Page 129 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 5 期 张 庆，等：采用实测应变响应的输电塔二维动态位移重构 1333

二维全场位移非常接近，但底部测点的重构值与观
测值的差异增大，这是因为靠近结构固定端处的位
移响应幅值小于 10 mm，而全站仪的观测误差为 3 mm，
观测误差的存在导致观测值与重构值的一致性变
差。总体而言，观测位移值与重构全场位移值吻合
较好，最大误差仅为 5.4 mm，表明本文所提方法能够
准确重构输电塔结构的二维全场位移。

全站仪观测 数据融合
50 50
倾角仪 全站仪观测点
40 40

高度 / m 30 高度 / m 30
20
20
应变传感器 加速度传感器 10 10

Z向 X向 Z向 X向

图 13 全尺寸测试中的塔架结构和各类型传感器 0 0
0 35 70 0 26 52 0 50 100 0 41 82
Fig. 13 Tower structure and various types of sensors during the 位移 / mm 位移 / mm
full-scale test (a) 50%保载阶段 (b) 75%保载阶段
(a) 50% load holding stage (b) 75% load holding stage

稳定点 频谱曲线
100 0.020 图 15 不同保载阶段的二维全场位移
Fig. 15 Two-dimensional full-field displacements at different
80
0.015 load holding stages
假设系统阶次 60 0.010 频谱幅值 / dB 维动态和伪静态位移重构，伪静态位移指的是变化
以二维倾角仪所在高度处为重构目标点进行二
40
0.005 率极低的动态位移，其大小会随着时间产生一定变
20
化，但变化的幅值很小，近似于静态位移。将重构结
果与全站仪观测结果以及倾角时程进行对比，结果
0 0
0 1 2 3 4 5
频率 / Hz 如图 16 所示。可以看出，整个加载过程还是以拟静
(a) Z向 态的分级加载为主，只在 1000 s 左右出现了明显振
(a) Z direction −6
×10 动 。 顶 部 位 移 最 大 值 达 到了 100 mm， 最 大 倾 角 为
100 5
0.2°左右，所提方法计算的二维位移时程与倾角传感
80 4 器记录的二维倾角时程的变化趋势完全一致，证明
假设系统阶次 60 3 2 频谱幅值 / dB 的测量值也与同时刻的重构位移值非常接近。以上
了所提方法的准确性。此外，全站仪在两个保载段

40
分析表明，本文所提二维全场位移重构方法可以准
确计算出输电塔结构任意点的动态位移和伪静态位移。
20 1

全站仪观测 倾角传感器 所提方法
0 0 100
0 1 2 3 4 5 0.20
频率 / Hz 80
(b) X向
(b) X direction 0.15
60
图 14 足尺塔的应变稳定图和频谱曲线 倾角 / (°) 0.10 位移 / mm
Fig. 14 Strain stability diagrams and spectra curves of the full- 40
scale tower 0.05
20
使用所提的二维应变-位移映射方法重构出足尺
0 0
塔结构的二维全场位移。图 15 对比了两个不同保 0 400 800 1200 1600
时间 / s
载阶段的重构二维全场位移和全站仪观测值。从图 15
(a) Z向
中可以看出，全站仪在上部测点的观测结果与重构 (a) Z direction

倾角 位移

时间
向