CN115655620A - 一种用于桥梁动力测试的激振结构及激振方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于桥梁动力测试的激振结构及激振方法，包括至少一个激振测试单元，激振测试单元包括激振装置和限位装置，激振装置包括激振障碍物、传送带跑道及支撑机构，支撑机构支撑传送带跑道并使传送带跑道可活动地设置，激振障碍物固定于传送带跑道的外表面上；通过限位装置使测试车的前轮脱离桥梁的桥面并定位测试车，测试车的后轮的转动带动传送带跑道运转，使测试车的后轮经过激振障碍物时产生跳车，对桥梁形成定点冲击。如此通过足够的冲击荷载以保证有效振动信号的时长和振幅，且定点冲击避免了常规测试手段的时变信号处理，能更准确地得到桥梁的自振特性，此外增设多个激振单元，还可实现对桥梁高阶模态的激振测试，其更高效精确。

Description

一种用于桥梁动力测试的激振结构及激振方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，尤其是一种用于桥梁动力测试的激振结构及激振方法。

背景技术

在桥梁应用中，桥梁结构的动力特性是桥梁性能评估的重要组成部分，随着研究人员对地震、风振及车桥耦合振动的认识不断加深，桥梁动力特性的研究更为重要。

一般的桥梁动力测试方法往往是采用跳车试验，车辆在布满障碍物的桥梁上行走，当车辆越过障碍物后继续向前到达下一个障碍物激起下一次振动，由于车辆位置发生变化，会存在车桥耦合，如此难以准确地得到桥梁本身的自振特性，且激振时间短，信号衰减快，难以准确识别桥梁的目标模态参数。

鉴于此有必要提出一种用于桥梁动力测试的激振结构及激振方法以解决或至少缓解上述缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于桥梁动力测试的激振结构及激振方法，以解决现有的难以准确地得到桥梁本身的自振特性，难以准确识别桥梁的目标模态参数的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于桥梁动力测试的激振结构，包括至少一个沿桥梁的行车方向延伸布设的激振测试单元；其中，

所述激振测试单元包括相对设置的激振装置和限位装置，其中，所述激振装置包括激振障碍物、传送带跑道及支撑机构，所述支撑机构用于支承所述传送带跑道并使所述传送带跑道可活动地设置，所述激振障碍物固定设于所述传送带跑道的外表面上；

通过所述限位装置使测试车的前轮脱离桥梁的桥面并从所述测试车的车头位置处定位所述测试车，所述传送带跑道用于支撑所述测试车的后轮，所述测试车的后轮的转动驱动所述传送带跑道运转，进而使所述测试车的后轮经过所述激振障碍物时产生跳车，以对桥梁形成定点冲击。

优选地，所述激振障碍物包括挡块，多个所述挡块均匀间隔布设于所述传送带跑道上，所述挡块包括沿所述激振装置朝向所述限位装置依次布设的竖向提升段和水平延伸段，所述竖向提升段的倾斜面为沿所述激振装置朝向所述限位装置布设的斜面。

