[科普中国]-结构基频

举例

查阅振动力学相关书籍可知，两端简支梁梁结构固有频率的计算公式：

wn=(n*pi)^2*SQRT(EI/mL^4)1

其中：pi就是圆周率，SQRT是开方，EI是梁的弯曲刚度，m是线密度，L是梁的长度。

则其基频为w1=pi^2*SQRT(EI/mL^4)

刚性路面结构基频刚性路面多以水泥混凝土为面层材料，其结构刚度大、抗弯能力强，但是结构内部病害不易被发现，这样就为刚性路面的安全运行埋下了隐患。根据动测技术及振动理论，对观测的地面微动信号进行频谱分析，可以得到相应结构的基频，它反应了结构对外荷载的响应能力。随着检测技术的发展，研究路面结构的基频有助于各类 路面的振动诊断以及结构动态特性的优化设计。ANSYS有限元分析软件能够较好地模拟路面结构，其模态分析功能可快速准确地计算出路面结构的基频。

基于模态分析理论试算不同结构参数下的刚性路面基频，系统分析后得出以下结论：不同结构层组合方式下，面层厚度、面层模量、基层厚度及基层模量对基频的影响较小；土基厚度和土基模量是基频的主要影响因素，基频随土基厚度的提升而减小，其关系满足二次函数，且土基厚度对基频的削弱作用较为明显，而基频随土基模量的增加而线性增大；常见刚性路面结构对应的基频变化范围为6.94~18.21Hz。由于结构的基频和其整体刚度存在正相关性，因此上述结论可以作为对天津港范围内刚性路面动态检测的理论基础；同时，通过基频判断结构整体刚度的方法，也可以推广到其他港口配套结构物的检测。2