結構振型測量方法

A. 結構抗震計算有幾種方法 各種方法在什麼情況下採用

1、底部剪力法 適用范圍：高度不超過40米以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻
的結構，以及近似於單質點體系的結構。
2、振型分解反應普法 適用范圍：除底部剪力法以為的建築
3、時程分析法 適用范圍：特別不規則的建築、甲類建築和7度、8度ⅠⅡ類場地 高度大於100米的建築；8度Ⅲ Ⅳ類場地高度大於80米；9度高度大於60米的建築

B. 結構抗震計算中有三種方法，除了時程分析法，另兩種是什麼

1. 底部剪力法
高規規定：高度不超過40m、以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的高層建築結構，可採用底部剪力法。
2. 反應譜方法
高規規定：高層建築結構宜採用振型分解反應譜法。對質量和剛度不對稱、不均勻的結構以及高度超過100m的高層建築結構應採用考慮扭轉耦聯振動影響的振型分解反應譜法

3.時程分析
理論上時程分析是最准確的結構地震響應分析方法，但是由於其分析的復雜性，且地震波的隨機性，因此一般只是把它作為反應譜的驗證方法而不是直接的設計方法使用。高規規定：
3 7～9度抗震設防的高層建築，下列情況應採用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算：
1）甲類高層建築結構；
2）表3.3.4所列的乙、丙類高層建築結構；
3）不滿足本規程第4.4.2～4.4.5條規定的高層建築結構；
4）本規程第10章規定的復雜高層建築結構；
5）質量沿豎向分布特別不均勻的高層建築結構。
3.3.5 按本規程第3.3.4條規定進行動力時程分析時，應符合下列要求：
1 應按建築場地類別和設計地震分組選用不少於二組實際地震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線，其平均地震影響系數曲線應與振型分解反應譜法所採用的地震影響系數曲線在統計意義上相符，且彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得的結構底部剪力不應小於振型分解反應譜法求得的底部剪力的65%，多條時程曲線計算所得的結構底部剪力的平均值不應小於振型分解反應譜法求得的底部剪力的80%。
2 地震波的持續時間不宜小於建築結構基本自振周期的3～4倍，也不宜少於12s，地震波的時間間距可取0.01s或0.02s；
4 結構地震作用效應可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。

HiStruct提醒大家需要注意以下幾點：
A,選波的時候不僅與場地的情況有關，也與結構的動力特性有關，這樣才能選出適合的地震波。
B,雙向地震分析的時候主次向應該採用不同的地震波。
C,可適當調整地震波的峰值以滿足規范的要求，但是不能調整太大，那樣可能導致地震波與抗震設防水平和場地不適合。
D, 所謂「在統計意義上相符」指的是，其平均地震影響系數曲線與振型分解反應譜法所用的地震影響系數曲線相比，在各個周期點上相差不大於 20％。

