实测桥梁结构振动模态统计表

基于Midas的钢箱梁桥振动模拟分析作者：吴凡温巍杨化奎王文玺来源：《中国房地产业·中旬》2021年第09期【摘要】本文以南通市五一路拟建的张謇文化人行天桥为工程背景，利用Midas有限元软件对桥梁结构进行模拟分析，经数理统计分析，推导出挠度和振频之间的线性关系。

经验证分析，大跨径钢箱梁桥可以满足人群荷载，但在跨中位置产生了较大振幅，需设置阻尼器以降低振幅。

研究结果对即将实施的张謇文化人行天桥具有十分重要的指导意义。

【关键词】有限元软件；钢箱梁；振动；挠度中图分类号：U445.4 文献标识码：A【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.064钢结构工程具有重量轻、安装方便、施工工期短、抗震性能强、环境无污染等优势，我国的钢结构工程市场前景非常广阔[1]。

人行天桥即人行立交桥，专供行人通过，可有效避免人车平面相交时的冲突，保障行人安全，提高车行速度，减少交通事故等优点[2]。

钢箱梁人行天桥的设计和施工安全问题，特别是振频大小对挠度的影响，对于施工和运营期间的钢箱梁人行天桥的结构安全性与舒适性影响较大[3]。

本文以南通市五一路拟建的张謇文化人行天桥为工程背景，利用Midas有限元软件对桥梁结构进行模拟分析。

经验证分析，大跨径钢箱梁桥可以满足人群荷载，但在跨中位置需设置阻尼器以降低振幅。

研究结果对即将实施的张謇文化人行天桥具有十分重要的指导意义。

1、工程概况本工程位于江苏工程职业技术学院东侧，横跨五一路，连接荷兰文化街区。

桥面全宽4m，净宽3.5m，桥梁上部结构采用钢箱梁，下部结构采用柱式桥墩和钻孔灌注桩基础。

人行天桥的设置是为了解决本校学生的过街需求，提高周边学校学生实现东西过街的安全性。

为减少施工期间对交通的影响，本天桥采用钢箱梁形式，桥梁全长45.7m，跨径布置为：1×42.2m钢箱梁。

见图1、图2。

2、钢箱梁人行天桥结构分析本天桥工程主梁采用1×42.2m钢箱梁，总长45.7m，天桥主梁桥面全宽4.0m，净宽3.5m；梯道全宽3.5m，净宽3.2m。

简支梁模态参数测定之一—测定固有频率与振型一、实验目的1、加深对系统固有频率和主振型的理解；2、掌握振动系统固有频率及主振型的一种测量方法（共振法）；3.了解压电式传感器及与它相配的测量系统的工作原理，掌握正确使用的方法；4、了解激振系统的工作原理。

二、实验装置框图图1 表示实验装置系统框图图1 实验装置系统框图三、实验原理试验模态分析法是确定结构固有频率的有效方法，在结构分析中应用广泛，而简支梁也是桥梁结构中一种常见的模型，现代桥梁中依然存在不少采用简支梁模型的桥梁结构。

所以本事通过试验模态法得到简支梁的固有频率和振型，也是桥梁结构分析中一种常用的方法很有实际意义，实验所用的均质等截面简支梁模型，属于小阻尼和连续的无限自由度的振动系统。

本实验模型是一矩形截面简支梁，它是一无限自由度系统。

理论上说，它应有无限个固有频率和主振型，在一般情况下，梁的振动是无穷多个主振型的迭加。

如果给梁施加一个合适大小的激振力，且该力的频率正好等于梁的某阶固有频率，就会产生共振，对应于这一阶固有频率而确定的振动形态叫做这一阶主振型，这时其它各阶振型的影响小得可以忽略不计。

用共振法确定梁的各阶固有频率及振型，具体步骤是首先得找到梁的各阶固有频率，并让激扰力频率等于某阶固有频率，使梁产生共振，然后，测定共振状态下梁上各测点的振动加速度值，从而确定前三阶主振型。

