基于随机子空间法的系杆拱桥模态测试分析

通过对某座采用顶推法施工的大跨径钢管混凝土系杆拱桥进行模态测试,基于随机子空间法进行模态分析,得到了桥梁结构前6阶振动模态参数;采用桥梁结构分析软件MIDAS建立有限元模型并对桥梁进行模态分析,提取了与实测前6阶模态振型相对应的模态参数。经过比较发现,桥梁实测模态振型、自振频率与理论分析结果相吻合,实测系杆拱桥的动力特性满足要求,同时验证了随机子空间法是桥梁结构模态分析的一种有效方法。     

基于环境振动测试的烟囱结构损伤检测研究

结合工程实例,介绍了基于环境振动测试的烟囱结构损伤检测方法及相关研究。首先在现场对烟囱的倾斜、配筋、几何参数及动力特性等相关项目进行检测,然后根据现场测试的资料,利用ANSYS有限元软件建立烟囱的有限元模型并进行模态分析。结果表明,有限元模型模态分析结果与现场动力特性测试数据间的误差很小,可用来进行后续的静动力响应、抗震性能等分析。     

古塔有限元模型的建立及修正

古塔的动力特性是评价结构抗震性能和损伤状态的重要指标。本文首先根据测绘资料采用有限元软件ANSYS建立秦峰塔的初始有限元模型,然后利用现场环境振动实测数据修正所建立的有限元模型并进行模态分析。结果表明:修正后的有限元模型模态分析计算结果和现场测试数据相比,误差较小,从而说明文中所建立的有限元模型是比较可靠的,可以为古塔的后续动力响应分析提供理论分析模型。     

基于环境振动测试的烟囱结构损伤检测研究

结合工程实例,介绍了基于环境振动测试的烟囱结构损伤检测方法及相关研究。首先在现场对烟囱的倾斜、配筋、几何参数及动力特性等相关项目进行检测,然后根据现场测试的资料,利用ANSYS有限元软件建立烟囱的有限元模型并进行模态分析。结果表明,有限元模型模态分析结果与现场动力特性测试数据间的误差很小,可用来进行后续的静动力响应、抗震性能等分析。     

基于动力测试的竖向不规则大跨度空间钢结构抗震性能研究

对复杂结构在环境激励下的现场实测及随机振动分析,所获得的频率等模态信息对于结构的动力性能评估和抗震设计有着重要意义。对一大跨度空间钢结构进行脉动观测,采用Nakamura法估算结构自振频率,基于有限元平台建立模型进行模态分析,与振动实测对比误差在2%以内,且振型相似。在此基础上进行静力弹塑性及动力弹塑性分析,结果表明:2~4层侧向刚度不规则成为结构薄弱部位;在推覆过程中受压支撑首先进入屈服状态,然后受拉支撑及梁端出现塑性铰,为结构提供了足够的耗能能力,结构没有出现整体倒塌;基于增量动力分析得到结构不同地震动强度作用下的响应,可供同类结构的动力特性和抗震性能的研究借鉴。     

环境激励下定州开元寺塔结构状态评估研究

基于环境激励,对定州开元寺塔的动力性能进行了研究,并获得其基本动力性能信息.在平面维度上,基于动力信息推导得到模态参与率系数,对古塔各层刚度中心进行了识别;在立面维度上,基于柔度曲率幅值法,对古塔层间刚度分布进行了识别;最终基于模糊评价法,结合材料劣化、平面偏心损伤及立面维度刚度分布信息对古塔健康状态进行了科学评估.研...     

藏式宫殿建筑门厅结构动力特性识别与有限元模型修正

门厅结构是藏式宫殿建筑地垄结构中唯一的木构架承重结构。由于木构架的残损,可导致其刚度和承载能力均有所降低。为研究某藏式宫殿门厅结构的动力特性及安全性能,通过环境激励下的结构动力特性现场测试识别了门厅结构的东西向和南北向振动的前3阶模态参数。按照实际尺寸建立门厅结构的精细化有限元模型,通过模型设计参数灵敏度分析,确定边界弹簧刚度参数和顺纹承压木构件材性参数作为模型修正参数,基于实测结果采用参数型模型修正方法,使修正后模型的各阶模态频率计算值与实测值的误差小于5%,振型残差小于0.3,振型模态置信准则(modal assurance criterion,MAC)值大于0.9,表明修正后的模型可以较好地反映门厅结构的真实动力特性,可用于后续藏式宫殿门厅结构的状态评估。     

