振動測試應用於各（gè）行各業，其中橋梁結構的（de）振（zhèn）動測試（shì）是橋梁結（jié）構（gòu）試驗的重要組成部分，相對於橋梁靜載試（shì）驗的測試，其難度相對較大，下麵中交路橋科技就從（cóng）振動測試的概念、方法進行總結，希望會對檢測人員有所幫助。

　　橋梁振動的因素（sù）

　　汽車發動機的抖動、路麵不平滑、人群荷載、風荷載、地震等。車輛（liàng）數量增多、載重量增大、速度增高等加劇了橋梁的振動。大跨度、超大跨度的橋梁，地震、風荷載往往是控製因素。因此，車輛振動（dòng）和其它動力（lì）荷載己經成為橋梁設計、施工、管理、養護、維修等（děng）方（fāng）麵的重要因素（sù）之一。

　　橋梁結構的振動問題多采用理論分析和現場測試相結（jié）合的研究方法，因此，振動測試（shì）是解決（jué）工程結構的重要（yào）手段。

　　橋梁結構的動態測試

　　一、橋（qiáo）梁結構動載試驗

　　利用某種激振方法激起橋梁結構的振動，測定橋梁結構的固有（yǒu）頻率、阻尼比、振（zhèn）型、動（dòng）力衝擊係數、動（dòng）力響應(加速度、動撓度)等參量的試驗項目，從而宏觀判斷橋梁結構的整體（tǐ）剛度、運（yùn）營性能。

　　橋（qiáo）梁（liáng）結構的動載試驗與靜載試驗的目的、測（cè）試內容等方麵有所不同（tóng），但對於全麵分析掌握橋梁結構的工作性能是同等（děng）重要。

　　一般采用現（xiàn）場（chǎng）實際結構測試，有時也可采用結構模型進行動載試驗(實驗室試驗)，如風洞試驗(大跨度橋梁的風（fēng）致振動試驗)、模擬地震振動台(橋梁（liáng）結構的地震響應試驗)等。

　　1、動載試驗的目（mù）的

　　根據動載試驗的目的，動載試驗主要是進行橋梁結構的動力特性測試、強迫振動響應（yīng）的測試以及動荷（hé）載的（de）動力特（tè）性測試。對於一（yī）般（bān）的橋梁結構主（zhǔ）要是（shì）進行橋（qiáo）梁結構動力特性以及橋梁結構響應的測試。

　　結構動力特性：自振頻率、阻尼特性、振型。

　　強迫振動響應：振幅（fú）、動（dòng）應力、加速度等。

　　動荷載的動力特性：測定引起結構振動作用（yòng）力的大小、方向、頻率與作用規律（lǜ）等。

　　2、動態測試係統

　　動態測試係統主要包括拾振器、信號放大器、信號采集（jí）儀（yí）和振動測（cè）試分析係統4個部分組成。拾振器將橋（qiáo）梁振動的振動信號轉化成模擬信號，經過信號放大器（qì）將信（xìn）號放大後傳輸至信（xìn）號采（cǎi）集儀。信號（hào）采集儀將（jiāng）放大後的模擬信號進行數據采集（jí），並（bìng）通過A/D轉換模塊將模擬信號轉化成數（shù）字信號。通（tōng）過信號采集儀和現場監控計算機對采樣參數（shù）進行采集控製。現場采集（jí）的各種橋梁動態數據通過（guò）動態測試分析和模態分析軟件對橋梁振（zhèn）動測試分析和橋梁的振動模態進行（háng）分析。

　　二、動（dòng）態測試信號

　　橋梁結構動載試驗（yàn）中，隨時間變化的物理量一般稱為信號，如撓度、應變、振幅、加（jiā）速度等。

　　動載（zǎi）試驗信號比較複雜，表現為（wéi）：

　　振源和結構的振動響應都是隨時間而變化的，是隨機的（de）、不確定的。

　　橋（qiáo）梁結構自由度多、車輛和橋梁相耦合振動，其（qí）動力（lì）特性（xìng）就更為（wéi）複雜。

　　幹擾信號多且沒有規律。

　　1、動（dòng）態信號（hào）的時域描述

　　信號的幅值隨（suí）時間變化的（de）數學（xué）表達式，稱為信號的時域描（miáo）述。如加速度時程曲線（xiàn）、位移時（shí）程曲線等。信號的時域（yù）描述比較簡單、直觀，通過多個測點的時程（chéng）曲線，可以分析出結構的振幅、振型、阻尼特性、動力衝擊係數等參量，但不能明確揭示（shì）信號（hào）的頻率（lǜ）成分和振動係統的傳遞特（tè）性。

　　2、動態測試信號的頻域描述

　　對信號進行頻譜分析，研究其頻率結構及其對應的幅值大小，即采（cǎi）用頻（pín）域描述。需將時域信號通過快速傅立葉變換變為頻域信號，從（cóng）而（ér）確定結構的頻率和頻率分布特性。

