城市橋梁實(shí)驗?zāi)B(tài)分析方法.pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)是國家基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,對人民的生活和安全有著直接的影響,所以在橋梁、大壩等大型土木工程結(jié)構(gòu)中安裝結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)是十分有必要的。而通過大型的土木工程結(jié)構(gòu)動力特征參數(shù)的了解和掌握,可以方便的對其進(jìn)行全方位的檢測、評估和健康監(jiān)測。結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)能夠反映出其動力特征,模態(tài)參數(shù)識別是實(shí)驗?zāi)B(tài)分析的核心。實(shí)驗?zāi)B(tài)分析的模態(tài)參數(shù)識別可以分為兩類,即傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別方法和環(huán)境激勵下的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別方法。兩者相比較而言,基于

2、環(huán)境激勵下的模態(tài)參數(shù)識別方法能夠僅僅利用所測得的響應(yīng)信號來識別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù),是僅基于輸出數(shù)據(jù)的模態(tài)參數(shù)識別；并且具有無需對結(jié)構(gòu)施加激勵,節(jié)省人工和設(shè)備費(fèi)用,可以避免對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷等優(yōu)點(diǎn),因而在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 本文主要研究基于環(huán)境激勵下橋梁模態(tài)參數(shù)識別問題。完成的主要工作如下:
　　 (1)對目前國內(nèi)外橋梁健康監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了回顧,論述了其重要意義。以橋梁健康監(jiān)測技術(shù)所涉及的結(jié)構(gòu)動力學(xué)層面的問題為切入

3、點(diǎn),對模態(tài)分析這一概念做了簡單的概述,并就其核心問題一模態(tài)參數(shù)的識別進(jìn)行了較為全面的論述,包括研究現(xiàn)狀、已有成果和存在問題等方面。
　　 (2)介紹了實(shí)驗?zāi)B(tài)分析的相關(guān)原理,重點(diǎn)介紹了信號處理知識和模態(tài)參數(shù)識別知識:給出了離散傅里葉變換和快速傅里葉變換的推導(dǎo)公式；介紹了模態(tài)參數(shù)識別中頻域方法和時域方法各自的技術(shù)路線,并對一些方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)、流程等進(jìn)行了研究。
　　 (3)系統(tǒng)地討論了環(huán)境激勵情況下模態(tài)參數(shù)識別的頻域方

4、法。通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動方程的分析,介紹了傳統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別頻域方法的表達(dá)式以及基本的識別過程。重點(diǎn)研究了輸入未知時正交多項式擬合法的理論背景和計算公式,給出了該方法的一般流程圖,并對實(shí)驗過程中需要注意的問題進(jìn)行了探討。最后進(jìn)行了數(shù)值算例的驗證,證明了其有效性和可行性。
　　 (4)為進(jìn)一步研究正交多項式擬合法基于環(huán)境激勵下輸入未知時的穩(wěn)定性和適用性,利用該方法應(yīng)用于工程實(shí)例一鄭州市南三環(huán)立交橋。詳細(xì)介紹了該橋的實(shí)驗過程,用正交多項