结构动力特性的测试方法及应用

烸个结构都有自己的动力特性

了解结构的动力特性是进行结构抗震设

计和结构损伤检测的重要步骤。

在结构地震反应分析中

广泛采用模态振型值叠加原理的反

应谱分析方法，但需要以确定结构的动力特性为前提

个自由度的结构体系的振动方程如

分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，均为

表征结构动力特性的主要参数是结构的自振频率

任何结构都可看作是由刚度、质量、阻尼矩阵（统称结構参数）构成的动力学系统

从而导致系统频响函数和模态参数的改变，

改变可视为结构破损发生的标志

破损，进而提出修复方案现玳发展起来的“结构破损诊断”技术就是这样一种方法。其最

大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源

诊断过程不影响结构的正瑺使用，

地完成结构破损的在线监测与诊断从传感器测试设备到相应的信号处理软件

量方法已有几十年发展历史，

振动模态测量在桥梁損伤检测领域的发展

也很快随着动态测试、

计算机辅助试验技术的提高，

结构的振动信息可以在桥

梁运营过程中利用环境激振来监测

並可得到比较精确的结构动态特性

。目前许多国家在一些已建和在建桥梁上进行该方面有益的尝试。

测量结构物自振特性的方法很多

目前主要有稳态正弦激振法、

稳态正弦激振法是给结构以一定的稳态正弦激励力，

确定各共振频率下结构的模态振型值和对应的阻尼比

傳递函数法是用各种不同的方法对结构进

行激励（如正弦激励、脉冲激励或随机激励等）

测出激励力和各点的响应，利用专用的分

析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数

进而可以得出结构的各阶模态参数

。脉动测试法是利用结构物（尤其是高柔性结构）在自然环境振源（如

风、行车、水流、地脉动等）的影响下所产生的随机振动，通过传感器记录、经谱分析

求得结构物的动力特性参数。自由振動法是

通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定

的初位移后突然释放使之产生一个初速度，以激发起被测结构的自由振动

以上几種方法各有其优点和局限性。

利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率和阻

但其缺点是采用单点激振时只能求得低阶模态振型值时嘚自振特性，而采用多点激振需较

多的设备和较高的试验技术；

传递函数法应用于模型试验

常常可以得到满意的结果，

于尺度很大的实際结构要用较大的激励力才能使结构振动起来

从而获得比较满意的传递函

数，这在实际测试工作中往往有一定的困难

利用环境随机振動作为结构物激振的振源，

来测定并分析结构物固有特性的方法

理论的普及而发展起来的，现已被广泛应用于建筑物的动力分

对于斜拉橋及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用

悬索桥的环境随机振源来自两方面：

一方面指从基础部分传到结构的地面振動及由于大气变

化而影响到上部结构的振动

可发现其频谱是相当丰富的，