梁式橋梁應(yīng)變模態(tài)振型識別研究

耿 棟，王 樂，蔣 鵬

（1.安徽省公路工程檢測中心，安徽 合肥 230051；2.橋梁與隧道工程檢測安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230051）

在橋梁結(jié)構(gòu)動力特性研究中，模態(tài)試驗是一項重要內(nèi)容，反映結(jié)構(gòu)固有自振特性。對于線性結(jié)構(gòu)來說，自由振動是由N個正交的單自由度振動子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)，每一個單自由度振動即對應(yīng)結(jié)構(gòu)的一個模態(tài)，所以結(jié)構(gòu)振動系統(tǒng)包含N個模態(tài)。每一個模態(tài)包含多個參數(shù)，比如模態(tài)振型、模態(tài)頻率及模態(tài)阻尼。模態(tài)試驗就是為獲得這些參數(shù)的試驗分析過程。現(xiàn)如今，在橋梁模態(tài)試驗中，模態(tài)分析基本都是分析結(jié)構(gòu)的位移模態(tài)，模態(tài)試驗基本以采集結(jié)構(gòu)的動態(tài)速度、加速度為主。位移模態(tài)的分析、處理技術(shù)已經(jīng)較為成熟，取得了許多研究成果[1]。然而，僅僅進行位移模態(tài)分析研究并不能完全反映所有橋梁動力特性。比如，當(dāng)橋梁出現(xiàn)裂縫，也就是出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象時，結(jié)構(gòu)位移模態(tài)分析則無法反映。當(dāng)結(jié)構(gòu)局部振動過大，或是受到振動干擾源影響時，位移模態(tài)分析也不能夠反映出結(jié)構(gòu)的變化情況。相對于位移模態(tài)，應(yīng)變模態(tài)是結(jié)構(gòu)另外一種能量平衡狀態(tài)表現(xiàn)的形式。與位移模態(tài)相比較，應(yīng)變模態(tài)分析則能反映結(jié)構(gòu)局部的微小變化，比如結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，結(jié)構(gòu)的局部應(yīng)變就會發(fā)生變化，裂縫處會出現(xiàn)應(yīng)變集中現(xiàn)象，這些變化都會反映在結(jié)構(gòu)應(yīng)變模態(tài)分析當(dāng)中[2]。同時在復(fù)雜結(jié)構(gòu)研究中，分析環(huán)境變化對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力影響時，僅僅通過位移模態(tài)分析并不能獲取全部想要的結(jié)果，無法反映復(fù)雜環(huán)境下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化情況，這時候應(yīng)變模態(tài)則是必不可少的測試內(nèi)容。……