振型檢測下的建筑結構論文范文

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1遠程微動測量方法

1．1激光多普勒測速儀基本原理在結構振動檢測領域，由于各種原因引起的振動可以用作確定結構的固有頻率。在正常情況下，由于人或者自然的原因產生的非常小的震動稱為微動，如，地震波、沖擊波、潮汐波、工業振動、交通噪音等。因為不需要專門的震動源，如移動的車輛或者沖擊敲擊結構，所以對于觀測結構特征微動測量是非常安全和有效的方法。使用微動測量的方法能夠容易的獲得結構的動力特征，如固有頻率和振型。基于上述優點，如果能夠使用遠程測量微動技術將能極大提高測量工作的有效性和安全性。檢測一些較高的結構，如高層建筑、橋塔、高架橋、高壩等，安裝傳感器需要危險高空的作業［3］。另一方面，對于地震后的結構的損傷檢測，可能會面臨余震造成的二次災難。如果采用遠程測量技術，就不免除了危險的位置或條件下安裝和拆除傳感器和電線。激光多普勒測速儀(LaserDopplerVelocimeter以下簡稱LDV，圖1)可以準確遠程測量結構微動，是一種可以取代的方法。LDV是一種光學測量裝置，通過使用入射和反射的激光束之間的頻率的差值，以檢測運動目標的速度。反射光速和入射光束間的頻率變化，見圖2。

1．2LDV振動的干擾除去LDV觀測到的數據是LDV自身與測量對象間的相對速度。因此，對于一個非常小的振動測量，LDV自身的振動將會有一個顯著的影響測量記錄。一些在戶外進行的結構檢測，由于地面運動或者風荷載等因素引起的LDV自身的振動不能被忽略，見圖3。在地震后建筑結構的損傷檢測的情況下LDV自身振動的影響尤其嚴重，因為由于震后的重建，使檢測工作在一個高噪聲壞境下進行的。再如，橋梁的加固檢測也是在一個高交通噪聲下進行的。因此，結構微動的高精確測量必須要去除LDV自身振動的影響。文獻［4］提供一個去除LDV自身振動影響的方法，圖4。在LDV上安裝一個震動傳感器記錄LDV的運動速度，是LDV在t時刻時測量到的結構上的測點和LDV的相對速度。通過對進行傅立葉變化即可得到測點頻譜，通過頻譜可以得到結構的固有頻率。例如混凝土建筑結構，沿建筑的高層分別測量轉化成頻譜，可以得到固有頻率對應的幅值，通過對這些測點幅值的歸一化處理就可以得到振型。

1．3LDV與PIV比較隨著計算機技術與圖像處理技術的快速發展，產生了PIV(ParticleImageVelocimetry)粒子成像測速技術。PIV技術的最大貢獻是突破了LDV激光多普勒測速儀等空間單點測量技術的局限性，既具備了單點測量技術的精度和分辨率，又能獲得平面流場顯示的整體結構和瞬態圖像，可在同一時刻記錄下整個流場的有關信息，并且可分別給出平均速度、脈動速度及應變率等，同時它還是一種非接觸式的測量方法。

2模擬實驗

為驗證方法的可靠性，實驗室內澆筑一個高為0．65m的低強度直角梯形混凝土塊，通過應變片測量得到的固有頻率基本符合于LDV測量得到的固有頻率為53Hz。為了測量振型沿高層布置5個測點，通過有限元分析得到振型和測的振型的比較結構見圖5，表現出了有較好的一致性。

3總結

建筑結構固有頻率和振型是抗震檢測最常用的特征。振型越高，阻尼作用造成的衰減越快，所以高振型只在振動初始才比較明顯，以后逐漸衰減，因此，建筑抗振設計中僅考慮較低的幾個振型。第一振型很容易出現，高頻率振型需要輸入更多能量，能量輸入供應次序優先給低頻率振型，建筑結構抗震分析只取前幾個振型就能滿足要求。電阻傳感器在結構抗震檢測中，尤其對高聳結構的檢測顯示出局限性，包括:①誤差的處理難度;②高空安裝的危險性;③需要給定荷載。激光多普勒測速儀精確測量結構微動的方法，克服了其他方法的缺點，有效去除掉LDV自身振動的干擾，可以進一步提高檢測精度。通過對絕對速度進行傅立葉變化即可得到測點頻譜，通過頻譜可以得到結構的固有頻率。對固有頻率對應的幅值進行歸一化處理就可以得到振型。室內試驗和有限元模擬取得了較為一致的結果，證明了該方法的有效性。文章還比較了LDV與PIV的不同點及相同點。

作者：陸路王鵬雍洪寶單位：淮陰工學院建筑工程學院淮安市建筑工程檢測中心有限公司