10.4.1 對大跨、超高、對振動有特殊要求的混凝土結(jié)構(gòu)或當(dāng)動力特性對結(jié)構(gòu)的可靠性評估起重要作用時。宜進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力特性測試。 10.4.2 動力特性測試系統(tǒng)應(yīng)由激勵系統(tǒng)、傳感器和動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)組成。測試儀器的靈敏度和頻率響應(yīng)等性能指標(biāo)應(yīng)滿足測試要求，并應(yīng)在使用前對其性能指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。 10.4.3 動力特性測試項(xiàng)目可包括結(jié)構(gòu)自振頻率、振型和阻尼比等動力特性的測試以及結(jié)構(gòu)受振動源激勵后的位移、速度、加速度以及動應(yīng)變等動力響應(yīng)的測試，測試時應(yīng)根據(jù)需要選擇不同的測量參數(shù)。 10.4.4 動力特性測試方案應(yīng)明確測試目的、主要測試內(nèi)容、測試儀器和設(shè)備、測試方法以及測點(diǎn)布置等。測試前應(yīng)大致了解振動類型、幅值和結(jié)構(gòu)固有的動力特性，并預(yù)估對結(jié)構(gòu)起主導(dǎo)作用或危害最大的主要動荷載及其特性。 10.4.5 現(xiàn)場動力特性測試可按下列步驟進(jìn)行：        1 根據(jù)測試方案準(zhǔn)備儀器和設(shè)備，確定合適的量測范圍；        2 根據(jù)場地情況、測試要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)布置測點(diǎn)；        3 在測點(diǎn)布置傳感器，傳感器的主軸方向應(yīng)與測點(diǎn)主振動方向一致；        4 連接導(dǎo)線(包括屏蔽線和接地線)，對整個測量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試；        5 合理設(shè)置測試參數(shù)；        6 采集數(shù)據(jù)并保存。 10.4.6 對結(jié)構(gòu)自振頻率、振型和阻尼比等動力特性參數(shù)的測試及動力響應(yīng)測試應(yīng)同步量測多通道的時域曲線，采樣頻率應(yīng)滿足采樣定理的要求。 10.4.7 為計(jì)算結(jié)構(gòu)動力特性參數(shù)，動力特性測試數(shù)據(jù)的分析處理可采用頻域分析法或時域分析法。對環(huán)境激勵下的非平穩(wěn)隨機(jī)過程，也可同時在時、頻兩域進(jìn)行聯(lián)合分析。 10.4.8 結(jié)構(gòu)動力特性和動力響應(yīng)影響的評價，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的調(diào)查狀況、結(jié)構(gòu)及人體的容許限值，通過分析論證，提出評價意見。    條文說明 10.4 結(jié)構(gòu)動力特性測試  10.4.1 結(jié)構(gòu)振動的影響表現(xiàn)在三個方面：        1 對結(jié)構(gòu)的損害，如工廠振動、施工振動和交通振動等導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的開裂、基礎(chǔ)變形或下沉等；        2 對人體的影響，振動影響人體的舒適度甚至危害人的健康；        3 對儀器、設(shè)備的影響。     受振動影響明顯的混凝土結(jié)構(gòu)主要包括大跨結(jié)構(gòu)、超高結(jié)構(gòu)等，由于自振頻率較低，振動影響顯著。還有部分結(jié)構(gòu)由于使用功能的原因，對振動影響提出更高的要求，需要通過動力特性測試，確定振動影響程度.便于采取相應(yīng)措施。 10.4.2 結(jié)構(gòu)動力特性測試可根據(jù)測試目的選擇下列人工激勵或天然脈動激勵方式和設(shè)備：        1 激勵方式     原位測試結(jié)構(gòu)的自振頻率、基本振型和阻尼比時，激勵方式宜采用天然脈動條件下的環(huán)境激勵方式，測試時應(yīng)避免外界機(jī)械、車輛等引發(fā)的振動。     