优选地，相邻两个所述挡块之间间隔的预设距离为5m～15m。

优选地，所述激振障碍物为连续型障碍道，所述连续型障碍道的截面形状为沿所述激振装置朝向所述限位装置方向布设的正弦状。

优选地，所述激振测试单元的数量为1～3个，多个所述激振测试单元沿桥梁的行车方向间隔布设。

优选地，所述限位装置包括限位块，所述限位块沿桥梁的行车方向设置于所述传送带跑道的前侧，所述限位块的顶部向下凹陷有弧形凹槽。

优选地，所述限位块远离所述传送带跑道的一端设有坡面，所述坡面自所述限位块的顶部沿桥梁的行车方向朝向桥面倾斜设置，其坡度为10°～15°。

优选地，所述弧形凹槽最低点与所述传送带跑道的顶面平齐设置。

优选地，所述激振装置还包括用于锁止所述传送带跑道的锁定机构。

本发明还提供一种用于桥梁动力测试的激振方法，应用于如上所述的用于桥梁动力测试的激振结构，包括步骤：

S1，通过有限元分析获取桥梁模态振型阶数及对应模态振型曲线；

S2，根据所述模态振型阶数选择激振测试单元的数量；

S3，根据所述模态振型曲线将所述激振测试单元对应设置于桥梁的最大振型位移点处；

S4，获取测试车的目标运行速度V，并根据公式获取冲击荷载的周期时间T，使得所述冲击荷载的周期时间T与桥梁振动模态频率一致，具体为：

T＝S/V

其中，T为冲击荷载的周期时间，S为相邻两个激振障碍物之间的距离，V为测试车的目标运行速度；

S5，使测试车的前轮落置于限位装置上，测试车的后轮放置于传送带跑道上；

S6，驱动测试车的后轮以所述目标运行速度V运动，测试车的后轮的转动驱动所述传送带跑道运转，进而使所述测试车的后轮经过激振障碍物时产生跳车，以对桥梁形成定点冲击；

S7，安装于桥梁上的加速度传感器获取冲击荷载形成的振动信号，并反馈所述振动信号至信号接收处理装置；

S8，停止激振，所述信号接收处理装置获取停止激振后桥梁的振动信号图形，根据停止激振后的所述振动信号图形识别信号衰减过程中的桥梁阻尼，获取桥梁动力特性。

与现有技术相比，本发明所提供的具有如下的有益效果：

本发明所提供的一种用于桥梁动力测试的激振结构及激振方法，通过设置至少一个沿桥梁的行车方向延伸布设的激振测试单元，所述激振测试单元包括相对设置的激振装置及限位装置，所述激振装置包括激振障碍物、传送带跑道及支撑机构。如此通过所述限位装置使测试车的前轮脱离桥梁的桥面并从所述测试车的车头位置处定位所述测试车，通过所述传送带跑道支撑所述测试车的后轮，所述测试车的后轮的转动并带动所述传送带跑道运转，进而使所述测试车的后轮经过所述激振障碍物时产生跳车，以对桥梁形成定点冲击。此外，通过增设多个激振单元，还可实现对桥梁高阶模态的激振测试，其更高效精确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中的应用场景图；

图2为本发明一个实施例中的间隔激振障碍物的结构示意图；

图3为本发明一个实施例中的连续激振障碍物的结构示意图；

图4为本发明一个实施例中的一阶激振的应用场景图；

图5为本发明一个实施例中的三阶激振的应用场景图；

图6为本发明一个实施例中的五阶激振的应用场景图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

10、激振装置；110、挡块；111、竖向提升段；112、水平延伸段；120、传送带跑道；130、支撑机构；140、连续型障碍道20、限位装置；210、限位块；211、弧形凹槽；30、测试车。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅附图1-6，本发明提供的一实施例中的一种用于桥梁动力测试的激振结构，包括至少一个沿桥梁的行车方向延伸布设的激振测试单元。首先，需要说明的是，所述激振测试单元用于测试桥梁的动力特性，以得到模态参数，一个所述激振测试单元可用于识别一阶模态参数，对于复杂大跨桥梁，规范要求至少得到三阶以上的模态参数，尤其是现在大跨悬索桥“高阶涡振”现象时有发生，其振动模态往往高于三阶，此时可通过增设多个所述激振测试单元以识别高阶模态参数。因此，常规跳车测试的方法缺陷就更加明显，而区别于现有技术中桥梁动力测试方法往往是采用跳车试验，当车辆越过障碍物后经常会存在车桥耦合，如此难以准确地得到桥梁本身的自振特性，且激振时间短，信号衰减快，容易影响模态参数识别的准确度。本申请通过设置一种用于桥梁动力测试的激振结构，能够有效解决现有技术中的上述缺陷。具体如下：

所述激振测试单元包括相对设置的激振装置10及限位装置20，其中，所述激振装置10包括激振障碍物、传送带跑道120及支撑机构130，所述支撑机构130用于支承所述传送带跑道120并使所述传送带跑道120可活动地设置，所述激振障碍物固定设于所述传送带跑道120的外表面上；通过所述限位装置20使测试车30的前轮脱离桥梁的桥面并从所述测试车30的车头位置处定位所述测试车30，所述传送带跑道120用于支撑所述测试车30的后轮，所述测试车30的后轮转动驱动所述传送带跑道120运转，进而使所述测试车30的后轮经过所述激振障碍物时产生跳车，以对桥梁形成定点冲击。