　　三、橋梁結構的（de）動力響應測試

　　橋梁（liáng）結構振動測試傳感器（qì）的布置應根據結構形式而定，按照（zhào）理論計算得出的振型大（dà）致形狀，在變位較大的部位（wèi）布（bù）置（zhì）傳感器，以測得橋梁結構反應。

　　橋梁振動測試的（de）按照激振方法分為自（zì）振法、強（qiáng）迫振動法、脈動法。

　　振（zhèn）動測試方法選用時（shí）應根據橋梁的類型和剛度進行選擇，以簡單易行、便於測試為原則。通常，多將上述一（yī）種或兩種方法結合起來，以（yǐ）便全麵把（bǎ）握橋梁結構的動力（lì）特性。

　　1、自振法（fǎ）

　　使橋（qiáo）梁產生有（yǒu）阻尼的自由衰減振動，記錄到的振動圖形為橋梁的衰減振動曲線。一般常用突然（rán）加載（zǎi）和突然卸載（zǎi）兩種方法。

　　（1）突然加載法

　　在被測結構上急速施加一個衝擊作用力。現場測試中，采用試驗車輛的後輪從三角墊塊上突然下落對橋（qiáo）梁產生衝擊作用，激起橋梁的豎向振動（dòng），簡稱跳車（chē）試驗；當測試某一構件(如拉索)的振（zhèn）動時，常（cháng）采用橡皮錘敲擊的方法產生衝擊作用。

　　（2）突然（rán）卸載法

　　在（zài）結構上預先施加一個荷載作用，使結構產生一個初位移，然後突（tū）然卸去荷載，利用（yòng）結構（gòu）的（de）彈性使其產生自由振動。為卸落荷（hé）載，可通過自動脫（tuō）鉤裝置（zhì）或剪斷（duàn）繩索等方法，有時也專門設計斷裂裝置，即當預施加力達到一定數值時，在繩索中間的斷裂裝置便突然斷裂，由此激發（fā）結構的振動。

　　2、強迫振動法

　　強迫振動法是利用專（zhuān）門的激振裝置，對橋梁結構施加激振力，使結構產生強迫振動，借助於共振來確定結構的動力特性。對於原型橋梁結構（gòu），常常（cháng）采用試（shì）驗車輛以不同的行駛速度通過（guò）橋梁，使橋梁產生不同（tóng）程度的強迫振動，簡（jiǎn）稱“跑車試驗（yàn）”。在試驗時，常采用1輛試（shì）驗車輛以（yǐ）20、30、40、50km/h的速度進（jìn）行跑車試驗（yàn）。

　　3、脈動法

　　利用被測橋梁結構所處環境的微小而不規則的振動來確定結（jié）構動力特性（xìng）的方法（fǎ）。這種微振動通常稱之為“地脈動”，它是由附近地（dì）殼的微小（xiǎo）破裂和遠處地震傳來的脈（mò）動、橋址處風荷載、水流（liú）等隨機荷載激振而引起橋跨結構的微小振動響應。

　　結構脈動測試的重要特性：明顯反映結構的固有頻率。

　　脈動（dòng）法是橋梁結構模態測試（shì）中最常用的測試方法，屬於模態試驗中（zhōng）基（jī）於響應數據的模態分析（OMA）方法。隨機子空（kōng）間法是OMA中最精確的方法，整體擬合法，擬合時同（tóng）時考慮多點的輸（shū）出（chū）波形，當模態比較密集（jí）時，即使模態頻率比較接近，也不會影響識別的精度（dù）。

　　四（sì）、脈動法進行橋梁（liáng）模態測試的實（shí）例

　　1、橋梁概況

　　采（cǎi）用模態測試（shì）的橋梁主橋（qiáo）上部結構為下承式鋼管混凝土係杆拱橋，采用剛性係梁剛性拱結構形（xíng）式（shì），拱肋拱軸線采用懸鏈線，中間設一榀鋼管混凝（níng）土拱肋，拱肋截麵為桁架式。拱肋（lèi）由4根鋼（gāng）管組成（chéng）。橋梁共設17對吊杆，係（xì）梁采用單箱三室（shì）的箱型截麵。

　　2、振動測點（diǎn）布置

　　根據本橋的結構特點以及有限元模態分析的前10階頻率範圍，確定本橋模態測試中（zhōng）主要布設豎向振動測點和水平振動測點兩類加速（sù）度傳感（gǎn）器。橋梁豎向（xiàng）振型或扭轉振型的測試共布設29個豎向加速度傳感器測（cè）點，節點2~8、節點11~17，節點20~26，節點（diǎn）28~34共（gòng）布設28個測點，節點10處布設1個參考點。橋梁水（shuǐ）平振動測試13個水平加速度傳感器測點，節點8~14布設7個橋麵水平測（cè）點，節點22~26布設5個拱（gǒng）上水平測點，在節點8位置附近（jìn）布設1個參考點。