厦门沿海某超高层建筑结构风致振动动力特性研究

现场实测是获得结构风致振动动力特性参数的一种较为可靠的手段和方法。通过对厦门沿海某超高层建筑在台风登陆时进行现场原型实测,得到了该建筑结构的第10层、18层、23层、28层、33层和36层的加速度响应时程数据和固有频率及振型等结构的动力特性。根据实测加速度数据,利用随机减量法提取结构两方向的前3阶固有频率对应的阻尼比,结果表明：由于实测时台风风速较大,导致结构风致响应较为显著,因此结构两个方向第1阶阻尼比值在7%左右,明显大于另外两阶阻尼比;两方向第1阶阻尼比与加速度呈非线性关系,阻尼比随加速度的增大而增大。采用ANSYS软件建立该超高层建筑的3D有限元分析模型并进行模态分析,提取该模型的前3阶固有频率和振型,与实测结果进行对比分析,结果较为吻合,由此说明所建立的3D有限元分析模型正确可靠。     

随机子空间法在海上风电结构模态参数识别中的应用

频率、阻尼比等是海上风电结构动力分析的重要设计参数.但是,环境激励下海上风电结构实测振动响应噪声水平高、信噪比低,应用传统随机子空间方法(SSI)进行海上风电结构模态参数识别十分困难.对海上风电高桩承台基础进行现场测试,并对环境激励下海上实测数据进行模态参数识别,旨在获取结构频率及阻尼信息.为提升模态参数识别精度,应用奇异值分解技术实现模型定阶,模型阶次得到了合理确定;同时,应用稳定图分析技术,噪声模态得到有效识别.结果表明:结合模型定阶与稳定图分析技术,随机子空间法可以比较准确地获得环境激励下的海上风电基础结构的频率及阻尼信息.     

润扬大桥悬索桥索塔结构动力特性实测

润扬长江公路人桥是我国在建规模最大的索支承结构，索塔作为其中一个重要的结构组成部分，掌握其结构动力特性，可以完善理论分析模型，从而为全桥模型的建立和进一步建立润扬大桥结构安全健康监测系统提供最原始的指纹数据。本次测试是在严格符合各项操作规程的条件下，采用环境激励法完成的，在对测试数据进行统计分析后，获得了索塔结构动力特性，并在此基础上，修正了理论模型。然后，对模型进行了有限元模态分析，所得结果与测试结果比较，相当接近，误差极小，证实了理论模型的正确性和可靠性。并在实测结果和理论模型分析结果的基础上，建立了索塔的有限元杆系模型，通过对其进行模态分析，结果进一步论证了理论实体模型的精确性。     

古砖木塔结构安全性评估的研究

古塔结构的安全性评估,是确定古塔修缮加固方案的重要基础工作。在扬州文峰塔修缮加固工程中,应用环境随机振动试验、有限元分析和振型分解法理论计算等方法,综合评估了古砖木塔结构的安全性。     

Updating and validation of the dynamic model of a railway viaduct with precast deck

This study describes the calibration and experimental validation of the dynamic model of a railway viaduct with precast deck. Global modal parameters of the structure and local modal parameters of the upper slab of the deck are identified based on a dynamic test. The calibration of the numerical model is done using a genetic algorithm that allows obtaining optimal values of 11 parameters of the numerical model. The inclusion of local modal parameters proved to be crucial, as various parameters of the numerical model do not have significant influence on global modal parameters. Mode pairing between numerical and experimental vibration modes is performed using a recent technique based on modal strain energy. The experimental validation of the calibrated numerical model is done by the comparison between numerical responses and experimental responses obtained in a dynamic test under railway traffic. This dynamic test shows the existence of a nonlinear behaviour of the viaduct's supports. There is an excellent correlation between numerical and experimental responses for different train speeds with the adjustment of the longitudinal supports stiffness of the calibrated model.     