需要測試結(jié)構(gòu)平面內(nèi)多個振型時，宜選用穩(wěn)態(tài)正弦掃頻激振法。     需要測試結(jié)構(gòu)空間振型時，宜選用多振源相位控制同步的穩(wěn)態(tài)正弦掃頻微振法。       2 激振設(shè)備      當(dāng)采用穩(wěn)態(tài)正弦掃頻激振法時，宜采用旋轉(zhuǎn)慣性機(jī)械起振機(jī)，也可采用液壓伺服激振器。激振器的位置和激振力應(yīng)合理選樣，防止被測試結(jié)構(gòu)的振型畸變，激振器激勵位置避開結(jié)構(gòu)低階振型節(jié)點(diǎn)或節(jié)線。       3 量測儀器     目前動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)多采用高度集成的模塊化設(shè)計(jì)，集信號調(diào)理器、低通濾波器、放大器、抗混濾波器、A／D轉(zhuǎn)換器等功能于一體。隨著無線傳輸技術(shù)的發(fā)展，各種組合式測試系統(tǒng)還可采用無線傳輸?shù)姆绞健?     動力特性測試系統(tǒng)儀器中的某些原件的電氣性能和機(jī)械性能會因使用程度和時間而有所變化，各類傳感器、放大器和采集記錄等設(shè)備需配套使用，且需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)內(nèi)容主要包括靈敏度、頻率響應(yīng)和線性度，根據(jù)需要有時尚需進(jìn)行自振頻率、阻尼系數(shù)、橫向靈敏度等項(xiàng)目的校準(zhǔn)。儀器的校準(zhǔn)方法有分部校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)兩種，為保證各級儀器之間的耦合和匹配關(guān)系，并取得較高的精度，宜采用系統(tǒng)校準(zhǔn)法。 10.4.3 本條列舉了一般的動力特性測試項(xiàng)目，具體項(xiàng)目和測量參數(shù)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和測試目的確定。對吊車梁等承受移動荷載的結(jié)構(gòu)，有時還需要測定結(jié)構(gòu)的動力系數(shù)。 10.4.4 動力特性測試前應(yīng)編制測試方案并進(jìn)行必要的計(jì)算分析，在明確測試目的和主要項(xiàng)目的前提下，通過分析預(yù)估所測試參數(shù)的大致范圍，以便選擇合適的儀器和設(shè)備，并選擇合理的測點(diǎn)和采樣頻率、數(shù)據(jù)采集時間等測試參數(shù)。 10.4.5 本條列舉了一般動力特性測試的基本步驟，布置傳感器時應(yīng)考慮下列要求：        1 測定結(jié)構(gòu)動力特性時，傳感器安裝的位置應(yīng)能反映結(jié)構(gòu)的動力特性；        2 傳感器在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)的布置，對于規(guī)則結(jié)構(gòu)，以測試平動振動為主，測試時傳感器應(yīng)安放在典型結(jié)構(gòu)層靠近質(zhì)心位置；對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)，除測試平動振動外，尚應(yīng)在典型結(jié)構(gòu)層的平面端部設(shè)置傳感器，測試結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動；        3 傳感器沿結(jié)構(gòu)豎向宜均勻布置，且盡量避開存在人為干擾的位置；        4 傳感器與結(jié)構(gòu)之間應(yīng)有良好的接觸，不應(yīng)有架空隔熱板等隔離層，并應(yīng)可靠固定；        5 傳感器的靈敏度主軸方向應(yīng)與測試方向一致；        6 當(dāng)進(jìn)行環(huán)境激勵的動力特性測試時，如傳感器數(shù)量不足需要作多次測試，每次測試中應(yīng)至少保留一個共同的參考點(diǎn)。     現(xiàn)場測試保存數(shù)據(jù)后進(jìn)行簡單處理和分析。如實(shí)測結(jié)果與預(yù)估情況基本一致，則現(xiàn)場測試結(jié)束；如實(shí)測結(jié)果與預(yù)估情況相差較大，并導(dǎo)致不滿足數(shù)據(jù)分析的要求，則需要調(diào)整儀器設(shè)備或測試參數(shù)，然后重新進(jìn)行測試。  