橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的隨機子空間識別方法研究.pdf

1、對于運營中的橋梁結(jié)構(gòu),通過環(huán)境振動測試,并運用系統(tǒng)識別方法識別結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)參數(shù)是獲取橋梁固有振動特性的重要方法.該文以基于參考點的隨機子空間識別方法(SSI/ref方法)為研究對象,與傳統(tǒng)的基于FFT的功率譜峰值法(PP方法)相比較,從數(shù)值試驗和實橋驗證兩個方面研究和探討了SSI/ref方法在橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)識別中的應(yīng)用,并編制了以SSI/ref方法為核心的橋梁結(jié)構(gòu)試驗?zāi)B(tài)分析軟件.該文第一章首先介紹結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、系統(tǒng)識別、數(shù)學(xué)模型及參數(shù)

2、識別等概念,然后從時域方法和頻域方法兩個方面概述和總結(jié)了應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)的各種試驗?zāi)B(tài)分析方法及其特點.最后提出該課題的研究背景及研究內(nèi)容.第二章闡述了SSI/ref方法的理論基礎(chǔ)及其在結(jié)構(gòu)環(huán)境振動分析中的應(yīng)用.首先總結(jié)了隨機狀態(tài)空間模型、結(jié)構(gòu)環(huán)境振動下的隨機狀態(tài)空間模型、結(jié)構(gòu)環(huán)境振動下的隨機子空間模型及基于參考點的隨機子空間模型等一系列模型和概念.之后闡述了基于參考點的隨機子空間識別方法.最后介紹了在實際應(yīng)用中非常重要的穩(wěn)定圖的概念.第

3、三章運用數(shù)值模擬手段對SSI/ref方法進(jìn)行研究.以一個三跨連續(xù)鋼梁結(jié)構(gòu)為研究對象,首先計算結(jié)構(gòu)在白噪聲激勵下的加速度響應(yīng),然后運用PP方法和SSI/ref方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,并對兩種方法的識別結(jié)果進(jìn)行比較.同時,為了更好地模擬實際的測量環(huán)境,分別向響應(yīng)信號中加入信噪比SNR分別為20dB和0dB的測量白噪聲,然后再加以分析,以考察兩種方法的抗噪聲能力.最后從模態(tài)識別能力、抗噪聲能力、模態(tài)識別結(jié)果的精度等方面對兩種方法進(jìn)行比較.另外

4、,該章還考察了SSI/ref方法中數(shù)據(jù)截取長度對識別結(jié)果及計算時間的影響.第四章利用徐浦大橋環(huán)境振動下的測量數(shù)據(jù)對SSI/ref方法進(jìn)行實橋驗證.利用徐浦大橋的實測加速度響應(yīng)數(shù)據(jù)并運用SSI/ref方法對大橋進(jìn)行模態(tài)分析,并將分析結(jié)果與結(jié)構(gòu)的有限元分析結(jié)果及竣工試驗分析結(jié)果相比較,進(jìn)一步考察SSI/ref方法在實際應(yīng)用中的特點.第五章運用MATLAB科學(xué)計算語言編制了以SSI/ref方法為數(shù)據(jù)分析核心的橋梁結(jié)構(gòu)試驗?zāi)B(tài)分析軟件-SR軟件