基于振动的桥梁模态识别与损伤检测

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1、多臻交硕士学位论文基于振动的桥梁模态识别与损伤检测VibrationBasedBridgeModalIdentificationandDamageDetection作者：郭孟环导师：赵冠远北京交通大学2013年6月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的

2、学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：却孟莎和导师签名：签字日期：Ⅵ≥年1月f日签字日期：沙f>年-7月7日中图分类号：U449UDC：624学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于振动的桥梁模态识别与损伤检测VibrationBasedBridgeModalIdentificationandDamageDetection作者姓名：郭孟环导师姓名：赵冠远学位类别：工学学科专业：桥梁与隧道工程学号：10121310职称：副教授学位级别：硕士研究方向：桥梁结构损伤识别北京交

3、通大学2013年6月致谢本文是在我的导师赵冠远副教授的悉心指导下完成的，赵老师认真的工作态度和严谨的科研精神对我产生了深远的影响。从文章的选题和准备开始，赵老师就为我提供资料，与我探讨文章思路和布局，为我文章的顺理进行奠定了良好的基础。随后，在文章的写作过程中，每当我遇到困难，出现问题的时候，赵老师都能给予我悉心的指导和认真的解答，在我论文完成后又帮助我修改润色。可以说，本文的每一个环节都凝结着赵老师的辛苦和汗水。在此，向赵老师表示衷心的感谢!此外，土建学院的季文玉老师、安明器老师、张楠老师和杜进生

4、老师都在研究生学习中给予了我相应的帮助，在此向他们表示衷心的感谢。桥梁系的同学们在生活和学习上也给予了我不同程度的关心和帮助，在我遇到困难的时候伸出了援助之手，衷心地祝愿他们一帆风顺，前程似锦l在撰写论文的过程中，王艳师姐、李晶、康佩、李雨株等同学对我给予了很大的帮助和关怀，这里向她们表示衷心的感谢!最后，要感谢我的父母对我的关爱，他们给予了我完成论文，完成学业的强大的精神力量和物质保障。他们默默的支持和无微不至的关怀伴我度过了如此美好的学习时光!谢谢所有给过我关心和帮助，让我获得知识，不断自我完善

5、的人lj匕立交逼太堂亟±堂僮途塞生塞擅墓中文摘要桥梁结构在使用过程中，由于受到腐蚀、疲劳、碰撞、地震以及恶劣的环境载荷的影响，会发生不同程度的损伤、开裂或老化，从而埋下隐患，造成重大事故。因此，对结构损伤进行安全评估显得尤为重要，而模态参数识别则是结构损伤诊断的核心问题之一。所以，本文从结构的模态参数识别和损伤识别两方面开展研究。模态参数识别可分为频域模态参数识别和时域模态参数识别，本文从频域模态参数识别方法入手，系统介绍了三种经典的模态参数识别方法，包括最tJ、--乘迭代法、加权最小二乘法和有理分

6、式多项式法等。同时，用MATLAB语言实现了三种算法，结合悬臂钢梁数值算例验证了开发程序的正确性，并讨论了不同方法的模态参数识别精度问题。本文的损伤识别研究方法主要是基于动力响应的结构损伤检测方法，包括模态应变能法、单元模态应变能灵敏度法和单元刚度矩阵变化法等。对这些方法的损伤敏感性、损伤定位能力、噪声敏感性以及所需的模态信息量等方面的性能进行了研究。综合考虑各方面的因素表明：单元模态应变能灵敏度法所需模态参数信息较少，识别精度高，易于操作，且具有较好的抗噪性，具有广阔的应用前景。关键词：模态参数识

7、别；结构损伤识别；模态应变能；损伤定位；损伤定量I＆塞变垣太堂亟±堂僮途塞△旦墨!基△g!ABSTRACTBridgestructuresarepronetobedamaged，crackedandagedtosomedegreecausedbycorrosion，fatigue，impactandhostileenvironmentduringtheirservicelives，whichmaybecomeinvisibledamagesandresultindisastrousconsequen

8、ces．Thus，techniquesforStructureDamageIdentification(SDI)areespeciallyimportant．AsModalParameterIdentification(MPI)isoneofthekeycontentfordamagediagnosis，thisthesisincludestheresearchontwoareas：MPIandSDI．MPIcanbedoneinfrequencydomainandt