振型：即振动形态，即梁上各个测量点和振幅的关系图。

如图所示为一阶，二阶和三阶的振型图。

在正弦激励下振幅的比值等于加速度的比值。

所以本次试验测量加速度与位置之间的关系就能正确画出振型，大致如图2所示。

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80.9 10 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80.9 1图2 前三阶振型图根据材料力学理论下简支梁固有频率的计算：2012f l ππ⎛⎫= ⎪⎝⎭E 为材料的弹性模量，查表取E=210Gpa 测量得简支梁b=0.05m h=0.15m l=1m312bh I =s 为梁的横截面积37850kgm ρ=2201135.1622f Hzl l ππππ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭10f f =214140.6f f Hz == 319316.4f f Hz==四、实验方法1、 激振器安装把激振器安装在支架上，将激振器和支架固定在实验台基座上，并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力（不要超过激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和DH1301输出接口。

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过桥梁模态分析，了解桥梁结构的动力特性，包括自振频率、振型和阻尼比等。

通过实验，加深对桥梁结构动力响应分析的理解，为桥梁设计、维护和检测提供理论依据。

二、实验原理桥梁模态分析是研究桥梁结构动力响应的一种方法，通过分析桥梁结构的振动特性，可以了解其在受到外部激励时的响应情况。

实验原理主要包括以下几个方面：1. 振动方程：根据牛顿第二定律，桥梁结构的振动方程可以表示为：\[ m\ddot{u} + c\dot{u} + ku = F(t) \]其中，\( m \) 为质量矩阵，\( c \) 为阻尼矩阵，\( k \) 为刚度矩阵，\( u \) 为位移向量，\( F(t) \) 为外部激励。

2. 特征值问题：桥梁结构的振动方程是一个齐次方程，当外部激励为零时，解的形式为：\[ m\ddot{u} + c\dot{u} + ku = 0 \]通过求解该齐次方程的特征值问题，可以得到桥梁结构的自振频率和振型。