Operational modal testing and FE model tuning of a cable-stayed bridge

The paper presents the results obtained from the application of different output-only modal identification techniques to ambient response data collected in two dynamic tests of a cable-stayed bridge and the subsequent finite element model correlation analysis. The first test, performed by using a traditional data acquisition system with servo-accelerometers, was aimed at investigating the vertical dynamic characteristics of the bridge. In the second test, an innovative radar vibrometer was used for non-contact measurement of deflection time series of the forestays and the identification of local natural frequencies of the stay cables.In the theoretical study, vibration modes were determined using a 3D Finite Element model of the bridge and the information obtained from the field tests, combined with a classic system identification technique, provided a linear elastic model, accurately fitting the modal parameters of the bridge in its present condition.     

基于试验模态参数的索-拱铁路桥的改进有限元模型

介绍基于模态参数的索-拱铁路桥的校准数值模型。基于扩大的频域分解法,采用只输出技术,通过扰动测试来确定自振频率,桥梁振动的整体和局部模态对应的振型及阻尼系数。采用一种遗传算法对数值模型进行改进,该算法可以在数值模型的15个参数中得到最优解。为了与模态匹配,采用了一种基于模态应变能计算的新技术。考虑到不同的初始种群,大量参数的稳定性证明了数值模型在优化范围内所采用优化算法的鲁棒性。通过一个混凝土的变形模量的特征试验和铁路运输下的动力试验,对改进的数值模型进行了验证。结果显示数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

Multi-scale damage analysis for a steel box girder of a long-span cable-stayed bridge

Accurate evaluation of the effect of possible damage in critical components on the dynamic characteristics of a structure is of critical importance in developing a robust structural damage identification scheme for a long-span cable-stayed bridge. The strategies of finite element (FE) modelling of a long-span cable-stayed bridge for multi-scale numerical analysis are first investigated. A multi-scale model of the Runyang cable-stayed bridge is then developed, which is essentially a multi-scale combination of a FE model for modal analysis of the entire bridge structure and FE sub-models for local stress analysis of the selected locations with respect to the substructuring method. The developed three-dimensional global-scale and local-scale FE models of Runyang cable-stayed bridge achieve a good correlation with the measured dynamic properties identified from field ambient vibration tests and stress distributions of a steel box girder measured from vehicle loading tests, on the basis of which the effectiveness of some damage location identification methods, including a modal curvature index, a modal strain energy index and a modal flexibility index, are evaluated. The analysis results show that the effect of the simulated damage in various components of the steel box girder on the dynamic characteristics of a long-span cable-stayed bridge should be properly considered in structural damage analyses using multi-scale numerical computation.     

西安小雁塔动态特性计算分析

为了研究土与结构相互作用对砖石古塔动态特性计算结果的影响规律,建立是否考虑土与结构相互作用时西安小雁塔的数值分析模型,计算了小雁塔的前2阶振型及周期,并将理论计算结果与实测结果进行比较。结果表明:采用理论计算法与数值分析法计算砖石古塔的动态特性时,第1阶周期的计算结果均与实测结果较为接近;第2阶周期的计算结果均与实测结果偏差较大,在考虑土与结构相互作用时,数值计算结果与实测结果偏差反而加大;土与结构相互作用对砖石古塔高阶振型的计算结果影响显著。     

相互作用体系动态参数识别与故障诊断

在对动力机器-基础-地基相互作用体系进行了现场动力测试和试验模态分析的基础上,对该体系进行了动态参数识别和工作性能评价;通过现场考察和对试验数据的综合分析,获得了体系振动特性,并探讨了引起机组故障的原因;总结了诊断结果并提出了实用可行的加固处理建议。该文的研究方法可为动力机器-基础-地基相互作用体系的动态参数识别以及机组故障诊断和处理提供参考。     

基于模态灵敏度分析的框架结构损伤识别:数值模拟与试验研究

从数值模拟和试验方面进行了灵敏度分析的结构损伤识别方法的验证,数值模拟分析了3种情况下的识别精度和结果,对框架结构模型进行了试验研究。数值模拟和试验研究结果清楚地表明:对于剪切型结构,利用灵敏度分析的方法可以确定损伤的位置,同时确定损伤的程度。