C. 橋梁檢測及結構性能的評估

橋梁檢測及結構性能的評估是非常重要的，通過檢測手段了解結構性能，才能制定一系列用於實際問題解決。中達咨詢就橋梁檢測及結構性能的評估和大家說明一下。
公路交通是人類社會生命線工程的重要組成部分，公路橋梁作為公路交通基礎設施的咽喉工程，在公路運輸系統中發揮著至關重要的作用。由於使用荷載和環境因素等的作用，將導致橋梁使用性能衰退、結構安全與耐久性降低，造成橋梁適應性不足，甚至出現橋毀人亡事故。作為人造結構物的橋梁，採用科學的技術手段與方法對其實施及時有效的養護維修與管理，是保證其健康。而檢測是維修的前提，只有全面掌握了橋梁的安全狀況，才能對症下葯，延長橋梁的使用壽命；更重要的是檢測可以盡早發現橋梁的安全隱患，避免造成巨大的、不可挽回的損失。同時也可以完善橋梁的資料，為以後的設計和加固提供依據，最大效能發揮其經濟效益的關鍵。
一、橋梁檢測與評估的意義
通過對橋梁的使用狀況、缺陷及損傷進行全面、細致、深入的現場檢測，明確缺陷和損傷的性質、部位、嚴重程度及發展趨勢，尋找缺陷及損傷產生的原因，以便分析、評價缺陷及損傷對橋梁使用性能和承載力的影響，為橋梁維護、加固基改造設計提供及時、有針對性的第一手資料。通過對橋梁的全面檢測，系統地收集當前橋梁技術數據，積累技術資料，為充實橋梁資料庫、加強橋梁科學管理和提高橋梁技術水平提供必要條件；通過合理設計檢測的方法，輔以布設長期監測設備，逐步建立橋梁健康監測系統，確保橋梁長期安全運營，以發揮其最佳經濟效益和社會效益。
二、橋梁檢測方法
1．靜態檢測方法
靜力荷載試驗就是將靜止的荷載作用於橋樑上的指定位置，以便能夠測試出結構的靜應變、靜位移以及裂縫等，從而推斷橋梁結構在荷載作用下的工作狀態和使用能力的試驗。通過這些與橋梁工作性能有關的參數，可以分析得出結構的強度、剛度及抗裂性能，據此判斷橋梁的承載能力。
在橋梁靜載試驗中要測量靜應變和靜位移。在測量應變時結合現場情況在結構上打孔，一般選擇在結構計算最不利且便於操作的位置。確定良好的載入方案，以便在有限的試驗孔上取得有代表性的測試值。根據靜態應變值，推算結構截面的應力分布、桿件的實際內力與次應力、混凝土和鋼筋共同作用情況等。
在靜位移測量時，要測量豎向靜態位移量(梁的撓度)、水平靜態位移量(梁活動端位移及墩頂位移等)。由實測到的應變和位移可以推算出有關的內力(如軸力和彎矩)值和撓度值等。將它們與理論計算值進行對比，以此作為判定橋梁結構工作狀態的一個重要指標。
2．動態檢測方法
動力荷載就是將行駛的汽車荷載或其他動力荷載作用於橋梁結構上，來測出結構的動力特性，從而判斷出橋梁結構在動力荷載下受沖擊和受振動影響的試驗。其試驗的目的在於測
定結構的動力特性，如結構的自振頻率、阻尼特性及固有振型等：測定結構在動荷載作用下的強迫振動的響應，如振幅、動應力、沖擊系數及疲勞性能等。這些性能是判斷橋梁運營狀況和承載能力的重要標志之一。當橋梁自振頻率處於某些范圍時，可由外荷載(包括行使車輛、行人、地震、風載、海浪；中擊等)引發共振造成事故，這是動力檢測的主要目的。
三、動載試驗的橋梁結構狀況評估
橋梁結構的動力特性是與結構的組成形式、剛度、質量分布和材料性質等結構本身的固有性質有關，而與荷載等其他條件無關的性質。橋梁的模態參數是整個結構振動系統的基本特性，它是進行結構動力分析所需的參數，其結果不僅可以用來分析結構動載作用下的受力情況，而且為橋梁承載力狀況評定提供重要指標。
1．固有頻率的測定
對於比較簡單的結構，只需結構的一階頻率，對於較復雜的結構動力分析，還應考慮第二、第三及更高階的頻率。橋梁固有頻率可以直接通過測試系統實測記錄的功率譜圖上的峰值、時域歷程曲線等確定。由基頻還可以推算承重結構的動剛度。
2．阻尼
橋梁結構的阻尼特性一般由對數衰減率6或阻尼比D來表示，可由時域信號中的振動衰減曲線求得。另外，也可以從功率譜圖中，用半功率帶寬法來計算阻尼，一般測試系統軟體均
可完成此類分析。
3．振型
一般橋梁結構的基頻是動力分析的重要參數。感測器測點的布置根據不同的結構形式，通過理論分析後確定。振型的測定一般採用兩種方法，一種是使用多個感測器測定；另一種是使用一個感測器變換位置測量，這種情況下需要一個作用參考點，測試時比較繁瑣。在條件限制時使用，一般應採取第1種方法測試。
4．沖擊系數
橋規中定義沖擊系數為沖擊力與汽車荷載之比。對於線彈性狀態下的結構來說，動荷載產生的荷載效應與靜荷載產生的荷載效應之比即為1。因此，沖擊系數的測試通常採用測定結構動應變或動撓度的方法。測試前，在梁的跨中(或最大變位、應變處)布置電阻應變片式的位移計或應變計，並通過動態應變儀與電腦相接。試驗時，由載入車輛以某一速度從測點駛過，記錄其輸出應變隨時間變化的實時信號。一般情況下，應測試記錄多種車速下的輸出應變結果，以做分析比較。
四、人工神經網路的橋梁結構狀況評估
現實中橋梁處於一個復雜的動態系統中，影響結構安全性、適用性及耐久性的因素多，各影響因素之間的關系也存在著大量的不確定性和模糊性。傳統的橋梁結構評估方法不能很好地處理這些不確定性因素的影響，而人工神經網路方法卻能實現從輸入參數到輸出參數之間的非線性映射，非常適合於非線性很強的混凝土橋梁結構損傷診斷。
1．人工神經網路
人工神經網路(ArtificialNeuralNetworks，ANN)，一種模仿動物神經網路行為特徵，進行分布式並行信息處理的演算法數學模型。這種網路依靠系統的復雜程度，通過調整內部大量節點之間相互連接的關系，從而達到處理信息的目的。人工神經網路是並行分布式系統，採用了與傳統人工智慧和信息處理技術完全不同的機理，克服了傳統的基於邏輯符號的人工智慧在處理直覺、非結構化信息方面的缺陷，具有自適應、自組織和實時學習的特點。
由於結構的損傷必然導致結構參數(剛度、阻尼和內部荷載)的改變。利用數值求解法(如有限元法、能量法)或實測方法，獲取結構中所需物理量(如頻率、振型等)作為訓練樣本的輸入參數，以結構的缺陷作為輸出參數，利用神經網路具有很強的自組織、自學習和自適應能力的特點，通過一定數量的訓練樣本讓網路學習，神經網路會記住這些知識，實現從輸入參數(如結構頻率向量等)到輸出參數(如結構損傷位置、程度等)之間的非線性映射，從而可以求得反問題的解，也就可以知道橋梁結構的損傷情況。
2．結構等級評估輸入參數
（1）混凝土材料方面
a.截面損失程度：由於混凝土在空氣中的碳化作用，碳化部分將不參加構件的工作，因此構件截面減小。此參數以混凝土碳化深度與構件實際尺寸的比值來衡量。
b.混凝土強度損失程度：混凝土強度隨時間而降低。此參數以混凝土強度下降程度來衡量。
c.開裂程度：對大部分結構，允許在規定范圍內帶裂縫工作，但是裂縫的產生和擴展對結構的抗彎能力及鋼筋的保護有很大影響。此參數用裂縫寬度可靠指標與允許可靠指標的比值來度量。
(2)動力特性方面
a.固有頻率下降，由於長期運營，橋梁的固有頻率、剛度隨時間增加有逐漸減小的趨勢，其豎向剛度降低較快：
b.橋梁剛度下降，內部混凝土出現疲勞，產生了塑性變形，大大降低了橋梁剛度。
3．結構等級評估輸出參數
通過人工神經網路系統的反復訓練，可以輸出Y值，根據《公路舊橋承載能力鑒定方法》(試行)中劃分的4個等級來評估結構等級。Y體現不同的破損程度，數值越小，破損程度越
小。評估等級與Y取值的對應關系：
（1）一級，O.OO<y<o.05，滿足國家規范要求，不必採取任何措施。
（2）二級，O.O5<y≤o.15，略低於國家規范要求，但不影響正常使用。
（3）三級，O.15<y≤o.35，不滿足國家規范要求，影響正常使用，應採取維修加固措施。
（4）四級，O.35<y≤1.o0，嚴重不滿足國家規范要求，是危橋，須及時採取措施。
五、結束語
橋梁檢測是一項復雜而細致的工作，是一項理論實踐結合緊密的學科。目前我國的很多橋梁進入了維修期，對舊橋進檢測顯得尤為重要。靜載和動載實驗是目前結構性能評估的常用方法，在此基礎上結合人工神經網路進行結構檢測評估能夠更加准確並有針對性。在這方面國內外學者已經進行了研究，並且取得了一定研究成果。相信人工神經網路在橋梁結構的檢測評估方面將有很好的發展前景，而且也將為特大橋梁的實時監測提供可能。
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D. 測定結構的動力特性的方法有哪幾種