3. 模态参数识别：在实际工程中，由于测量误差和外界因素的影响，无法直接得到桥梁结构的自振频率和振型。

因此，需要通过实验手段进行模态参数识别。

常用的方法包括时域分析法、频域分析法和时频分析法等。

三、实验设备1. 桥梁模型：本次实验采用一根简支梁作为桥梁模型，长度为3米，截面尺寸为100mm×100mm。

2. 激振器：用于施加外部激励，产生桥梁结构的振动。

3. 传感器：用于测量桥梁结构的振动响应，包括加速度传感器和位移传感器。

4. 数据采集系统：用于采集传感器信号，并进行实时处理和分析。

四、实验步骤1. 搭建实验模型：将简支梁固定在实验平台上，确保其稳定。

2. 安装传感器：在桥梁模型的适当位置安装加速度传感器和位移传感器。

3. 激振：通过激振器对桥梁模型施加正弦激励，产生桥梁结构的振动。

4. 采集数据：使用数据采集系统采集加速度传感器和位移传感器的信号。

5. 数据处理：对采集到的信号进行滤波、去噪等预处理，然后进行时域分析、频域分析和时频分析，识别桥梁结构的模态参数。

桥梁工程A基础及下部构造1、钻孔桩（1）桩孔检验附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）E-6钻孔桩钻孔原始记录表（施工单位做）C-2-158钻孔桩终孔后灌注砼前检验记录表C-2-163高程检验记录表（2）钢筋笼检验附件：C-1-49钢筋安装现场质量检验报告单C-2-43钢筋安装检验记录表（3）钻孔灌注桩检验附件：C-2-154混凝土浇筑检验记录表E-8水下砼灌注原始记录表C-2-159钻孔桩混凝土施工检验记录表C-1-60钻孔桩现场质量检验报告单C-2-55钻孔桩检验记录表C-2-155钻孔桩成品检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告第三方试验桩检报告2、系梁、承台附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-191基坑现场质量检验报告单C-2-164基坑检验记录表E-12基坑开挖原始记录表（施工单位做）C-1-49钢筋安装现场质量检验报告单C-2-43钢筋安装检验记录表C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-68承台（系梁）现场质量检验报告单C-2-63承台（系梁）检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告3、立柱：附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-49钢筋安装现场质量检验报告单C-2-43钢筋安装检验记录表C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-71柱（双壁墩）现场质量检验报告单C-2-66柱（双壁墩）检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告4、盖梁：附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-49钢筋安装现场质量检验报告单C-2-43钢筋安装检验记录表C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-73盖梁、台帽现场质量检验报告单C-2-68盖梁、台帽检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告5、垫石附件: C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-50钢筋网现场质量检验报告单C-2-45钢筋网检验记录表C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-138垫石现场质量检验报告单C-2-133垫石检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告6、挡块附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-49钢筋安装现场质量检验报告单C-2-43钢筋安装检验记录表C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-139挡块现场质量检验报告单C-2-134挡块检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告7、桥台（扩大基础）附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-191基坑现场质量检验报告单C-2-164基坑检验记录表E-12基坑开挖原始记录表（施工单位做）C-2-153地基承载力检验记录表地基承载力试验报告C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-59扩大基础现场质量检验报告单C-2-54扩大基础检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告8、台身附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-70墩、台身现场质量检验报告单C-2-65墩、台身检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告9、耳、背墙附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-49钢筋安装现场质量检验报告单C-2-43钢筋安装检验记录表C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-70墩、台身现场质量检验报告单C-2-65墩、台身检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告10、台背填土附件：C-1-75台背填土现场质量检验报告单C-2-70台背填土检验记录表压实度试验报告（灌砂法）压实度试验记录（灌砂法）B:上部构造预制及安装1、梁板预制附件：C-1-49钢筋安装现场质量检验报告单C-2-43钢筋安装检验记录表C-2-157预应力钢束孔道坐标检验记录表C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-54后张法现场质量检验报告单C-2-49后张法检验记录表E-9千斤顶施加预应力记录表E-10-1预应力张拉施工记录表（1）E-10-2预应力张拉施工记录表（2）E-11预应力砼构件压浆施工原始记录表C-1-76梁板预制现场质量检验报告单C-2-71梁板预制检验记录表混凝土抗压强度试验报告水泥净浆抗压强度试验报告2、梁板安装附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-77梁板安装现场质量检验报告单C-2-72梁板安装检验记录表C-2-163高程检验记录表C:总体、桥面系和附属工程1、护栏附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-49钢筋安装现场质量检验报告单C-2-43钢筋安装检验记录表C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-146护栏现场质量检验报告单C-2-141护栏预制检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告2、搭板附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-49钢筋安装现场质量检验报告单C-2-43钢筋安装检验记录表C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-147搭板现场质量检验报告单C-2-142搭板预制检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告3、桥面铺装附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-50钢筋网现场质量检验报告单C-2-45钢筋网检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-134+2桥面铺装现场质量检验报告单C-2-129桥面铺装检验记录表C-2-163高程检验记录表混凝土抗压强度试验报告4、支座安装附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-140支座安装现场质量检验报告单C-2-135支座安装检验记录表C-2-163高程检验记录表5、桥梁总体附件：C-2-162平面位置检验记录表E-13桥（涵）位放样原始记录表（施工单位做）C-1-48桥梁总体现场质量检验报告单C-2-44桥梁总体检验记录表C-2-163高程检验记录表D上部构造现场浇筑中横梁、端横梁、横隔板、湿接缝、铰缝（铰缝无模板）附件：C-1-49钢筋安装现场质量检验报告单C-2-43钢筋安装检验记录表C-1-190结构物模板报告单C-2-156模板检验记录表C-2-154混凝土浇筑检验记录表C-1-78就地浇筑梁板现场质量检验报告单C-2-73就地浇筑梁板检验记录表混凝土抗压强度试验报告。

市政桥梁工程试验检测项目及频率汇总表
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基于桥梁自振频率的结构刚度评定摘要：桥梁自振频率可用来判断结构实际刚度，是反映结构整体工作性能的重要指标。

