汕头海湾大桥整体自振模态的测试与分析

汕头海湾大桥位于汕头港的人海口，大桥全长2500m，其中主桥长760m，采用154＋452＋ 154（m）三跨双铰预应力混凝土加劲箱梁结构体系，引桥部分除在北副航道处设 2孔 50m刚构外，其余均为钢筋混凝土多片式T梁，下部结构采用双柱式桥墩。

桥梁设计荷载为汽车一超20级、验算荷载力挂车一120。大桥具备汽车专用与城市交通双重功能，其中主桥设计车速为60kin／h。

由于该桥是我国第一座现代化的大跨度悬索桥，其设计及施工经验明显不足，而且该桥又处于高密度的车辆荷载作用下，且入海口处的潮汐、台风及海洋性气候对该桥影响也较大。1999年的台湾大地震也必定影响到该桥，所以对该桥在实际运营条件下动力性能的掌握变得尤为重要。

根据脉动试验获得大型低频桥梁结构的模态参数，被认为是一种可靠的掌握桥梁动力特性的实用方法。桥梁经过一段使用期以后，如果发生病害或者实际约束状态发生改变，则桥梁结构的频率和振型等固有特性参数必定会发生改变。这样，根据前后桥梁自振特性实测值的改变，就可以对桥梁的实际状态作出评定。

受汕头海湾大桥有限公司的委托，铁道部科学研究院于1999年11且对大桥进行了首期全面运营监测，本文介绍模态参数测试部分的分析方法与有关结论。

二、该桥用脉动试验法测试、分析结构模态振型过程中的几个关键问题

1. 主桥实际振动频带的正确估计

对一个实际结构，在动态测试之前，应结合结构的构造特点并结合可靠的理论计算结果，对实际可能出现的振动频带分布作出正确的估计，这是非常重要的。因为这一步决定了动态测试中许多系统设置、采样参数配置问题，对合理地采样分析起到了至关重要的作用。具体地说，主桥面的振动应是两类振动的合成结果：

其一是大跨度主桥的整体低频振动，我们的测试目的正是要把握这种桥梁整体结构的振动模态。这种整体低频的上限按设计计算将是 1.0Hz，应该看到；对于这种大型复杂结构的实际模态振型是受多种因素影响的，实际结构的模态振型对实际约束状态是相当敏感的，笔耕文化传播，而实际结构的约束状态在有限元计算中是难以准确模拟的，这样必然造成实际频率与理论计算频率上的偏差，有时这种偏差还比较大。因此，我们并没有充分的理由只按 1.0Hz来考虑采样频率的设置。

主桥面的另外一种客观存在的振动是局部的较高频振动，因为主桥结构的特点是每一梁段用 4根吊索与主缆相接，从结构受力上分析，相当于每隔 5.7m长度有一个弹性支撑点，这是主桥面上存在较高频振动的主要原因。