10.4.6 采樣是將連續(xù)振動信號在時間上的離散化，理論上采樣頻率越高，所得離散信號就越逼近于原信號，但過高的采樣頻率對固定長度的信號，采集到過大的數(shù)據(jù)量，給計(jì)算機(jī)增加不必要的計(jì)算工作量和存儲空間；若數(shù)據(jù)量限定，則采樣時間過短，會導(dǎo)致一些數(shù)據(jù)被排斥在外。如采樣頻率過低，采樣點(diǎn)間隔過遠(yuǎn)，則離散信號不足以反映原有信號波形特征，無法使信號復(fù)原，造成頻率混疊。根據(jù)采樣定理，不產(chǎn)生頻率混疊的最低采樣頻率應(yīng)為最高分析頻率的2倍，結(jié)構(gòu)動力特性測試的采樣頻率一般可取結(jié)構(gòu)最高階頻率的3倍～5倍，如最高階頻率估計(jì)不準(zhǔn)，則可取4倍～10倍。 10.4.7 計(jì)算結(jié)構(gòu)動力特性參數(shù)的頻域分析法，是基于結(jié)構(gòu)頻響函數(shù)在頻域內(nèi)分析結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼比和振型等模態(tài)參數(shù)的方法。時域分析法是基于結(jié)構(gòu)脈響函數(shù)在時間域內(nèi)分析結(jié)構(gòu)動力特性參數(shù)的方法。為減小各種干擾因素的影響，對頻域數(shù)據(jù)應(yīng)采用濾波、零均值化等方法進(jìn)行預(yù)處理；對時域數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行零點(diǎn)漂移、記錄波形和記錄長度檢驗(yàn)等預(yù)處理。     結(jié)構(gòu)的自振頻率可采用自功率譜或傅里葉譜方法進(jìn)行計(jì)算；結(jié)構(gòu)的阻尼比可采用半功率點(diǎn)法或自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，有激勵條件時可按時程自由衰減曲線求取；結(jié)構(gòu)的振型宜采用自譜分析、互譜分析或傳遞函數(shù)分析等方法計(jì)算。  10.4.8 結(jié)構(gòu)動力特性和動力響應(yīng)影響分析與評價的目的在于驗(yàn)證理論計(jì)算，為工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)積累技術(shù)資料或通過分析結(jié)構(gòu)的振動現(xiàn)象，尋找減小振動的途徑，因此進(jìn)行動力性能測試已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)監(jiān)測的重要內(nèi)容。振動對結(jié)構(gòu)損害及人體舒適度影響的有關(guān)容許限值，可參照國內(nèi)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。     結(jié)構(gòu)動力特性與結(jié)構(gòu)的性能有直接的關(guān)系，因此根據(jù)結(jié)構(gòu)自振頻率、振型、阻尼比等動力特性的測試結(jié)果，可從下列幾方面對結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行分析和判斷：     1 結(jié)構(gòu)頻率的實(shí)測值如果大于理論值，說明結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度比理論估算值偏大或?qū)嶋H質(zhì)量比理論估算偏??；反之說明結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度比理論估算偏小或?qū)嶋H質(zhì)量比理論估算偏大。如結(jié)構(gòu)使用一段時間后自振頻率減小，則可能存在開裂或其他不正?，F(xiàn)象。     2 結(jié)構(gòu)振型應(yīng)當(dāng)與計(jì)算吻合，如果存在明顯差異，應(yīng)分析結(jié)構(gòu)的荷載分布、施工質(zhì)量或計(jì)算模型可能存在的誤差，并應(yīng)分析其影響和應(yīng)對措施。     3 結(jié)構(gòu)的阻尼比實(shí)測值如果大于理論值，說明結(jié)構(gòu)耗散外部輸入能量的能力強(qiáng)，振動衰減快；反之說明結(jié)構(gòu)耗散外部輸入能量的能力差，振動衰減慢；如阻尼比過大，應(yīng)判斷是否因裂縫等不正常因素所致。