分析结构频率特性的变化，能够得到桥梁裂缝位置、大小及损伤类型。

本文以山东省泰安市大河桥为例，通过环境激励法，使用941B超低频测振仪采集数据，并根据桥梁类型和仪器特性，设计对应的测点方案。

筛选分析数据后通过相应软件得到一阶频率和振型，进而进行频率和刚度计算，定性定量得到桥梁的设计刚度与实际刚度之间的关系，最终为结构性能评价提供依据。

关键词：自振频率；测点布置；频谱分析；频率计算；刚度评定一、工程对象及简介大河桥，位于G104京福线上，于1988年建成，后于2001年进行改建。

为评定其结构性能状况，保证运行的安全性，对其进行了动载试验，以便对该桥的现状作出客观可靠的评定。

该桥是一座三跨预应力混凝土桥，桥梁全长为81米，跨径布置3*20m，主梁为空心板截面，高度0.85m，宽度0.9m，挖空的圆形直径为0.62米。

桥面总宽为50米。

主梁均采用C50混凝土，采用预应力钢绞线，标准强度1860MPa，超张拉施工。

试验仪器采用941B型超低频测振仪，包括两个竖向拾振器和四个横向拾振器，六通道放大器，数据采集分析仪及仪器自带G01NET通用数据采集和分析系统。

考虑到竖向测点的缺少，故制定多种测试方案，减少数据的丢失。

采用环境随机振动法测试，采集结构的加速度振动响应信号，采样时间为10min采样频率设置为200HZ，每个测点采集120400个样点。

二、测点方案介绍一套941B超低频测振仪仅提供两个竖向拾振器，为精确所测数据，现制定八种测点方案。

测点方案如下：方案一：在2#跨（中间跨）跨中位置布置①、②点，坐标皆为（0，4，0）；在L/4处布置③点，坐标为（-5，4，0）；在靠近伸缩缝处位置布置⑤点，坐标为（-9.7，4，0）。

在1#跨跨中位置布置④点，坐标为（-20，4，0）；在靠近伸缩缝处位置布置⑥点，坐标为（-10.3，4，0）。

以模态分析方法识别铁路桥梁的自振频率摘要：桥梁的自振频率是研究桥梁结构动力性能的基础，以往的常规测试方法准确度较低。

文章通过对比试验分析，论证了采用力锤激励的模态分析方法能够得到比较精确的桥梁自振频率。

并简单介绍了地震反应谱。

关键词：模态分析混凝土梁自振频率识别地震反应谱中图分类号：文献标识码：AIdentify Natural Frequency of Railway Bridge by ModeAnalysis MethodGengyuan Zhang( College of Civil Engineering and Architecture, Southwest University of Science and Technology, Architecture and Civil Engineering 2011)Abstract：Natural frequency of bridge is a basic research for the structure of bridge’s dynamic performance. The past conventional testing method is in low accuracy. In this thesis, through the analysis of contrast test, it’s proving the mode analysis method of force-hammer excitation can get more accurate natural frequency of bridge. And then it briefly introduces earthquake response spectrum.Key words：mode analysis; concrete bridge; identify natural frequency;earthquake response spectrum引言工程地震作用计算理论通过一个多世纪的发展，大致趋于成熟。

《桥梁结构试验》实验指导书(总26页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《桥梁结构试验》实验指导书同济大学桥梁试验室二〇〇九年三月目录实验一接桥方式和静态电阻应变仪的使用....................... 错误!未定义书签。

一、实验目的和要求...................................... 错误!未定义书签。

二、实验仪器和设备...................................... 错误!未定义书签。

三、实验内容和步骤...................................... 错误!未定义书签。

四、记录表格............................................ 错误!未定义书签。

五、实验报告（至少应包括以下内容）...................... 错误!未定义书签。

DH3815N静态应变测试系统的使用............................... 错误!未定义书签。

一、准备................................................ 错误!未定义书签。

二、DH3815N静态测试系统配套软件的操作................... 错误!未定义书签。

三、其他................................................ 错误!未定义书签。

实验二动态电阻应变仪的使用................................. 错误!未定义书签。

一、实验目的和要求...................................... 错误!未定义书签。

二、实验仪器和设备...................................... 错误!未定义书签。

结构第一阶振型系数查表全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：结构的振动是指结构在外力作用下发生的周期性运动。