結構動力特性是指結構自振周期，振型，阻尼比三個主要方面。所謂振型是指結構振動的基本形式，一般結構有幾層就有幾個振型，也就對應著幾個周期。通常以第一振型為主，其他幾個高振型很快衰減。常用的基底剪力法就是以第一振型來計算的。阻尼比是指結構振動阻尼系數與臨界阻尼系數的比值，也是結構本身所固有的。

E. 試簡述利用單向周期性振動台進行結構模型動力載入試驗的一般試驗步驟

該試驗步驟如下:
1.結構模型的靜力試驗，測量模型在靜力作用下各部位的位移。
2.用張拉突卸法、錘擊法或脈動法等測量結構模型的動力特性。也可以輸入正弦波進行連續掃描，通過共振試驗，由共振反應求得模型的自振頻率和相應的各階振型，但必須控制輸入信號的幅值，測得的自振頻率的數值都要低於在地面上測得的結果。
3.逐級增大輸入波形信號的幅值，測得相應的動力反應，同時在每次加振試驗後，用輸入幅值相等的簡諧波再次進行掃頻試驗，觀測模型自振頻率與振型的變化。隨著變形增大，模型剛度減小，而自振頻率也會不斷降低，振型也會有一些變化。
4.最後參考理論計算結果，在某一加振頻率和加速度幅值下，使模型發生共振而破壞。