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摘要：設(shè)計(jì)了適合2人完成的橋梁振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，介紹了橋梁振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，闡述了橋梁構(gòu)造的設(shè)計(jì)原理和測量共振頻率的方法，并分析了小車運(yùn)動(dòng)時(shí)橋梁的受力情況．該實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作能力和動(dòng)手能力．

關(guān)鍵詞：振蕩器；橋梁共振；數(shù)據(jù)采集器

1橋梁構(gòu)造的設(shè)計(jì)

橋梁振動(dòng)實(shí)驗(yàn)要求1個(gè)實(shí)驗(yàn)小組完成橋梁的搭建，在橋梁上的關(guān)鍵點(diǎn)接入傳感器，將傳感器接入PASCO的850數(shù)據(jù)采集器，并連接到計(jì)算機(jī)上做實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，求出共振點(diǎn)，并測出橋梁在小車經(jīng)過時(shí)橋梁的受力情況，以便在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)重點(diǎn)考慮．依據(jù)我校學(xué)生的實(shí)際情況，1組實(shí)驗(yàn)為2～3名學(xué)生在3～4h完成，除了搭建橋梁外，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理分析等，為此經(jīng)過多次測試選擇了如圖1所示的橋梁結(jié)構(gòu)．

2共振頻率的測量

設(shè)計(jì)橋梁時(shí)必須掌握共振點(diǎn)的共振頻率，在橋梁上的關(guān)鍵點(diǎn)接入2～3個(gè)傳感器，最多接5個(gè)傳感器，沿橋梁跨度等間隔放置，通過集中器連接到PASCO的850數(shù)據(jù)采集器，并連接到計(jì)算機(jī)中，如圖1所示，傳感器對振動(dòng)進(jìn)行檢測．放置振動(dòng)器，振動(dòng)器是由信號發(fā)生器帶動(dòng)并且由橡皮粘貼到橋梁上，振動(dòng)器做正弦運(yùn)動(dòng)時(shí)對橋梁進(jìn)行推拉．橋梁出現(xiàn)晃動(dòng)，傳感器將橋梁晃動(dòng)的信息傳給計(jì)算機(jī)，在安裝的Capstone軟件中，創(chuàng)建帶有2個(gè)圖形區(qū)的FFT顯示框，挑選出2個(gè)負(fù)載單元中每個(gè)元件的受力情況創(chuàng)建2個(gè)Run－Tracked用戶輸入數(shù)據(jù)表，命名為“Res．頻率1”和“Res．頻率2”，分別代表了每個(gè)負(fù)載單元的共振頻率．首先用手或錘子敲擊橋粱頂部或中間位置3次，產(chǎn)生的諧振模式，對產(chǎn)生的振動(dòng)做FFT變換，找到單個(gè)振動(dòng)點(diǎn)振動(dòng)頻率，然后振動(dòng)器以較小的振動(dòng)點(diǎn)振動(dòng)頻率做正弦運(yùn)動(dòng)對橋梁進(jìn)行推拉，如果出現(xiàn)連續(xù)2次“Res．頻率1”和“Res．頻率2”都相等，如圖2所示的5．498Hz，就是找到1個(gè)橋梁的共振頻率，需要連續(xù)找3個(gè)這樣的共振頻率．

3小車運(yùn)動(dòng)時(shí)橋梁受力情況測量

移去振動(dòng)器，將傳感器接入橋梁被測處的橫桿位置，使小車運(yùn)動(dòng)后，傳感器接收到如圖3所示的數(shù)據(jù)．小車經(jīng)過3．535s到第1個(gè)傳感器受力為0．59N，經(jīng)過3．620s到第2個(gè)傳感器受力為0．51N．實(shí)驗(yàn)可以測出橋梁不同點(diǎn)的受力情況．

4實(shí)驗(yàn)分析

可以對橋梁引入缺陷測試，例如重新移動(dòng)1根或多根工字型梁，然后重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察橋梁振動(dòng)的變化，可以發(fā)現(xiàn)共振頻率不同，即橋梁的共振頻率可以改變．當(dāng)振動(dòng)頻率在共振頻率時(shí)，橋梁振動(dòng)幅度較大．該實(shí)驗(yàn)可根據(jù)我校學(xué)生的實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)成2人1組的新實(shí)驗(yàn)，也可多人1組，還也可以將多套設(shè)備放在一起設(shè)計(jì)成綜合性實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)的開設(shè)開闊了學(xué)生視野，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作能力和動(dòng)手能力，擺脫了傳統(tǒng)的“一機(jī)一項(xiàng)目”的陳舊模式，學(xué)生可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)和研究內(nèi)容自由搭配和組合，方便利用現(xiàn)有設(shè)備對新問題和新現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和探索；同時(shí)所有測量均通過數(shù)字化方式進(jìn)行，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接輸入微機(jī)，并且對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控和分析．我校2016級學(xué)生盧浩琳、李浩洋等5位學(xué)生用橋梁組件和傳感器等設(shè)計(jì)了新的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)在參加學(xué)校組織的物理實(shí)驗(yàn)比賽中獲得了一等獎(jiǎng)第三名的好成績．該實(shí)驗(yàn)也是學(xué)生最受歡迎的實(shí)驗(yàn)之一．

參考文獻(xiàn)：

［1］渠紅亮．淺析橋梁施工技術(shù)存在的問題與措施［J］．佳木斯職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（6）：390－391．

［2］羅志高，賀奇才，李曉原，等．綜合性大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)［M］．北京：人民郵電出版社，2018．

［3］石梅香．基于AD7657的鐵路橋梁檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011（2）：70－73.

作者:羅志高 張錦 單位:中山大學(xué)