在振动分析中，结构的振型是指结构在振动过程中按照不同方式运动的模态。

结构的振型系数是描述结构不同振型下的振动特性的重要参数之一。

在结构设计中，振型系数的研究可以帮助工程师更好地了解结构的振动情况，从而进行合理的结构设计和优化。

为了方便工程师参考和应用，通常会制作一份结构第一阶振型系数查表。

这个查表会详细列出不同结构类型和不同振型情况下的振型系数，以供工程师在设计和分析过程中参考。

下面我们将详细介绍结构第一阶振型系数查表的制作内容和应用方法。

一、结构第一阶振型系数查表的制作内容1. 结构类型：首先需要确定要研究的结构类型，比如梁结构、柱结构、板结构等。

2. 振型情况：对于每种结构类型，需要研究不同振型情况下的振型系数。

通常会包括前后摆动、左右摆动、扭转等不同振动方式。

3. 实验数据：根据实验或仿真结果，确定每种振型情况下的振型系数。

4. 数据整理：将研究得到的振型系数整理成表格形式，清晰地列出每种结构类型和振型情况下的振型系数。

5. 表格格式：为了方便工程师查阅和应用，可以将表格设计成易于阅读和理解的格式，包括结构类型、振型情况、频率、振型系数等信息。

1. 振动分析：工程师可以根据结构第一阶振型系数查表中的数据，进行结构的振动分析。

通过振型系数的参考，可以更准确地确定结构的振动特性，为结构设计和优化提供参考依据。

结构第一阶振型系数查表是结构振动分析和设计中的重要工具之一。

通过制作和应用该查表，工程师可以更好地了解结构的振动特性，为结构设计和分析提供重要参考依据，提高结构的抗振能力和安全性。

希望本文的介绍能够帮助工程师更好地理解和应用结构第一阶振型系数查表。

第二篇示例：结构第一阶振型系数是结构工程学中的一个重要参数，用于描述结构在振动时的特性。

振型系数反映了结构的几何形状、材料性质和边界条件等因素对结构振动频率的影响，是结构动力学分析中的重要参考数据。

附录A（资料性）动力检测原始记录A.1 结构动力特性记录可参照表A.1执行。

表A.1 结构动力特性检测原始记录表工程项目委托单位合同编号检测依据工程地址委托日期检测仪器检测日期A.2 结构动力特性记录可参照表A.2~A.4执行。

表A.2 环境振动（无规则振动）检测原始记录表工程项目委托单位合同编号检测依据工程地址委托日期检测仪器检测日期工程项目委托单位合同编号检测依据工程地址委托日期检测仪器检测日期表A.4 环境振动（稳态或冲击振动）检测原始记录表工程项目委托单位合同编号检测依据工程地址委托日期检测仪器检测日期附录B （规范性） 振动信号特征值B.1 均值在时间历程T 内的振动信号所有值的算术平均值。

即()dt t x T TT x ⎰∞→=01limμ 离散量表达形式为∑==Ni ix xN11μ式中： N ——采样点数 B.2 均方值在时间历程T 内，振动信号平方值的算术平均值，即()dt t x T T T x ⎰∞→=0221limψ离散量表达形式为∑==Ni ixxN1221ψB.3 方差表示振动信号偏离均值的平方的平均值，即()[]dt t x TTxT x221lim⎰-=∞→μσ离散量表达形式为()2121∑=-=Ni x ixxNμσB.4 自相关函数振动信号的自相关函数是描述一个时刻的数据值与另一个时刻的数据值之间的依赖关系，即()()()dtt x t x T R TT x ⎰+=∞→01lim ττB.5 功率谱密度函数功率谱是用以表示振动信号在某频段的能量成分，振动信号在时间历程T 内的平均功率为()x t ()x t t τ+t()dt t x T P T ⎰=021振动信号在单位带宽f ∆内的平均功率称为自功率谱密度函数，即()()dtf f t x Tf f G TT x ⎰∆∆=∞→02,,1lim 1B.6 互相关函数互相关函数xyR 是表示两个振动信号，相关性的统计量。