基于环境激励的大跨度斜拉桥模态参数和索力识别

摘要：模态参数和索力是评估斜拉桥健康状态的关键参数。建立了崖门大桥的有限元模型并对其进行了基于环境激励的模态测试和拉索振动测试;提出了基于ERA的多参考点稳定图算法,设置不同的参考点,利用自然激励技术结合特征系统实现算法(NExT-ERA)识别模态参数,通过阻尼比、基于输出矩阵的一致模态指标(CMI_O)和模态置信度(MAC)作为判别标准,识别出崖门大桥的竖向和横向模态参数,通过和增强频域分解法(EFDD)识别结果的比较,可知该算法具有良好的识别效果;分析了斜拉索与主梁的共振频率范围,通过二次拟合识别较长拉索的低阶频率,根据两种不同方法的索力识别结果可知,该桥的索力分布比较均匀对称。     

大跨度斜拉桥环境振动试验与模态参数识别

桥梁环境振动试验具有简单方便和花费少等优点.以青洲闽江大跨度斜拉桥为背景,介绍了通车前全桥环境激励动力试验,得到了该桥基准的动力学特性,并与三维有限元模型计算结果进行了比较,二者吻合良好.所得结果可用于该桥的有限元模型修正、损伤检测、使用状态评估和健康监测.     

环境激励下混凝土独塔斜拉桥的实验模态分析

福建省福州市三县洲闽江大桥是一座独塔单索面预应力混凝土斜拉桥,塔梁墩固结,主跨238 m,边跨179m,1999年5月通车.首先介绍了全桥的环境振动试验概况,利用频域的峰值法(PP)与时域的随机子空间(SSI)法进行桥梁系统参数识别,两者吻合较好.结果表明环境振动测试能够识别大跨度斜拉桥的动力特性.     

环境激励下识别结构模态自然激励-时域分解法

针对环境激励下的结构模态参数识别问题,提出识别位移模态新方法—自然激励-时域分解法。将所分析的时域分解算法原理适用条件由结构自由振动响应信号推广至普遍情况。建立自然激励技术统一模型,证明白噪声激励下结构位移响应的互相关函数经处理可获得与单位脉冲响应函数具有相同数学结构的新函数。该函数满足时域分解算法的推广适用条件。并通过数字滤波器将两者结合建立自然激励-时域分解法,该法用自然激励技术获得新函数替代时域分解算法中结构自由响应函数构造响应时间历程矩阵,可为环境激励下仅有结构有限测点响应识别位移模态提供新途径。用仿真算例验证该方法的合理性及有效性。     

环境激励下基于信号降噪的模态参数识别研究

提出一种环境激励下基于测试信号降噪的模态参数识别方法。该方法首先对测试的随机响应数据采用自然激励技术(NEx T)获得互相关函数,进而基于结构矩阵低秩逼近(SLRA)方法得到降噪后的信号,最后通过复指数(Prony)方法识别结构的模态参数。数值算例和模型实验结果表明,该方法对测量信号有很好的降噪作用,识别精度高。     

环境激励下结构模态参数识别的改进ITD法

结合随机子空间法（SSI）提出了环境激励下结构模态参数识别的改进ITD法。随机子空间法的识别精度高,其中数据的协方差计算可以保留原始数据中的所有信息,同时去除了噪声,得到的Toeplitz矩阵中的数据可以作为ITD法的输入数据,这样ITD法不再需要采用随机减量法或者自然激励技术（NExT法）进行前处理,从而避免了这两种前处理方法的不准确性带来的误差。通过环境振动下四层钢框架模型试验的位移响应,对提出的改进ITD法进行了验证。与ITD法相比,改进的ITD法明显提高了对频率和阻尼比等结构模态参数的识别精度,表明改进ITD法可应用于结构的模态参数识别;与SSI法相比,改进ITD法精度没有降低,同时缩短了计算时间,这将为该方法应用到结构的实时监测提供了可能。     

贝叶斯方法在大跨度斜拉桥模态参数识别中的应用研究

为研究大跨度斜拉桥模态参数的不确定性,将遗传算法引入传统快速贝叶斯傅里叶变换法中,并采用高信噪比渐进估计值约束遗传算法的参数搜索空间,发展了一种大跨度桥梁的贝叶斯模态参数识别方法。利用悬臂梁数值模拟验证该方法的识别效率与精度;依托苏通大桥实测加速度数据应用上述方法开展大跨度斜拉桥的模态参数识别。在此基础上,探讨频带宽度系数对模态参数识别精度和不确定性的影响,并分析模态参数后验概率密度函数（PDF）的分布特征。结果表明,所提方法可有效识别大跨度斜拉桥的各阶模态参数;频率和振型的不确定性较低,而阻尼比的不确定性较高;将频带宽度系数限制在5～10有利于保证识别误差与不确定性的平衡;模态参数后验PDF符合高斯分布。     

基于环境激励的模态参数辨识方法综述

本文首先对环境激励下模态识别方法进行了综述，对目前的几种识别方法的原理、识别精度及适用条件进行了论述，并比较了这些方法各自的特点，参照国内外最新文献，提出环境激励下模态参数识别方法需解决的关键问题及研究发展方向。     

环境激励下结构模态参数识别方法综述

该文对环境激励下结构模态参数识别的16种常用算法进行了概括综述。该文将模态参数识别算法分类为时域、频域两类,并针对算法流程进一步地将时域方法分为一步法与两步法。在分类的基础上,阐述了算法的适用条件与基本流程,对其中一些重要算法的理论与实现过程进行了详细地讨论。最后,对结构模态识别中的模态验证方法进行了简要地论述。     

环境激励下移动车辆对桥梁模态参数识别的影响研究

基于环境激励的模态参数识别方法在桥梁健康监测领域应用广泛,所识别桥梁的模态参数的变化常用来进行损伤识别.然而在模态参数识别过程中,移动车辆本身具有的质量属性被忽视,仅被当作为环境激励的一部分.桥梁损伤导致的模态参数变化将被移动车辆所引起的变化掩盖,影响后续损伤识别的效果.以随机子空间法为例,研究环境激励下的模态参数识别...     

基于环境振动测量值的悬索桥结构动力模型修正

以主跨1385米的江阴长江公路大桥为背景，研究利用环境振动测量值进行悬索桥结构有限元模型修正的可行性。采用的模型修正方法以结构特值灵敏度分析为基础，通过迭代求解二次规划问题修正有限元模型参数。根据江阴长江公路大桥的设计图纸建立悬索桥三维有限元模型固有振动分析。同时利用大桥现场环境振动测量值得到一组结构实测模态参数，用以作为有限元模型修正的基准，根据结构特征值灵敏度分析结构选择了一组待修正结构参数并予以修正，修正后有限元模型的动力特征更加趋近于环境振动实测值，最后指出了模型修正不能完全消失大桥结构理论－实测频率差的可能原因。     

基于跨点导纳法识别工程结构模态参数

提出了基于环境激励下，运用跨点导纳法识别大型工程结构模态参数的一种方法。叙述了跨点导纳法理论的基本定义和原理，跨点导纳法运用结构的输出自功率谱求出结构的主频率，运用结构的输出响应谱比值确定结构的振型，从而识别出环境激励下工程结构的模态参数。并结合传统模态试验原理，对一个平面薄板进行了两种对比试验，试验结果显示跨点导纳法识别结构的模态参数与传统的模态试验是一致的。分析表明跨点导纳法能够准确有效地辩识工程结构的模态参数。