汕頭海灣大橋位于汕頭港的人海口，大橋全長(zhǎng)2500m，其中主橋長(zhǎng)760m，采用154＋452＋ 154（m）三跨雙鉸預(yù)應(yīng)力混凝土加勁箱梁結(jié)構(gòu)體系，引橋部分除在北副航道處設(shè) 2孔 50m剛構(gòu)外，其余均為鋼筋混凝土多片式T梁，下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式橋墩。

橋梁設(shè)計(jì)荷載為汽車一超20級(jí)、驗(yàn)算荷載力掛車一120。大橋具備汽車專用與城市交通雙重功能，其中主橋設(shè)計(jì)車速為60kin／h。

由于該橋是我國(guó)第一座現(xiàn)代化的大跨度懸索橋，其設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)明顯不足，而且該橋又處于高密度的車輛荷載作用下，且入海口處的潮汐、臺(tái)風(fēng)及海洋性氣候?qū)υ摌蛴绊懸草^大。1999年的臺(tái)灣大地震也必定影響到該橋，所以對(duì)該橋在實(shí)際運(yùn)營(yíng)條件下動(dòng)力性能的掌握變得尤為重要。

根據(jù)脈動(dòng)試驗(yàn)獲得大型低頻橋梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，被認(rèn)為是一種可靠的掌握橋梁動(dòng)力特性的實(shí)用方法。橋梁經(jīng)過(guò)一段使用期以后，如果發(fā)生病害或者實(shí)際約束狀態(tài)發(fā)生改變，則橋梁結(jié)構(gòu)的頻率和振型等固有特性參數(shù)必定會(huì)發(fā)生改變。這樣，根據(jù)前后橋梁自振特性實(shí)測(cè)值的改變，就可以對(duì)橋梁的實(shí)際狀態(tài)作出評(píng)定。

受汕頭海灣大橋有限公司的委托，鐵道部科學(xué)研究院于1999年11且對(duì)大橋進(jìn)行了首期全面運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)，本文介紹模態(tài)參數(shù)測(cè)試部分的分析方法與有關(guān)結(jié)論。

二、該橋用脈動(dòng)試驗(yàn)法測(cè)試、分析結(jié)構(gòu)模態(tài)振型過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

1. 主橋?qū)嶋H振動(dòng)頻帶的正確估計(jì)

對(duì)一個(gè)實(shí)際結(jié)構(gòu)，在動(dòng)態(tài)測(cè)試之前，應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)并結(jié)合可靠的理論計(jì)算結(jié)果，對(duì)實(shí)際可能出現(xiàn)的振動(dòng)頻帶分布作出正確的估計(jì)，這是非常重要的。因?yàn)檫@一步?jīng)Q定了動(dòng)態(tài)測(cè)試中許多系統(tǒng)設(shè)置、采樣參數(shù)配置問(wèn)題，對(duì)合理地采樣分析起到了至關(guān)重要的作用。具體地說(shuō)，主橋面的振動(dòng)應(yīng)是兩類振動(dòng)的合成結(jié)果：

其一是大跨度主橋的整體低頻振動(dòng)，我們的測(cè)試目的正是要把握這種橋梁整體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模態(tài)。這種整體低頻的上限按設(shè)計(jì)計(jì)算將是 1.0Hz，應(yīng)該看到；對(duì)于這種大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實(shí)際模態(tài)振型是受多種因素影響的，實(shí)際結(jié)構(gòu)的模態(tài)振型對(duì)實(shí)際約束狀態(tài)是相當(dāng)敏感的，筆耕文化傳播，而實(shí)際結(jié)構(gòu)的約束狀態(tài)在有限元計(jì)算中是難以準(zhǔn)確模擬的，這樣必然造成實(shí)際頻率與理論計(jì)算頻率上的偏差，有時(shí)這種偏差還比較大。因此，我們并沒有充分的理由只按 1.0Hz來(lái)考慮采樣頻率的設(shè)置。

主橋面的另外一種客觀存在的振動(dòng)是局部的較高頻振動(dòng)，因?yàn)橹鳂蚪Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是每一梁段用 4根吊索與主纜相接，從結(jié)構(gòu)受力上分析，相當(dāng)于每隔 5.7m長(zhǎng)度有一個(gè)彈性支撐點(diǎn)，這是主橋面上存在較高頻振動(dòng)的主要原因。