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圖1：英國亨伯爾大橋

當1981年英國亨伯爾大橋投入使用時，憑借其2220米的總長度成為了當時世界上最大的單跨大橋。英國赫爾市和格里姆斯比市之間的距離因為這座大橋的竣工而縮短了將近80公里。之后世界上其他地方也依次建造不同的橋梁，英國亨伯爾大橋現(xiàn)在是世界上第五大橋，前4座是（按字母順序）日本明石海峽大橋、丹麥大貝爾特橋、中國潤揚大橋和西堠門大橋。然而，亨伯爾大橋依然是兩側都有較低水平高度人行道和自行車道的最大的橋梁。進入二十一世紀后，橋梁監(jiān)測也隨著技術的變化從模擬轉到數(shù)字化的橋梁監(jiān)測解決方案。

這些新技術的應用需要重新評估合適的監(jiān)控解決方案，在這種情況下，要重新評估亨伯爾大橋的模態(tài)特征。通過時間同步（通過GPS）并相對獨立的記錄儀，提供含開放式空間結構分析響應時間曲線。亨伯爾大橋的設計可以抵御時速129公里大風產生的常態(tài)運動并可以承受超過3米的彎曲。 在這種情況下，安全因素就暴露出來，橋塔雖然垂直，但不平行，在頂部比底部有不少于50毫米的偏差。

這次英國亨伯爾大橋環(huán)境振動試驗國際團隊包括：

- JMW Brownjohn 教授，英國謝菲爾德大學

- Paul Reynolds 博士，英國謝菲爾德大學

- Chris Middleton 先生，英國謝菲爾德大學

- Filipe Magalhaes 先生，葡萄牙波爾圖大學工程學院（FEUP）

- Elsa Caetano 教授，葡萄牙波爾圖大學工程學院（FEUP）

- Ivan Au 教授，香港城市大學

- Paul Lam教授，香港城市大學

協(xié)同來自英國謝菲爾德的Ivan Munoz Diaz博士、Aleksandar Pavic教授、Stana Zivanovic博士，Eunice Lawton女士、Tuan Norhayati Tuan Chik女士和Mohammad Muaz Aldimashki先生，來自FEUP的Alvaro Cunha教授和來自亨伯爾大橋董事會的John Cooper先生、Peter Hill先生和Ian Allenby先生，在2008年7月14-18日對大橋做了持續(xù)一周的測試，作為EPSRC基金資助的研究項目的一部分：（EP/F035403/10）懸索橋結構健康監(jiān)測更新數(shù)據(jù)挖掘和性能診斷系統(tǒng)。

這次試驗有如下目的：
- 重新評估橋梁的模態(tài)特性，并以數(shù)字形式提供了模態(tài)模型，這將作為一個基準用于校準橋梁的有限元模型；
- 通過時間同步（通過GPS）并相對獨立的記錄儀，提供含開放式空間結構分析響應時間曲線；
- 評估運行模態(tài)分析程序在估算包含短數(shù)據(jù)長度的超低頻結構的模態(tài)參數(shù)時的困難性，和評估膠合件程序中非平穩(wěn)結構參數(shù)的影響。
  在1985年的那次測試中使用的只有三個Schaevitz公司的LSOC加速度儀、約2公里長的電纜、雙通道頻譜分析儀和一個四通道模擬磁帶記錄器。 測試歷時兩個星期，經過數(shù)據(jù)處理確定了模型，通過頻譜分析儀和使用被稱為“峰值拾取”程序歷時6個月左右重放了數(shù)據(jù)磁帶。在過去23年里，模擬磁帶不能再被讀取，模擬和數(shù)字化模態(tài)描述存儲格式之間不能轉化。 因此雖然大多數(shù)振型的模式頻率和一般形式是有用的，但是卻無法使用數(shù)字化。另外分辨率不高，由于技術粗糙，被人們熟知的阻尼系數(shù)比估計要更嚴重偏差，傳感器信噪比不高，更糟的是磁帶記錄器的動態(tài)范圍也不高，扭轉振型只使用三個傳感器無法得到解決，因此不可能同時測量橋塔，主跨和邊跨上的點。 所以有很多原因需要一個新的研究。
  新的研究包括由十臺內置或外置加速度傳感器GSR-24強震儀組成的新設備，所有的設備都在FEUP和謝菲爾德系統(tǒng)集成起來。

圖2：試驗現(xiàn)場

  測試持續(xù)五天，被分為28個測量數(shù)據(jù)段：例如，第2天，測量集中在大橋的南部，Barton鎮(zhèn)方向。每個橋箱形斷面，由一個加前綴b的奇數(shù)確定（Barton，南），或加前綴h（Hessle，北）。強震記錄儀主要集中在備用吊架位置，在不同的情況下，保持在主跨上至少有一個固定的（參考）位置。

圖3：測試點位置圖

    圖4：GSR-24強震儀橋面監(jiān)測點               圖5：GSR-24強震儀橋箱內部監(jiān)測點

圖6：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

圖7：采集數(shù)據(jù)顯示