具体的，每个所述激振测试单元包括相对设置的激振装置10及限位装置20，所述激振装置10用于模拟定点激励，以解决现有技术中跳车试验车辆越过障碍物后往往会存在车桥耦合，使得桥梁的震动信号为时变信号的缺陷，而所述激振装置10可减少时变信号，并能保证有效振动信号时长，其包括激振障碍物、传送带跑道120及支撑机构130，所述激振障碍物固定设于所述传送带跑道120的外表面上，通过所述传送带跑道120的转动带动所述激振障碍物跟随所述传送到跑道移动，以使测试车30通过所述激振障碍物后产生跳车现象；所述支撑机构130则用于将所述传送带跑道120支撑至预设高度，以使所述传送带跑道120被支撑起并具有足够的空间高度从而可活动，而固定于所述传送带跑道120上的所述激振障碍物也能在足够的空间高度中跟随所述传送带跑道120往复运动，形成持续的具有足够时长的冲击荷载，以保证振动信号的可持续性，即保证了有效振动信号的时长。

其中，作为本申请中一较优的实施例，所述支撑机构130可采用多个可调节高度的支撑杆，多个所述支撑杆沿桥梁的行车方向固定于所述传送带跑道120的两侧，以将所述传送带跑道120支撑至预设高度，所述支撑机构130还可以是采用固定块设于所述传送带跑道120的两侧以垫设至预设高度等其他支撑方式，考虑到所述支撑杆具有可调节高度的优点，可将所述传送带跑道120支撑并调节至便于测试车30行动及测试的高度，较优地，所述支撑机构130可采用多个可调节高度的支撑杆，本领域技术人员可以根据具体需要视情况设定。

进一步地，所述限位装置20沿桥梁的行车方向相对地设于所述激振装置10的前侧，所述限位装置20用于使测试车30的前轮脱离桥梁的桥面并定位所述测试车30的前轮，使得测试车30在以一定的速度V向前行驶时，测试车30的后轮转动并带动所述传送带跑道120运动，且测试车30整体并不会发生前进的位移，而所述激振障碍物经所述传送带跑道120的带动后与测试车30的后轮接触，从而使得测试车30产生跳车现象，以对桥梁形成冲击荷载，由于整个所述激振测试单元是固定的，故形成的冲击荷载在桥梁的作用点亦保持不变，由此即实现了定点加载，以避免了复杂的时变信号处理。

作为本发明一优选的实施方式，所述激振障碍物包括挡块110，多个所述挡块110均匀间隔布设于所述传送带跑道120上，所述挡块110包括沿所述激振装置10朝向所述限位装置20依次布设的竖向提升段111和水平延伸段112，所述竖向提升段111的倾斜面为沿所述激振装置10朝向所述限位装置20布设的斜面。值得说明的是，所述激振障碍物包括多个挡块110，通过设置多个所述挡块110，使得测试车30的后轮不停地经过所述挡块110以产生冲击，可以保证足够时长的冲击荷载，以保证有效振动信号的时长，且冲击荷载在桥梁的作用点一直保持不变，由此实现定点加载，避免了复杂的时变信号处理，能更准确地得到桥梁本身的自振特性；每隔一定距离S设置一个所述挡块110，测试车30每经过一个所述挡块110形成一次跳车，经多次往复后形成周期冲击荷载，根据T＝S/V，可通过调整测试车30匀速行驶的速度V，以调节冲击荷载的周期时间T，使得所述冲击荷载的周期时间T与桥梁振动模态频率一致，从而得到桥梁的振动动力特性。

其中，所述挡块110包括沿所述激振装置10朝向所述限位装置20依次布设的竖向提升段111和水平延伸段112，所述竖向提升段111用于使测试车30的后轮抬至预设高度后落下形成跳车，所述水平延伸端用于供测试车30的后轮抬高后行驶更平缓，由于测试车30的后轮朝向所述限位装置20沿顺时针方向转动，因此所述传送带跑道120随测试车30的后轮带动发生相对运动，并朝向所述限位装置20沿逆时针方向转动，故为使测试车30的后轮先接触斜面，所述竖向提升段111的倾斜面为沿所述激振装置10朝向所述限位装置20布设的斜面，其倾斜角度可设置为30°～45°，且所述竖向提升段111的高度可设置为0.1m～0.2m，其高度越大，测试车30经所述挡块110后落下产生的冲击荷载越大，以上数值仅作为辅助本领域技术人员理解，其具体数值本领域技术人员可以根据具体需要设定。

