振动模态参数识别法

    桥梁在发生损伤时，其阻尼比和刚皮必然要发生变化。如果用直接测量桥梁刚废的变

化来诊断桥梁损伤是十分困难的，但刚度的变化必然要引起桥梁结构模态参数如固有频率和模态振形的变化。因此我们首先在桥梁建成未使用前或在桥梁无损伤时测出它的模态参数，作为该桥梁的初始档案，然后在桥梁使用过程中随时测出它的模态参数，把所测参数和初始档案相比较，观察这些参数是否有变化和变化大小，从而比较容易地实现对桥梁损伤的诊断。当然，模态参数的变化除了与损伤有关外，还可能有其它原因。

    用激振锤、伺服液力激振器、火箭或环境振动产生的激励力使桥梁产生自由扳动，由

在桥梁上布置内力平衡加速度计测下桥梁的振动响应，然后由放大器对这些微弱电信号进行放大。为了防混叠效应，用低通滤波器将放大的信号进行滤波，滤掉中、高频信号。A／D模拟数字转换器将模拟的电信号转化为数字信号，这些数字信号由计算机采集存储、分析处理一时域和领域分析，求出输入信号和输出信号之间的传递函数或频响函数。在频响函数图上，由振动峰值找出桥梁的各阶固有频率的数值；由半功率带宽法求出桥梁的阻尼比。振型相位和振型幅值分别由互谱和自谱获得。这样就一一求得了桥梁的各阶固有频率、阻尼比和振型。当然有时也有伪频率出现，这时就需要用相干函数将那些伪频率剔除。桥梁的固有频率大都只有几十赫兹或几赫兹或更低。因此在对桥梁这样一种大而细长结构进行振动激励时，激振锤和伺服液力激振器都很难提供频率范围足够宽、力度足够大的低频激振力，另外，伺服液力激振器是价格比较昂贵的设备。小型火箭发射时能对桥粱产生频率范围足够宽力度足够大的低频激振力，发射时如掌握得好可不损伤桥梁，使用时可不中断交通。如北京东方所在1988年在国内首次用小型火箭激振杭州钱塘江大桥模态试验分析取得圆满成功。小型火箭激振成本较贵。利用刮风和行驶的车辆这样环境振动对桥梁进行激励拾取其响应信号，既可以节省开支又可以不关闭交通，故是一种非常理想的振动激励方法，但需注意的是：行驶的车辆会对桥梁的各阶固有频率有轻微的改变。