如水轮发电机组等大型旋转设备的振动测量。
4)隔振平台等的微弱振动测量。
5)诸如悬索桥等高柔结构的超低频大幅值测量。
6)其他低频超低频振动测量。
2.特点1)一机多能：通过拾振器的微型拨动开关，可直接测量加速度或速度，与放大器配接后，可测量位移。
2)使用方便：拾振器无需电源供电，无需调零。
3)性能优异：由于使用了无源伺服反馈技术，能够实现超低频（低至0.17 Hz）大位移（600mm）振动测量。
4)宽频带、高分辨率、大动态围、抗冲击性能好、适合运输，可直接与各种数5)据采集系统配接。
振动测量系统一般包括传感器、放大器和数据采集仪三部分。
941B型振动传感器可与941型放大器，G01型数据采集仪（USB接口）构成一套完整的振动测试系统，完成各种振动测量和分析任务。
放大器具有放大、积分、高陡度滤波和阻抗变换的功能，G01型数据采集分析系统可完成数据采集和分析功能。
用户可根据需要，选取拾振器上微型拨动开关及放大器上参数选择开关相应的档位，可提供测点的加速度、速度或位移参量，并可提供不同频带和不同滤波陡度。
基于LabVIEW的三分量地震数据采集系统设计
2020年8月 物 探 装 备 第30卷 第4期基于LabVIEW 的三分量地震数据采集系统设计*张家声**1,2 王广科1,2 高一峰1,2 魏建山(1.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊 065000；2.国家现代地质勘查技术研究中心)张家声,王广科,高一峰,魏建山.基于LabVIEW 的三分量地震数据采集系统设计.物探装备,2020,30(4):223-226摘要 快速、精确的地震数据采集是进行地震研究的基础,为了满足实际应用需求，基于LabVIEW 平台和NI USB-6210信号采集卡，设计并实现一个三分量的地震信号采集系统。
系统利用三分量的941b 型拾振器采集地震信号，经991型六线放大器放大后接入USB-6210信号采集卡，并通过USB 口传入计算机。
软件部分利用LabVIEW 平台实现了地震信号的实时采集，并经过数字滤波、加窗得到更加清楚的三分量地震信号，并对其进行时频域分析得到均值、峰值、信噪比、幅度、相位谱等参数。
实验结果表明：此系统稳定性较高，能准确采集X 、Y 、Z 轴三个方向的地震信号，且测量精度较高，在地震信号的采集、分析、处理方面具有一定的实用价值。
关键词 地震信号 数据采集 LabVIEW 采集卡 NI USB-6210 三分量Zhang Jiasheng, Wang Guangke, Gao Yifeng, and Wei Jianshan. Design of three-components seismic data acquisition system based on LabVIEW.EGP,2020,30(4):223-226Abstract Fast and accurate seismic data acquisition is the basis of seismic research. In order to meet the needs of practical applications, a three-components seismic signal acquisition system is designed and implemented based on LabVIEW platform and NI USB-6210 signal acquisition card. The system uses a three-components 941b type pickup to collect seismic signals. After amplification by the 991 type six-wire amplifier, it is connected to the USB-6210 signal acquisition card and transmitted to the computer through the USB port. The software part realizes the real-time acquisition of seismic signals by using LabVIEW platform, and obtains clearer three-components seismic signals through digital filtering and windowing, and performs time-frequency domain analysis to obtain mean, peak, signal-to-noise ratio, amplitude and phase spectrum. And other parameters. The experimental results show that the stability of the system is high, and the ground motion signals in the three directions of X, Y and Z axes can b e accurately collected, and the measurement accuracy is high. It has certain practical value in the collection, analysis and processing of seismic signals.Keywords seismic signal, data acquisition, LabVIEW, acquisition card NI, USB-6210,three-components0 引言数据采集是从数据源[1]收集、认识和选取数据的一般过程。
941B超低频测振仪使用说明方案