进一步地，相邻两个所述挡块110之间间隔的预设距离为5m～15m。值得一提的是，当测试车30匀速行驶的速度V保持一定时，相邻两个所述挡块110之间间隔的预设距离S越大，冲击荷载的周期时间T越大，反之则越小，而为达到与桥梁振动模态频率一致的周期时间T，也可以通过控制间隔的预设距离S与测试测匀速行驶的速度V同时变化以获取周期时间T，本领域技术人员可以根据实际需要换算并设定。

作为本发明一较优的实施方式，所述激振障碍物为连续型障碍道140，所述连续型障碍道140的截面形状为沿所述激振装置10朝向所述限位装置20方向布设的正弦状。需要说明的是，将所述传送带跑道120上间隔设置的所述激振障碍物设置为连续型障碍道140，周期荷载会改变为连续荷载，通过改变所述激振障碍物的形式，以改变激振荷载的形式，从而得到不同形式的荷载能使测量和识别更方便，使得信号变化曲线图形更接近于桥梁的自振变化曲线，对后期信号处理更为有利，例如本申请中一较优的实施例中，所述连续型障碍道140的截面形状为沿所述激振装置10朝向所述限位装置20方向布设的正弦状，由于所述传送带跑道120上的所述连续型障碍道140的高度呈正弦曲线变化，测试车30在所述传送带跑道120上匀速行驶时，以测试车30为质量其在竖直方向上的位移也呈正弦曲线运动，即正弦振动中竖向位移，由于加速度为位移曲线的二次求导，而正弦曲线的二次导数还是正弦曲线，因此测试车30竖向的加速度曲线也为正弦曲线，其意为正弦振动中位移D＝D₀sinωt，速度V＝D′＝ωD₀cosωt，加速度A＝V′＝D″＝-ω²D₀sinωt，从而得知经所述连续型障碍道140后并以测试车30为质量加载于桥梁上的竖向振动荷载为正弦激振荷载。

值得一提的是，桥梁的自振频率信号通常类似于波形曲线状，因此正弦激振荷载较周期荷载在动力特性测试中更便于测量及识别，更容易激起振动，对后期信号处理更为有利，其中，与周期荷载类似的是，也可通过改变测试车30的运行速度V以调节正弦激振荷载的周期T，使得所述正弦激振荷载的周期时间T与桥梁振动模态频率一致。

作为本发明一较佳的实施方式，所述激振测试单元的数量为1～3个，多个所述激振测试单元沿桥梁的行车方向间隔布设。值得说明的是，对于复杂大跨径桥梁，规范要求至少得到三阶以上的模态参数，尤其现在大跨径悬索桥“高阶涡振”现象时有发生，其振动模态往往高于三阶，此时可通过增设多个所述激振测试单元以识别高阶模态参数，所述激振测试单元的数量可根据需测试的桥梁模态阶数决定。

其中，首先通过有限元分析桥梁的模态振型阶数，得到对应的模态振型曲线，然后将所述激振测试单元中所述传送带跑道120的中心置于最大振型位移点位置，需要注意的是，桥梁通常具有多个最大振型位移点位置，在半桥内的最大振型位移点位置处设置所述激振测试单元即可激发桥梁振动频率，具体可参阅附图4-6，也可在另外半桥中没有安置所述激振测试单元处增设所述激振测试单元，所述激振测试单元越多，越容易激发桥梁振动频率，考虑到成本及布置所述激振测试单元所需的时间精力，较优地，在整个桥梁的半里程内的最大振型位移点位置处设置所述激振测试单元即可，本领域技术人员可以根据需要设定。

因此，通过多点同时激振的方式，实现对应桥梁高阶模态的激振，值得一提的是，每个所述激振测试单元中测试车30的匀速行驶的速度保持一致，即冲击荷载的周期时间T均与桥梁振动模态频率一致，如此区别于现有技术中跳车试验对对高阶模态响应太小的缺陷，本申请得到的高阶模态的响应信号更为突出，能更高效精确的获取桥梁高阶模态对应的模态参数。

