环境激励下冷却塔结构模态测试与阻尼比特性研究

现行冷却塔结构阻尼比均借鉴荷载规范中钢筋混凝土的5％取值,考虑到冷却塔结构自身构型和材料属性,在理论上其真实阻尼比应小于规范值;阻尼比作为风与地震动力分析的重要输入参数,其取值大小将直接影响冷却塔抗风及抗震安全性,然而,现阶段国内外均缺乏大型冷却塔的现场实测和阻尼比取值研究.选取国内8座典型塔高和塔型的冷却塔进行现场测试,获取了环境激励下塔筒典型部位的加速度响应振动信号.首先采用随机减量法和自然激励技术对实测信号进行预处理,然后结合ARMA,ITD和STD三种模态识别方法获得冷却塔前10阶结构自振频率和阻尼比,并将实测值与有限元结果进行对比和误差分析,再借鉴振型组合的思路推荐了8座测试塔的等效综合阻尼比,最后给出了以基频为目标函数的前10阶模态阻尼比和等效综合阻尼比的估算公式.研究表明,8座冷却塔实测频率与有限元分析结果较为一致,基频最大相差为4.4％;阻尼比识别结果分布较为离散,前10阶模态阻尼比最大为2.86 ％;8座测试塔的综合等效阻尼比范围均在1.13％-2.16％,误差分析结果表明本文提出的阻尼比拟合公式精度高、稳定性好.