基于特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法的橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性識(shí)別.pdf

1、在橋梁振動(dòng)分析與抗震設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性顯示出越來(lái)越重要的作用，動(dòng)力特性識(shí)別作為動(dòng)力特性分析的重要方法，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。橋梁結(jié)構(gòu)具有一定的特殊性和復(fù)雜性，由于環(huán)境激勵(lì)下的模態(tài)識(shí)別方法僅通過(guò)響應(yīng)數(shù)據(jù)識(shí)別模態(tài)，無(wú)需人為激勵(lì)，節(jié)省人工和設(shè)備，不易造成結(jié)構(gòu)損傷，能識(shí)別由于環(huán)境激勵(lì)引起的動(dòng)力特性的變化，在橋梁分析中得到應(yīng)用廣泛，特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法是環(huán)境激勵(lì)下動(dòng)力特性識(shí)別的有效方法之一，其研究具有重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 首先

2、，本文介紹了模態(tài)分析的基本理論，動(dòng)力特性識(shí)別方法的發(fā)展歷程。用SAP2000對(duì)試驗(yàn)用的工字型鋼梁進(jìn)行了模態(tài)分析，得到前三階振型及頻率值，為后面的動(dòng)力試驗(yàn)研究提供理論依據(jù)。
　　 接著，從可控性和可觀性理論出發(fā)，結(jié)合振動(dòng)的有關(guān)知識(shí)，從理論上得到了特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法的實(shí)現(xiàn)步驟。特征實(shí)現(xiàn)算法移植了控制理論中的最小實(shí)現(xiàn)原理，利用脈沖響應(yīng)或者自由衰減響應(yīng)數(shù)據(jù)構(gòu)造Hankel矩陣，運(yùn)用奇異值分解得到系統(tǒng)的最小實(shí)現(xiàn)，通過(guò)奇異值截?cái)嗌釛壿^小的噪聲

3、成分較多的奇異值，然后對(duì)系統(tǒng)矩陣進(jìn)行特征值分解，得到結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性參數(shù)，利用模態(tài)精度指標(biāo)剔除虛假模態(tài)。
　　 然后，用一根6 m長(zhǎng)的工字型鋼梁進(jìn)行橋梁動(dòng)力試驗(yàn)研究，動(dòng)荷載由帶砝碼的小車來(lái)施加，試驗(yàn)中采用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。根據(jù)特征實(shí)現(xiàn)算法理論編制計(jì)算機(jī)語(yǔ)言程序進(jìn)行模態(tài)識(shí)別，用模態(tài)幅值相干系數(shù)，擴(kuò)展的模態(tài)幅值相干系數(shù)，模態(tài)相位共線性系數(shù)來(lái)剔除虛假模態(tài)。將識(shí)別結(jié)果與SAP2000計(jì)算結(jié)果，以及傳統(tǒng)加速度信號(hào)頻譜分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比