作为本发明一优选的实施方式，所述限位装置20包括限位块210，所述限位块210沿桥梁的行车方向设置于所述传送带跑道120的前侧，所述限位块210的顶部向下凹陷有弧形凹槽211。需要说明的是，所述限位装置20包括限位块210，所述限位块210用于支撑测试车30以使测试车30的车头离开桥梁的桥面，为了使测试车30的前轮能被限位以保证车辆向前匀速行驶时测试车30不发生前进的位移，而测试车30的后轮同时能带动传送带运动，故在所述限位块210的顶部向下凹陷有用于限制测试车30位移的弧形凹槽211，值得一提的是，所述弧形凹槽211的弦长长度需大于测试车30的前轮直径，以使测试车30的前轮容置于所述弧形凹槽211内，从而限制测试车30的前轮的前后位移，以达到限位的作用。

可选地，所述限位装置20还可以是采用千斤顶等其他起重设备以将测试车30的车头部分抬起从而离开桥梁的桥面，使得测试车30的前轮悬空设置，如此测试车30的前轮无法与桥面产生摩擦力，而测试车30的后轮同时能带动传送带运动，也可以使得测试车30向前匀速行驶时测试车30不发生前进的位移，本领域技术人员可以根据实际需要选择。

优选地，所述限位块210远离所述传送带跑道120的一端设有坡面，所述坡面自所述限位块210的顶部沿桥梁的行车方向朝向桥面倾斜设置，其坡度为10°～15°。需要说明的是，所述限位块210远离所述传送带跑道120的一端设有坡面(图未标示)，所述坡面用于供测试车30借助所述坡面倒车至所述限位块210上，使得测试车30的后轮落入所述传送带跑道120上之前更便于行驶，其中，测试车30也可以通过被吊起至所述传送带跑道120及所述限位块210上，使得测试车30的前轮容置于所述弧形凹槽211内，考虑到将测试车30吊起的过程费时费力，而设置所述坡面更便于整个测试过程的准备，故较优地，所述限位块210远离所述传送带跑道120的一端设有坡面，其坡度为10°～15°，其坡度越大，不利于测试车30行驶上坡，其坡度太小，所述限位块210所占用的空间越长，故其坡度可以为10°～15°，本领域技术人员可以根据具体需要视情况设定。

进一步地，所述弧形凹槽211最低点与所述传送带跑道120的顶部平齐设置。可以理解的是，述弧形凹槽211最低点与所述传送带跑道120的顶面平齐设置可使整个测试车30处于水平状态，更有利于水平匀速行驶，从而保持冲击荷载的稳定。

进一步地，所述激振装置10还包括用于锁止所述传送带跑道120的锁定机构。需要注意的是，所述锁定机构(图未示出)用于在测试车30的前轮就位落入至所述弧形凹槽211内前，制动所述传送带跑道120的转动，以避免测试车30的后轮与所述传送带跑道120发生摩擦而产生位移，造成车辆前后移动而发生侧翻或坠落置所述传送带跑道120外的安全事故，所述锁定机构固定于所述传送带跑道120内。

本发明还提供一种用于桥梁动力测试的激振方法，应用于如上所述的用于桥梁动力测试的激振结构，包括步骤：

S1，通过有限元分析获取桥梁模态振型阶数及对应模态振型曲线；值得注意的是，通过有限元分析得到需要测试的桥梁以几阶模态为主，在确定桥梁模态振型阶数后，得到相对应的模态振型曲线，以便于选择对应的激振测试单元数量。

S2，根据所述模态振型阶数选择激振测试单元的数量；需要说明的是，若需测试桥梁的一阶模态振型，此时只需选择一个激振测试单元，并将激振测试单元设置于桥梁的最大振型位移点处即可；若需测试桥梁的高阶模态振型，此时可根据桥梁的最大振型位移点所需对应设置的数量，从而选择对应的激振测试单元数量，具体可参阅附图4-6。

S3，根据所述模态振型曲线将所述激振测试单元对应设置于桥梁的最大振型位移点处；其中，由于所述模态振型曲线存在对应的波峰/波谷值，其波峰/波谷值即为最大振型位移点位置，如此可将所述激振测试单元对应设置于最大振型位移点处；值得一提的是，将激振测试单元设置于桥梁的最大振型位移点处时需将测试车的后轮中心轴位置设于最大振型位移点处，以使测试结果更精确。

