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环境激励下大型桥梁结构模态参数识别研究
| 论文题名： | 环境激励下大型桥梁结构模态参数识别研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;模态参数;环境激励;频谱曲线;阻尼比估算 |
| 摘要： | 环境激励下结构的模态参数识别，无需对结构施加荷载，只利用结构在风力、地脉动等环境激励下所测得的响应数据即可识别结构的模态参数。目前,基于环境振动测试试验的响应数据，将两个测点之间进行计算所得的互相关函数和特征系统实现算法相结合进行参数识别的方法已比较成熟，并且已成功地应用到实际的工程结构中。该方法的基本思想是基于从实测数据中获取的互相关函数的表达式和脉冲响应表达式相似，都是一系列复指数函数和正弦函数的叠加，因此互相关函数可以作为ERA的输入进行模态参数识别。本文提出将结构任一测点自身的实测响应数据进行计算而得的自相关函数作为ERA的输入进行模态参数识别。首先详细推导了白噪声激励下测点响应的自相关函数由一系列复指数函数和正弦函数的叠加而形成的表达式，该表达式与脉冲响应函数的表达式相似，且二者具有相似的衰减特性。进而，利用从环境激励下的时域响应数据中提取而得自相关函数联合特征系统实现算法进行结构模态参数识别，并利用MATLAB编制了该方法的程序。最后，利用一刚构-连续组合桥梁在环境激励下的实测数据，通过自编程序识别了该桥的模态频率、阻尼比及振型，并将识别结果与某商业模态分析软件的识别结果进行了对比。结果对比表明，把自相关函数和ERA相结合来识别环境激励下的结构模态参数是可行和有效的。 利用上铨大桥在环境激励下实测数据，对时域参数识别中的ITD法、STD法、复指数法、ARMA模型时间序列法及特征系统实现算法(ERA)关于模态频率和阻尼比的识别结果进行了对比研究。对比表明，这些方法对于频率的识别基本吻合，但对阻尼比的识别存在较大的差异，需进一步的研究和探索。 提出了基于 NExT进行结构阻尼比估算的新方法，从理论上推导了该方法识别阻尼比的可行性。该方法首先通过 NExT获取结构不同的两个测点间的互相关函数数据，然后对截取的不同时间段内相同长度的两块互相关函数数据分别进行FFT运算，最后利用这两块数据对应的频谱曲线进行阻尼比的估算。利用一刚构-连续组合桥梁在环境激励下的响应数据，通过该方法对其横向和竖向的阻尼比进行了估算。 |
| 作者： | 安鹏强 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 韩建平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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