地震激勵(lì)下結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、地震在短時(shí)間內(nèi)釋放巨大的能量，容易對(duì)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。研究結(jié)構(gòu)在地震激勵(lì)下的參數(shù)變化，不僅可以為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，也可以為震后結(jié)構(gòu)性能的評(píng)估提供基礎(chǔ)。地震激勵(lì)是一種天然激勵(lì)，利用地震輸入和結(jié)構(gòu)在地震激勵(lì)下的動(dòng)力響應(yīng)，進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別是自然、方便的方法。對(duì)于已知地震激勵(lì)和相應(yīng)動(dòng)力響應(yīng)的結(jié)構(gòu)，可以直接應(yīng)用地震記錄(Input-output)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別。對(duì)于多數(shù)實(shí)際結(jié)構(gòu)，通常難以得到結(jié)構(gòu)處地震輸入數(shù)據(jù)，而獲得結(jié)構(gòu)在地震激勵(lì)下的響應(yīng)則

2、相對(duì)容易，此時(shí)需要僅依據(jù)地震響應(yīng)(Output-only)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別。本文旨在研究地震激勵(lì)下的上述兩類結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法，并通過(guò)地震模擬振動(dòng)臺(tái)橋梁模型試驗(yàn)，對(duì)各方法進(jìn)行了對(duì)比和驗(yàn)證。論文研究具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　論文的主要研究工作和結(jié)論包括:
　　1.當(dāng)?shù)卣鸺?lì)可以觀測(cè)到時(shí)，可以通過(guò)傅立葉變換得到頻域內(nèi)的頻響函數(shù)和時(shí)域內(nèi)的脈沖響應(yīng)函數(shù)，通過(guò)模態(tài)參數(shù)與兩種函數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行識(shí)別。詳細(xì)討論了基于地震記錄(

3、Input-output)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法:分量分析法、加權(quán)最小二乘迭代法、有理分式多項(xiàng)式法、ITD法和時(shí)域復(fù)指數(shù)法，并自行編程實(shí)現(xiàn)了這些算法，應(yīng)用數(shù)值模擬數(shù)據(jù)驗(yàn)證了各方法的有效性。
　　2.詳細(xì)介紹了峰值法、頻域分解法、PolyMAX法以及基于參考點(diǎn)的隨機(jī)子空間識(shí)別四種僅僅基于地震響應(yīng)(Output-only)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法的理論過(guò)程，并通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了各算法。然后通過(guò)數(shù)值模擬數(shù)據(jù)驗(yàn)證了雖然地震激勵(lì)不滿足白噪聲假定，但基于O

4、utput-only的方法識(shí)別結(jié)果仍具有較高的精度。
　　3.對(duì)一實(shí)際橋梁的縮尺模型進(jìn)行了地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。分別采用基于地震記錄(Input-output)和僅基于地震響應(yīng)(Output-only)的方法進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別，通過(guò)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，各方法識(shí)別結(jié)果基本一致，再次驗(yàn)證了基于Output-only方法的有效性。
　　4.ITD法和時(shí)域復(fù)指數(shù)法提高了系統(tǒng)階次，容易產(chǎn)生虛假模態(tài)，需要采用模態(tài)保證判據(jù)(MAC)剔除虛假模態(tài)。峰