中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
運(yùn)營(yíng)橋梁振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)頻分析
在自由車輛及環(huán)境荷載激勵(lì)下橋梁加速度響應(yīng)數(shù)據(jù)的頻譜特征在有車上橋時(shí)段和無(wú)車上橋時(shí)段呈現(xiàn)出了明顯的差異。圖3-4為有車上橋時(shí)橋梁加速度響應(yīng)的時(shí)程及頻譜，2-4Hz 的振動(dòng)能量占有了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，橋梁低頻振動(dòng)成分幾乎被此車輛激振的響應(yīng)淹沒(méi)，低頻振動(dòng)頻點(diǎn)的頻譜峰值不明顯，且在非結(jié)構(gòu)頻點(diǎn)處存在峰值；圖3-5為無(wú)車上橋時(shí)橋梁加速度響應(yīng)的時(shí)程及頻譜，2-4Hz 的振動(dòng)能量大大降低，1Hz 以下的低頻振動(dòng)能量占有優(yōu)勢(shì)，其頻譜峰值明顯。
對(duì)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行上述類似的分析，可得到如下結(jié)論：
1) 車輛為橋梁附加質(zhì)量，從而導(dǎo)致固有頻點(diǎn)的頻譜峰值發(fā)生偏移。
2) 由車輛激勵(lì)導(dǎo)致的橋梁受迫振動(dòng)由于能量太大，加之現(xiàn)有采集精度及
采樣頻率有限，將會(huì)對(duì)橋梁很小的低頻振動(dòng)產(chǎn)生較大影響，表現(xiàn)為低頻振動(dòng)的
頻率點(diǎn)處頻譜峰值發(fā)生偏移。
3) 不同車輛上橋時(shí)橋梁頻譜特征也有很大差異，固有頻點(diǎn)位置不穩(wěn)定。
4) 利用包含大量有車時(shí)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行模態(tài)識(shí)別其可信度和精度必然降低。
綜上所述，既然消除車輛激勵(lì)對(duì)模態(tài)識(shí)別可靠度和精度的影響比較困難，本章提出回避有車上橋時(shí)段，只利用無(wú)車上橋時(shí)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別。但是對(duì)于運(yùn)營(yíng)橋梁而言，無(wú)車上橋區(qū)段的時(shí)間很短，且隨機(jī)出現(xiàn)，為了綜合利用眾多很短的無(wú)車時(shí)段的數(shù)據(jù)來(lái)提高模態(tài)參數(shù)識(shí)別精度，我們首先要利用小波分析技術(shù)進(jìn)行單模態(tài)提取。
對(duì)濱州黃河公路大橋、哈爾濱四方臺(tái)大橋以及東營(yíng)黃河公路大橋的實(shí)測(cè)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，結(jié)果表明這些橋梁的大部分低階模態(tài)不密集，各階模態(tài)之間耦合程度較小，各階模態(tài)對(duì)應(yīng)的頻帶峰值明顯且相互干擾較小，因此提取加速度數(shù)據(jù)中各階單一模態(tài)對(duì)應(yīng)的頻帶進(jìn)行頻率和振型識(shí)別是可行的，精度完全滿足工程要求。傳統(tǒng)的基于 FFT 的頻帶提取技術(shù)適用于頻譜特征在整個(gè)時(shí)域內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，而由上節(jié)的分析可知橋梁加速度數(shù)據(jù)頻譜特征在時(shí)域內(nèi)是不穩(wěn)定的，另外大型橋梁的加速度數(shù)據(jù)在時(shí)域上有一些不穩(wěn)定區(qū)段，處理這樣的數(shù)據(jù)，F(xiàn)FT 具有先天的不足，而具有時(shí)頻分析能力的小波分析技術(shù)卻具有先天的優(yōu)勢(shì)。基于小波分析的頻帶提取技術(shù)不但能很好的提取數(shù)據(jù)中的給定頻帶成分，而且可以很好地保留此頻帶成分對(duì)應(yīng)的時(shí)域特征。但利用小波分析提取頻帶時(shí)也有一些問(wèn)題，下面就這些問(wèn)題進(jìn)行具體分析，并給出解決方案。
《來(lái)源科技文獻(xiàn)，經(jīng)本人分析整理，以技術(shù)會(huì)友，廣交天下朋友》
