在自由車輛及環境荷載激勵下橋梁加速度(dù)響應數據的頻譜特征在有車(chē)上橋時段和無(wú)車上橋時段呈現出(chū)了明顯的差異。圖3-4為有車(chē)上橋時橋梁加速度響應的時程及頻譜,2-4Hz 的振動能量占有了絕對的優勢,橋梁低頻振動成分幾乎被此車輛激振的響應淹沒,低頻振動頻點的頻譜(pǔ)峰值不明顯,且在(zài)非結構頻點處存在峰(fēng)值;圖3-5為無車上橋時橋梁加速度響應的時程及頻譜,2-4Hz 的振動能量大大降低,1Hz 以下的低頻振動能量占有優勢,其頻譜峰值明顯。
對大量監測數據進行上述類似的(de)分析,可得到如下結論:
1) 車輛為橋梁附加質量,從(cóng)而導致固有頻(pín)點(diǎn)的頻譜峰值發(fā)生偏移。
2) 由車輛(liàng)激勵導致的橋梁受迫振動由於能量太大,加之現有采集精度及
采樣頻(pín)率有(yǒu)限,將會對橋梁很小的低頻振動產生較大(dà)影響,表現為低頻振動的
頻率點處頻譜峰值發生偏移。
3) 不同車輛上橋時橋梁頻譜特征也有很大差異,固有頻(pín)點位置不穩定。
4) 利用包含大量(liàng)有車時段的數據進行模態識別其可信度和精度必然降低。
綜上所述,既然消除(chú)車輛激勵對模態識別可靠度和精度的影響比較困難,本(běn)章提(tí)出回避(bì)有車上橋時段,隻利用無車上橋時段的數據進行識別。但是對於運營(yíng)橋梁而言,無車上橋區段的時間很短,且隨機出現,為了綜合利(lì)用(yòng)眾多很短的無車時段的數據來提高模態參數識別精度,我們首先要(yào)利用小波(bō)分析技術進行單(dān)模態提取。
對濱州黃河公路大橋、哈爾(ěr)濱四方台大橋以及東營(yíng)黃河公路大橋(qiáo)的實測加速度數據進(jìn)行頻譜分析(xī),結果表明這些橋梁的大部(bù)分低(dī)階(jiē)模態不密集,各階模(mó)態之間耦合程(chéng)度較小,各階模態對應的頻帶峰值(zhí)明顯且相互幹擾較小,因此提取加速(sù)度數據中各(gè)階單一模態對應的頻帶進行頻率和振型識別是可行的,精度完全滿足工程要(yào)求。傳統的基於 FFT 的頻帶提取技術適用於頻譜特征在整個時域內相對穩(wěn)定的數據,而由上節的分析(xī)可知橋梁加速度(dù)數據頻譜特征在時(shí)域內是不(bú)穩定的,另外大型橋梁的加速度數據在(zài)時域上有一些不(bú)穩定區段,處理這樣的數據,FFT 具有先天的(de)不足,而具有時頻分析能力的小波分析技術卻具有先天的優勢。基於小波(bō)分析的頻帶提取技(jì)術(shù)不但能很好的提取數據中的給(gěi)定頻(pín)帶成分,而且可以很好地(dì)保留此頻帶成分對(duì)應的時域特征。但利用小波分(fèn)析提取頻帶時也有一些問題,下麵就這些(xiē)問(wèn)題進(jìn)行具體分析,並給出解決方案。