桥梁结构阻尼计算:行车激励振动信号与多种测试分析方法
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- 2025-02-03
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介绍
桥结构的阻尼可以通过驱动桥阻尼激励措施的振动信号来计算和分析。振动信号可以使用振动信号,例如动态应变,动态挠度,速度,加速度等。桥结构阻尼比的测试分析方法通常分为时域方法和频域方法。另外,当桥结构的振动频率密集时,可以使用模态分析的方法。时域方法主要基于时域信号的振动值。半功率带宽方法是频域的方法。该方法是使用半功率点带宽来在自振动频谱上的自振动频率上获得阻尼参数。
波形分析
“高速公路桥载测试法规”(JTG/T J21-01-2015)中的波形分析方法实际上是基于基于时间域的引号衰减方法。桥结构测试的振动信号通常被多阶振动信号和噪声叠加。计算导致测得的振动信号的结构,这与桥结构的自振动频率相似。首先,按以下公式计算分为单个频率的真实信号,如图1所示。
在公式:d阻尼比;
n-计算中涉及的波数不小于3;
AI-计算计算的第一波;
AI' - 第一波谷参与计算;
AI+N-尾波参与计算的峰值;
AI+N' - 尾波谷参与计算。
如图
通过这种方法分析分析的波形需要单个频率对振动信号进行分析,然后分析阻尼比。主要原因是规范中的算法是一种计算公式,用于通过波动率导出数量衰减,而该方法的适用条件是,测试信号必须是具有单个自由的自由衰减信号。桥结构振动测试的信号通常是包含多阶频率的振动信号,而每个步骤的频率具有相应的阻尼比。因此,当通过波形分析方法测量桥的振动信号时,应将振动信号分为单个频率振动信号,需要分析阻尼比。
波形分析方法的振动幅度是波形的振动值和波形的山谷值,即第一波和尾波参与的峰值和山谷值之间的差异(波峰和山谷幅度的值)。计算基于时域的数字衰减方法的方法的幅度值的幅度值有三种形式:仅采用峰值。谷值仅使用;使用峰值和山谷值(见图2)。第三种方法在“公路桥梁负载测试法规”(JTG/T J21-01-2015)中采用。该方法相对较高。
图2选择数量衰减方法的值的方法
信号分离需要用桥结构测试的信号过滤,该信号将其分解为需要分析的多个频率的振动信号。 Tongtong过滤器是一种仅通过仅允许特定频率并同时有效抑制其余频率的信号来抑制的滤波器。对于测得的桥梁振动信号,通过光谱分析计算桥结构的多阶自动振动频率,并且桥结构的单个阶频率需要在频谱图中分析频谱图中的阻尼比频谱图。频谱图的频率分布确定磁带通滤波器的上限和下限频率,然后使用传递过滤器使滤波器使滤光片获得振动信号。
半功率带宽方法
半功率带宽方法是一种使用半功率点带宽来获得自振动频谱上自动振动频率的阻尼参数的方法。当使用此方法时,频率分辨率∆F通常不大于1%,以确保插值计算的准确性,请参见图3和计算方法的公式:
图3半功率带宽方法分析阻尼
在公式中:f0 -self-振动频率;
F1,F2 -HALF -POSTOR点频率,即与功率谱峰相对应的频率的0.707倍。
图3中0.707次的频率(F1,F2)是相应的半功率点。对应于半功率点的带宽是将功率降低到其频率带宽的一半,表明一半的功率集中在带宽中。半功率带宽方法也称为3DB方法。 3DB是指3dB的光谱范围的带宽(即峰的50%)。由于平方值是功率,因此在正方形之后变为1/2次,-3dB的位置是数字坐标中的半功率点。相应的带宽是将功率降低到其频率带宽的一半,表明一半的功率集中在带宽中。
由于桥梁结构的非线性,物质性质,幅度和变形,诸如应力形式,边界和支撑条件等各种因素以及环境温度将影响阻尼比的测量结果,以使测量比的测量比的测量比的测量比阻尼比的测量。某些不确定性。半功率带宽方法根据频谱中光谱峰的半功率带宽计算阻尼比,该频谱峰通常具有一定的误差。主要原因是该方法在理论上具有一定的相似性。其次,由于FFT频谱是具有一定频率间隔的离散频谱,因此频谱峰计算的主要频率和半功率带宽是必然的错误。影响半功率带宽方法测试准确性的主要原因是:测试过程中①采样频率SF; ②频率分辨率△f; ③采样分析点n; ④采样频率与信号频率k = sf/fs的比率; ⑤分析数据的数据长度t =n△t的位置; ⑥光谱线(是否光谱线和总频率坐标的位置); teLery损坏了信号频率的大小以及信号频率的频率泄漏的效果。这些因素严重影响了一半 - 能力带宽方法的阻尼值的稳定性和准确性。
适应半功率带宽方法分析阻尼的方法也应得到改善,并且应提高其分辨率,并且根据规范要求钢结构风荷载阻尼比,自动振动频率不得大于1%。当使用一半 - 能力带宽方法来分析结构阻尼以提高其测试分析准确性的准确性时,可以从以下方面进行考虑:
(1)在分析该方法的桥结构时,首先选择适当的采样频率和频率比K。对于测试计算的理论计算值和桥梁结构的自振动频率的计算,采样频率和频率的计算采样频率的比率是根据理论计算值确定的。通常,采样频率的频率和桥结构的结构测试频率约为10。
(2)建议满足采样数据分析的分析要求,因为阻尼比的精度随采样长度N而增加。
(3)采样频率的设置应注意频谱线的位置,以使分析频率与光谱的位置重叠。
(4)随着阻尼比分析结果随频率分辨率的准确性而增加,建议使用半功率带宽方法分析来改善频率的分辨率。
(5)当桥结构的频率相对密度时,无法分析半功率带宽方法的分析。阻尼比分析应通过模块化分析分析。
(6)当使用半功率带宽方法来阻尼分析时,应注意的是,窗口函数引起的泄漏效果应将测试结果支付给测试结果。在分析和阻尼半功率带宽方法时,应选择适当的窗口函数以减少泄漏的效果。
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