[发明专利]研究扭转振动阻尼比对桥梁颤振导数影响的测力试验方法

摘要

本发明提供了一种研究扭转振动阻尼比对桥梁颤振导数影响的测力试验方法，属于非等幅简谐强迫振动试验技术领域。根据模型质量惯矩和振动加速度计算惯性力，将天平测力信号减掉惯性力获得气动力，即静风力和自激力，并将其均值减掉获得自激力。然后根据已有理论识别不同阻尼比非等幅振动条件下的桥梁颤振导数，进而可以分析振幅及阻尼比对颤振导数的影响。本试验方法实现桥梁主梁节段模型的不同阻尼比条件下的非等幅扭转振动，可以研究阻尼比和振幅对桥梁颤振导数的影响，为桥梁风致振动响应分析提供可靠的计算参数依据。

主权项

1.一种研究扭转振动阻尼比对桥梁颤振导数影响的测力试验方法，其特征在于，所述的测力试验方法采用的装置包括桥梁模型(1)、测力天平(2)、刚性支杆(3)、伺服电机(4)、转轴(5)、底座(6)和二元端板(7)；桥梁模型(1)竖直放置，并固定支撑在置于其内部的测力天平(2)上，确保桥梁模型(1)扭转中心与测力天平(2)扭转中心重合；测力天平(2)固定在竖直的刚性支杆(3)的顶端，刚性支杆(3)的底端固结在伺服电机(4)的转轴(5)上，转轴(5)与刚性支杆(3)同心，伺服电机(4)固定在底座(6)上，桥梁模型(1)两端配置二元端板(7)，整体构成一个刚性支撑系统；控制伺服电机(4)产生不同初始振幅和不同阻尼比的非等幅简谐振动，带动转轴(5)、刚性支杆(3)、测力天平(2)和桥梁模型(1)同步振动；同步获得桥梁模型(1)的扭转位移、速度、加速度和测力天平(2)的六分力信号；根据模型质量惯矩和振动加速度计算惯性力，将测得的总力减掉惯性力获得气动力，进一步减掉静气动力获得自激力，然后根据相关理论识别不同扭转振动阻尼比条件下的桥梁颤振导数，具体如下：单自由度扭转振动条件下，产生的自激扭矩、升力和阻力分别表示为：式中，M_T,F_L,F_D分别为自激扭矩、自激升力和自激阻力；ρ为空气密度；U为来流风速；B为桥面宽度；α,分别为扭转角度和角速度；K＝Bω/U为折算风速；ω为转动圆频率；为与断面形状、攻角和折算风速K相关的颤振导数，j＝2,3；自激扭矩由天平直接测得的扭矩减掉惯性力和静气动力获得，由于在竖向和侧向没有加速度，因此惯性力为0，相应地，自激升力和阻力即由天平直接测得的升力和阻力时程减去静气动力获得；对于自激力M_Ti，F_Li，F_Di时程及扭转振动位移和速度时程，α_i，i＝1,2,...n，式(1a)、(1b)、(1c)表示为：式中，S_T＝BS_L；最后，用最小二乘法计算颤振导数为：