[發明專利]一種研究豎彎和側彎振動阻尼比對橋梁顫振導數影響的測力試驗方法

在審

• 申請號: 201711018593.4
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107991044A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 許福友;楊晶;曾冬雷
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01L5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 溫福雪,侯明遠

技術領域

本發明屬于一種可以研究豎彎和側彎振動阻尼比對橋梁顫振導數影響的強迫振動測力試驗方法，具體涉及到使用專門程序控制的伺服電機，通過相互嚙合的齒輪與齒板的傳遞作用驅動橋梁主梁節段模型實現帶阻尼(發散或衰減) 的非等幅諧波強迫豎彎或側彎振動，采用剛性支撐模型的測力天平同步測得模型所受慣性力和氣動力信號，根據橋梁模型(包括二元端板)質量慣矩和振動加速度計算得到的慣性力，由天平實測力減掉模型慣性力，得到氣動力，然后減掉靜氣動力(即其平均值)，得到氣動自激力，結合模型實際振動的位移和速度時程，基于相關理論，識別出不同阻尼比、非等幅振動條件下的顫振導數，從而可以分析阻尼比以及振幅對橋梁顫振導數的影響，最終為橋梁風致振動響應的計算分析提供可靠的參數依據。

背景技術

隨著橋梁朝大跨度和超大跨度方向發展，使得橋梁結構對風的敏感性增加，氣動自激力中非線性成分增加，尤其是當振動迅速發散或衰減時，橋梁主梁表面壓力及周圍流場與等幅簡諧振動條件下的結果有所不同，因此橋梁斷面自激力和反映斷面自激特性的顫振導數也會隨之改變。長期以來，國內外采用強迫振動試驗方法識別顫振導數時，無一例外地都是基于等幅簡諧振動，傳統等幅強迫振動方法無法研究阻尼比對顫振導數的影響。顯然，等幅簡諧振動只是對于一個特定的顫振臨界狀態是適用的。然而，實際橋梁斷面風致豎彎、側彎和扭轉振動一般都是帶阻尼的非等幅振動，因此有必要提出一種新的試驗方法來研究帶阻尼的振動對橋梁顫振導數的影響。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種實現橋梁主梁節段模型單自由度非等幅諧波豎彎和側彎強迫振動，進而研究不同豎彎和側彎振動阻尼比條件下的橋梁顫振導數特性的試驗方法。帶阻尼簡諧豎彎和側彎強迫振動對橋梁顫振導數影響的試驗方法包括：橋梁模型、測力天平、剛性支桿、二元端板、導軌、滑塊、齒板、齒輪、伺服電機和底座。

本發明的技術方案：

一種研究豎彎和側彎振動阻尼比對橋梁顫振導數影響的測力試驗方法，所用的試驗裝置包括橋梁模型1、測力天平2、剛性支桿3、二元端板4、導軌5、滑塊6、齒板7、齒輪8、伺服電機9和底座10；橋梁模型1豎直放置，并固定支撐在置于其內部的測力天平2上，確保橋梁模型1中心與測力天平2中心重合；測力天平2固定在豎直的剛性支桿3的頂端，剛性支桿3的底端固結在齒板7上，橋梁模型1兩端配置二元端板4，整體構成一個剛性支撐系統；滑塊6 安裝在導軌5上，齒板7固定在滑塊6上，并與之一起在導軌5上滑動；齒板7 與齒輪8嚙合，伺服電機9產生不同初始振幅和不同阻尼比的非等幅簡諧扭轉振動，通過齒輪7與齒板8的傳動作用帶動橋梁模型1做同步非等幅簡諧豎彎或側彎振動，豎彎或側彎振動變換通過測試系統與風向相對角度來實現，同步獲得橋梁模型1的扭轉位移、速度、加速度和測力天平2的六分力信號；根據橋梁模型1的質量慣矩和振動加速度計算慣性力，將測得的總力減掉慣性力獲得氣動力，進一步減掉靜氣動力(即氣動力平均值)獲得自激力，然后根據相關理論識別豎彎或側彎不同振動阻尼比、不同振幅條件下的橋梁顫振導數。

本發明的有益效果：本裝置能夠有效地實現橋梁主梁節段模型不同初始振幅和不同阻尼比的非等幅豎向和側向簡諧振動；支撐結構保證足夠剛度，豎向或側向振動位移、速度和加速度信號理想，天平實測得到的扭矩、升力和阻力，可分別用來識別不同條件下的顫振導數其中i＝1,4,5,6，識別精度高；操作方便，省時省力。

附圖說明

圖1是實現帶阻尼豎彎簡諧強迫振動試驗裝置示意圖。

圖2是實現帶阻尼側彎簡諧強迫振動試驗裝置示意圖。

圖中：1橋梁模型；2測力天平；3剛性支桿；4二元端板；5導軌；6滑塊；

7齒板；8齒輪；9伺服電機；10底座。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式。