目录一.概述二.主要技术指标三.原理四.使用方法五.仪器的成套性附:常见故障排除郑先生嘉兴市振恒电子技术有限责任公司邮箱（Mail）：地址（Add）：嘉兴市南湖区亚太路778号中国科学院园区8号楼1101邮编（Zip）：314006941B型超低频测振仪一．概述941B型超低频测振仪是一种用于超低频或低频振动测量的多功能仪器，目前已被公司、高等院校、科研院所等机构广泛应用于多种场合的振动测量和监测，以优异的性能获得了用户的认可。
1.用途1)地面和各种结构物的脉动测量及振动监测。
2)一般工程结构如桥梁、楼房、码头、大坝、海洋平台等的脉动测量和各种振动试验中的振动测量及监测。
3)诸如水轮发电机组等大型旋转设备的振动测量。
4)隔振平台等的微弱振动测量。
5)诸如悬索桥等高柔结构的超低频大幅值测量。
6)其他低频超低频振动测量。
2.特点1)一机多能：通过拾振器的微型拨动开关，可直接测量加速度或速度，与放大器配接后，可测量位移。
2)使用方便：拾振器无需电源供电，无需调零。
3)性能优异：由于使用了无源伺服反馈技术，能够实现超低频（低至0.17Hz）大位移（600mm）振动测量。
4)宽频带、高分辨率、大动态范围、抗冲击性能好、适合运输，可直接与各种数5)据采集系统配接。
振动测量系统一般包括传感器、放大器和数据采集仪三部分。
941B型振动传感器可与941型放大器，G01型数据采集仪（USB接口）构成一套完整的振动测试系统，完成各种振动测量和分析任务。
放大器具有放大、积分、高陡度滤波和阻抗变换的功能，G01型数据采集分析系统可完成数据采集和分析功能。
用户可根据需要，选取拾振器上微型拨动开关及放大器上参数选择开关相应的档位，可提供测点的加速度、速度或位移参量，并可提供不同频带和不同滤波陡度。
如用户对传感器、放大器、数据采集仪有特殊要求，可提前通知我们，我们可按客户要求特殊制作。
二．主要技术指标12 放大倍数K:参数选择开关置于1时，K=10～5000；参数选择开关置于2时，K=1～500；参数选择开关置于3时，K=5～2000；K I1=20； 参数选择开关置于4时，K=1～500；K I2=4； 其中K I1及K I2为积分增益34输出负荷（K Ω）：≥1输入噪声（μv ）：直流供电时≤1；交流供电时≤10。
信号采样系统基本原理(一)
FFT补零操作
• FFT补零可以提高FFT的频率分辨率（不是对原始信号的分 辨能力提高），但是补零得到的不是我们需要的频谱。
• 问题：1 引进其他干扰分量；2 幅度误差大。
注：补零只是对已经截断得到的频谱进行细化而更加逼近，逼近的是已经截断而得到的频 谱。而分辨力是由于频谱截断这个过程造成的，所以补零对于频谱分辨力是没有用的。
?频谱fft分析?fft栅栏效应?时间分辨率和频率分辨率?频谱混叠4频域分析?频谱混叠?采样频率的选取?频谱泄漏?频谱泄漏的几种常用校正方法?截断误差?fft自谱的几种形式?fft补零傅立叶变换fft动态图解傅立叶变换?透过栅栏观赏风景只能看到频谱的一部分而其它频率点看不见而其它频率点看不见因此很可能使一部分有用的频率成分被漏掉此种现象被称为栅栏效应
➢ 如果分析窄带信号，且有较强的干扰噪声，则应选用旁瓣幅度小的窗函 数，如汉宁窗、三角窗等；
➢ 对于随时间按指数衰减的函数，可采用指数窗来提高信噪比。
截断误差
• 产生：
– 由于FFT分析仅能对有限长度的信号进行分析，信 号两端相当于截断，引起截断误差
• 形式：
– 在频谱主峰的两端出现旁瓣；
• 校正方法：
…
按被测纲量分类：
加速度传感器（电容式）
（最适合测试范围10~几百Hz）
速度传感器（电容式+积分器） （最适合测试范围1~50Hz）
位移传感器（电涡流位移传感器）（最适合测试范围0.05~10Hz）
数据采集仪
采集的信号类型:
数据采集仪的接收信号一般是电压信号，如果传感器输出是电荷信 号，比如压电式振动传感器，则需要二次仪表进行信号变换，转换成电 压信号。也有的需要进行对传感器输出信号进行滤波、放大、变换时， 都需要二次仪表。
光纤陀螺综述
光纤陀螺综述摘要：从光纤陀螺诞生以来，它就以其显著的优点，灵活的结构和诱人的前景引起了世界上诸多国家的大学和科研机构的普遍重视，为此综述了光纤陀螺的基本原理和它的特点以及分类，,着重描述和总结了光纤陀螺在国内外发展的技术趋势和产业化情况。
可以看到,随着现代微电子技术、光电子技术和信号处理技术的发展,光纤陀螺在未来惯性测量领域中占据越来越重要的位置。
关键词：光纤陀螺，Sagnac效应，发展引言自从1976年美国犹他大学的V ALI和SHORTHILL等人成功研制第1个光纤陀螺(fiber-optic gyroscope, FOG)以来，光纤陀螺已经发展了30多年。
在30多年的发展过程中，许多基础技术如光纤环绕制技术等都得到了深入地研究。
光纤陀螺仪的突出特点使其在航天航空、机载系统和军事技术上的应用十分理想，因此受到用户特别是军队的高度重视，以美、日、法为主体的光纤陀螺仪研究工作已取得很大的进展。
光纤陀螺仪研究工作大部分集中在干涉式，只有少数公司仍在研究谐振式光纤陀螺。
光纤陀螺的商品化是在上世纪90年代初才陆续展开，中低精度的光纤陀螺(特别是干涉式光纤陀螺)己经商品化，并在多领域内应用，高精度光纤陀螺仪的开发和研制正走向成熟阶段。
在国外，l°/h至0.01°/h的工程样机已用于飞行器惯性测量组合装置。
美国利顿公司已将0.1°/h的光纤陀螺仪用于战术导弹惯导系统。
新型导航系统FNA2012采用了l°/h的光纤陀螺仪和卫星导航GPS．美国国防部决定光纤陀螺仪的精度1996年达到0.01°/h ；2001年达到0.001°/h；2006年达到0.0001°/h ，有取代传统的机械陀螺仪的趋势。
1、原理[1][9]光纤陀螺的基本工作原理来自Sagnac效应。
Sagnac效应是相对于惯性空间转动的闭环光路中断传播光的一种普遍的相关效应，即在同一闭合光路中从同一光源发出的两束特征相同的光，以互为相反的方向传输并最后汇聚到同一探测点；若绕垂直于闭合光路所在平面的垂线，相对惯性空间存在着旋转角速度，则正、反两束光走过的光程不等，产生光程差。