记录仪器
第四章 桥梁振动试验
同济大学桥梁工程系版权所有
自由振动衰减法
自由振动衰减法的激励
第四章 桥梁振动试验
用用车突辆释激法励水平激励 用枕木竖向、侧向卷扬激机励
桥墩
断裂器 桥面
用自制土火箭对桩基进行激励 Vasto da gama桥自由振动激振
同济大学桥梁工程系版权所有
自由振动衰减法—求阻尼比公式
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
强迫振动法 大大型型水激振平器激振器：
第四章 桥梁振动试验
空气筒
输气管 空气罐
质量块
从动轮
减速机 驱动轮
盘型制动器 伺服电机
驱动轮
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
强迫振动法
半功率带宽法求阻尼比
1.测出共振曲线
（扫描、绘制振幅-频率曲线）
2.确定半功率带宽
3.计算阻尼比：


1 2f
( f2

f1)
f 2f
同济大学桥梁工程系版权所有
强迫振动法—悬臂梁振型确定
1.布置激振力和测点
2.测出某共振频率时各 测点振动曲线
3.量出各测点振幅
f=5.889Hz ζ=0.008
同济大学桥梁工程系版权所有
桥梁结构基本振型
强迫振动法 (共振法)
利用激振器械对结构进行连续正弦扫描，根据共振效应，当扫 描频率与结构的某一固有频率相一致时，结构振幅会明显增大， 用仪器测出这一过程，绘出频率—幅值曲线(共振曲线)，通过 曲线可以得到结构的自振特性参数。
自由振动衰减法测振仪器配套框图：
控制仪器 激振器 桥梁结构 拾振器 测振放大器 记录仪器
ynm 阻尼比：
2m
yn
ynm
m5
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
强迫振动法 (共振法)
动力放大系数：
[(1源自u2)

(2u)
2
]
1 2
第四章 桥梁振动试验
β
4
D0
3
2
D 0.2
1
D 0.5
D 1 D 0.7
0
0
1
2
u
3
4
同济大学桥梁工程系版权所有
4.判别各测点相位
（0 - π - 2π)
5.振幅归一化处理，画 振型曲线
5.
4.
A5
A4
3.
2.
1.
激振
A3
A2
A1
第四章 桥梁振动试验
同济大学桥梁工程系版权所有
桥梁结构基本振型
简单桥梁结构振型
第四章 桥梁振动试验
简支梁
悬臂梁
其他梁式桥，如悬臂梁、连续梁等振型基本相同。
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
桥梁自振特性测定 桥梁动力响应测试 桥梁振动试验实例 实验和现场教学
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
概述
桥梁振源: 对引起桥梁振动的风、地震和车辆振动等
振动源（或荷载）的测定。
自振特性: 桥梁自振特性是桥梁结构的固有特性，也
是桥梁振动试验中最基本的测试内容。
动力反应:
yn Aetn sin( tn )
ynm

Ae
(tn

2m
)
sin[
(tn

2m
) ]
yn
m
e e2m
ynm
因： 1 2 当 很小时,
取对数： ln yn 2m
桥梁振源测定
所有引起桥梁振动的外荷载：
• 风荷载（风速、环境风场等）测定 • 地震荷载（震级、加速度等）测定 • 车辆荷载（载重、速度等）测定
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
桥梁自振特性参数测定
桥梁结构自振特性是研究桥梁结构抗震、抗风或抗其他动荷载 的性能和能力的基础。 自振特性参数（动力特性参数、振动模态参数）主要三个参数： 结构自振频率、阻尼比和振型。 它们都由结构形式、建筑材料性能等结构所固有的特性所决定， 与外荷载无关。
第四章 桥梁振动试验
桥梁结构基本振型
三跨连续梁桥结构振型
f=1.641 Hz ζ=0.0139
f=3.369 Hz ζ=0.0077
f=4.190 Hz ζ=0.0110
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
桥梁结构基本振型
四跨简支变连续梁桥结构振型
f=1.699Hz ζ=0.0130 f=2.344Hz ζ=0.0112 f=2.783Hz ζ=0.0101 f=3.164Hz ζ=0.0128 f=3.955Hz ζ=0.0082
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
桥梁结构基本振型
五 跨 连 续 梁 桥 结 构 振 型
f=0.674Hz ζ=0.028 f=1.055Hz ζ=0.025 f=1.406Hz ζ=0.014
f=2.051Hz ζ=0.016
f=2.754Hz ζ=0.012 f=3.721Hz ζ=0.013
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
桥梁自振特性参数测定
自由振动衰减法 强迫振动法 (共振法) 环境随机振动法
｝｛
频率 阻尼比 振型
第四章 桥梁振动试验
同济大学桥梁工程系版权所有
桥梁自振特性参数
自由振动运动方程（ p(t) 0 ）：
my(t) cy(t) ky(t) 0
y Aexp(t) sin( 1 t )
同济大学桥梁工程系版权所有
第四章 桥梁振动试验
自由振动衰减法
给结构一个初位移或初速度使结构产生振动，测结构的 自由振动衰减曲线。通过对该曲线的分析处理可以得到 结构自振特性参数。
自由振动衰减法测振仪器配套框图：
激振力
桥梁结构
拾振器
测振放大器
车辆、风和地震等外荷载作用下桥梁结构 动力反应的测定是评价桥梁结构动力性能 的基本内容之一。
第四章 桥梁振动试验
同济大学桥梁工程系版权所有
概述
试验与传统结构动力学分析之间的关系
计算： (已知)
(计算或假定)
振源
结构
试验： (已知或未知) (实测求得)
(求得)
响应
(实测)
第四章 桥梁振动试验
同济大学桥梁工程系版权所有
频率：
k / m 2 2f
f 1 k
2 m
阻尼比：
c / m 2 cc 2m
c c cc 2m
振型： y Y
Tn my Tn mY Tn mnYn
kc
m
第四章 桥梁振动试验
同济大学桥梁工程系版权所有
自由振动衰减法 自由振动运动方程： my(t) cy(t) ky(t) 0