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桥梁结构模态参数的随机子空间识别方法研究
| 论文题名： | 桥梁结构模态参数的随机子空间识别方法研究 |
| 关键词： | 系统识别;模态分析;随机子空间模型;桥梁;环境振动;软件 |
| 摘要： | 对于运营中的桥梁结构,通过环境振动测试,并运用系统识别方法识别结构的振动模态参数是获取桥梁固有振动特性的重要方法.该文以基于参考点的随机子空间识别方法(SSI/ref方法)为研究对象,与传统的基于FFT的功率谱峰值法(PP方法)相比较,从数值试验和实桥验证两个方面研究和探讨了SSI/ref方法在桥梁结构模态识别中的应用,并编制了以SSI/ref方法为核心的桥梁结构试验模态分析软件.该文第一章首先介绍结构健康监测、系统识别、数学模型及参数识别等概念,然后从时域方法和频域方法两个方面概述和总结了应用于桥梁结构的各种试验模态分析方法及其特点.最后提出该课题的研究背景及研究内容.第二章阐述了SSI/ref方法的理论基础及其在结构环境振动分析中的应用.首先总结了随机状态空间模型、结构环境振动下的随机状态空间模型、结构环境振动下的随机子空间模型及基于参考点的随机子空间模型等一系列模型和概念.之后阐述了基于参考点的随机子空间识别方法.最后介绍了在实际应用中非常重要的稳定图的概念.第三章运用数值模拟手段对SSI/ref方法进行研究.以一个三跨连续钢梁结构为研究对象,首先计算结构在白噪声激励下的加速度响应,然后运用PP方法和SSI/ref方法对结构进行模态分析,并对两种方法的识别结果进行比较.同时,为了更好地模拟实际的测量环境,分别向响应信号中加入信噪比SNR分别为20dB和0dB的测量白噪声,然后再加以分析,以考察两种方法的抗噪声能力.最后从模态识别能力、抗噪声能力、模态识别结果的精度等方面对两种方法进行比较.另外,该章还考察了SSI/ref方法中数据截取长度对识别结果及计算时间的影响.第四章利用徐浦大桥环境振动下的测量数据对SSI/ref方法进行实桥验证.利用徐浦大桥的实测加速度响应数据并运用SSI/ref方法对大桥进行模态分析,并将分析结果与结构的有限元分析结果及竣工试验分析结果相比较,进一步考察SSI/ref方法在实际应用中的特点.第五章运用MATLAB科学计算语言编制了以SSI/ref方法为数据分析核心的桥梁结构试验模态分析软件-SR软件.并以徐浦大桥环境振动下的模态分析为例,介绍SR软件的编制原则及使用方法.第六章总结全文的主要工作,对主要研究成果做出结论,并指出有待进一步研究的问题. |
| 作者： | 朱绍锋 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张启伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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