S4，获取测试车30的目标运行速度V，并根据公式获取冲击荷载的周期时间T，使得所述冲击荷载的周期时间T与桥梁振动模态频率一致，具体为：

T＝S/V

其中，T为冲击荷载的周期时间，S为相邻两个激振障碍物的最高点之间的距离，V为测试车30的目标运行速度；需要注意的是，在测试前可预设一个目标运行速度V，并根据公式得到相应的冲击荷载周期时间T，再通过调整目标运行速度V以获得不同的冲击荷载周期时间T，待冲击荷载周期时间T与桥梁振动模态频率一致时，此时目标运行速度V为测试车30所需的匀速运行速度，其中，当激振障碍物采用挡块110时，S为相邻两个挡块110之间的距离；当激振障碍物采用连续型障碍物时，S为连续型障碍物中相邻两个最高点之间的距离。

S5，使测试车30的前轮落置于限位装置20上，测试车30的后轮放置于传送带跑道120上；

S6，驱动测试车30的后轮以所述目标运行速度V运动，以匀速V向前行驶，测试车30的后轮的转动并带动所述传送带跑道120运转，进而使所述测试车30的后轮经过激振障碍物时产生跳车，以对桥梁形成定点冲击；值得一提的是，在测试过程中，只驱动测试车30的后轮，以带动所述传送带跑道120运转，而测试车30的前轮不转动，以避免测试车30向前发生位移。

S7，安装于桥梁上的加速度传感器获取冲击荷载形成的振动信号，并反馈所述振动信号至信号接收处理装置；其中，信号接收处理装置包括信号接收器、处理器及显示器，信号接收器用于接收安装于桥梁上的加速度传感器传送的冲击荷载形成的振动信号，并输出至处理器，处理器将振动信号处理并得到响应的振动信号图形，同时反馈至显示器以供本领域技术人员参考。

S8，停止激振，所述信号接收处理装置获取停止激振后桥梁的振动信号图形，根据停止激振后的所述振动信号图形识别信号衰减过程中的桥梁阻尼，获取桥梁动力特性。需要说明的是，在停止激振后，桥梁的自振会在一定时间内缓慢衰减，此时在衰减过程中，所述信号接收处理装置中的处理器所得到的振动信号图形即为桥梁在自振后形成的阻尼图形，本领域技术人员即可通过识别阻尼图形从而得知桥梁的振动动力特性，其推断为动力特性的原理及具体手段为本领域技术人员所熟知的内容，此处不作详细赘述。

为便于理解，以本申请中较优的实施方式为例并描述具体激振过程，其具体激振过程如下：

首先，通过有限元分析桥梁的各阶模态振型，以确定桥梁以几阶模态振型为主，并得到对应的模态振型曲线；根据需要测试的模态振型阶数选择对应的所述激振测试单元的数量，例如，测试一阶模态振型时，选取一个所述激振测试单元并根据模态振型曲线将传送带跑道120的中心位置设置于最大振型位移点处；若需测试高阶模态振型，选取多个所述激振测试单元并根据模态振型曲线将传送带跑道120的中心位置设置于不同的最大振型位移点处；

其次，已知激振障碍物最高点之间的预设间隔距离S，通过调整测试车30匀速行驶的速度V，根据公式，得出冲击荷载的周期时间T，当冲击荷载的周期时间T与桥梁振动模态频率一致时，即可确定测试车30所需匀速行驶的速度V；

然后，将测试车30通过倒车的方式借助限位块210的坡面倒车行驶至限位块210上，并继续向传送带跑道120倒车，在测试车30的前轮落入限位块210的弧形凹槽211内之前，利用锁定机构锁定传送带跑道120的运动；待测试车30的前轮落入限位块210的弧形凹槽211内后，解除锁定机构的锁定，并驱使测试车30的后轮转动但不驱使测试车30的前轮转动，以确定好的速度V向前匀速行驶，此时测试车30的后轮带动传送带跑道120转动，固定于传送带跑道120上的激振障碍物随传送带跑道120转动，其中，测试车30的后轮与传送带跑道120因相对运动产生的摩擦力会使得测试车30产生较小的前后位移，由于限位块210的弧形凹槽211对测试车30的前轮进行限位，此时测试车30整体并不发生前进的位移，测试车30的后轮在经过激振障碍物的最高点后下落，形成跳车，并对桥梁产生冲击荷载，以完成定点冲击；

最后，待持续的冲击荷载周期时间与桥梁振动模态频率一致时，即为通过激振装置10激发桥梁同步振动，预先安装于桥梁上的加速度传感器可得到相应的振动信号并将振动信号反馈至信号接收处理装置，信号接收处理装置包括信号接收器、处理器及显示器，信号接收器接收加速度传感器反馈的振动信号，并传输至处理器，处理器将振动信号处理并得到响应的振动信号图形，同时反馈至显示器以供本领域技术人员参考；停止激振后，桥梁的自振逐渐衰减，衰减过程中处理器得到的振动信号图形即为桥梁的阻尼特征，以此得到桥梁的动力特性，完成测试。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于桥梁动力测试的激振结构，其特征在于，包括至少一个沿桥梁的行车方向延伸布设的激振测试单元；其中，

所述激振测试单元包括相对设置的激振装置和限位装置，其中，所述激振装置包括激振障碍物、传送带跑道及支撑机构，所述支撑机构用于支承所述传送带跑道并使所述传送带跑道可活动地设置，所述激振障碍物固定设于所述传送带跑道的外表面上；

通过所述限位装置使测试车的前轮脱离桥梁的桥面并从所述测试车的车头位置处定位所述测试车，所述传送带跑道用于支撑所述测试车的后轮，所述测试车的后轮转动驱动所述传送带跑道运转，进而使所述测试车的后轮经过所述激振障碍物时产生跳车，以对桥梁形成定点冲击。

2.根据权利要求1所述的用于桥梁动力测试的激振结构，其特征在于，所述激振障碍物包括挡块，多个所述挡块均匀间隔布设于所述传送带跑道上，所述挡块包括沿所述激振装置朝向所述限位装置依次布设的竖向提升段和水平延伸段，所述竖向提升段的倾斜面为沿所述激振装置朝向所述限位装置布设的斜面。

3.根据权利要求2所述的用于桥梁动力测试的激振结构，其特征在于，相邻两个所述挡块之间间隔的预设距离为5m～15m。

4.根据权利要求1所述的用于桥梁动力测试的激振结构，其特征在于，所述激振障碍物为连续型障碍道，所述连续型障碍道的截面形状为沿所述激振装置朝向所述限位装置方向布设的正弦状。

5.根据权利要求1所述的用于桥梁动力测试的激振结构，其特征在于，所述激振测试单元的数量为1～3个，多个所述激振测试单元沿桥梁的行车方向间隔布设。

6.根据权利要求1所述的用于桥梁动力测试的激振结构，其特征在于，所述限位装置包括限位块，所述限位块沿桥梁的行车方向设置于所述传送带跑道的前侧，所述限位块的顶部向下凹陷有弧形凹槽。

7.根据权利要求6所述的用于桥梁动力测试的激振结构，其特征在于，所述限位块远离所述传送带跑道的一端设有坡面，所述坡面自所述限位块的顶部沿桥梁的行车方向朝向桥面倾斜设置，其坡度为10°～15°。

8.根据权利要求6所述的用于桥梁动力测试的激振结构，其特征在于，所述弧形凹槽最低点与所述传送带跑道的顶面平齐设置。

9.根据权利要求1所述的用于桥梁动力测试的激振结构，其特征在于，所述激振装置还包括用于锁止所述传送带跑道的锁定机构。

10.一种用于桥梁动力测试的激振方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任意一项所述的用于桥梁动力测试的激振结构，包括步骤：

S1，通过有限元分析获取桥梁模态振型阶数及对应模态振型曲线；

S2，根据所述模态振型阶数选择激振测试单元的数量；

S3，根据所述模态振型曲线将所述激振测试单元对应设置于桥梁的最大振型位移点处；

S4，获取测试车的目标运行速度V，并根据公式获取冲击荷载的周期时间T，使得所述冲击荷载的周期时间T与桥梁振动模态频率一致，具体为：

T＝S/V

其中，T为冲击荷载的周期时间，S为相邻两个激振障碍物之间的距离，V为测试车的目标运行速度；

S5，使测试车的前轮落置于限位装置上，测试车的后轮放置于传送带跑道上；

S6，驱动测试车的后轮以所述目标运行速度V运动，测试车的后轮的转动驱动所述传送带跑道运转，进而使所述测试车的后轮经过激振障碍物时产生跳车，以对桥梁形成定点冲击；

S7，安装于桥梁上的加速度传感器获取冲击荷载形成的振动信号，并反馈所述振动信号至信号接收处理装置；

S8，停止激振，所述信号接收处理装置获取停止激振后桥梁的振动信号图形，根据停止激振后的所述振动信号图形识别信号衰减过程中的桥梁阻尼，获取桥梁动力特性。

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