模态参数在时变结构运营监测中的设计应用浅述

《模态参数在时变结构运营监测中的设计应用浅述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、模态参数在时变结构运营监测中的设计应用浅述【摘要】现阶段时变结构的模态参数识别已经成为桥梁安全监测中的重要部分，由于其高精度、易识别的特点，近年来也是受到了国内外的高度关注，由于桥梁结构的动力特性相较于其他建筑有较大区别，为识别其在不同激励环境下的动态参数，以钢梁为模型对其施加动载模拟试验，通过软件对测得的数据进行对比分析，给出了合理的信号处理方案。【关键词】模态参数识别；空间域分解；环境激励[Abstract]Nowadaystimevaryingmodalparameteridentificationisanimportantp

2、artofbridgesafetymonitoring,Itattractsmoreandmoreattentioninrecentyearsduetothedynamiccharacteristicsofbridgestructurearecomparedtothatoftheotherbuildingsarequitedifferent,foridentificationofthedynamicparametersunderdifferentambientexcitation,withasmallsteelasamodelbys

3、imulatingtestofstaticloadanddynamicloadandthroughthesoftwareofmeasureddatacarriesonthecontrastanalysis,whichcangetareasonablesignalprocessingscheme.LKeywords]Modalparameteridentification；Stochasticsubspacealgorithm；Environmentalexcitation；Frequencydomain0引言对桥梁结构进行服役期内的

4、长期监测、及时诊断其遇到的问题、为人类减少灾害即进行结构安全监测目前已成为施工监理中必不可少的一项工作。而对桥梁结构进行模态参数识别是结构安全监测的重要组成部分。对各种大型的桥梁结构进行分析及主被动控制，都必须确定结构的参数（刚度令P质量今P阻尼等）。而这些参数的确定则要归结于参数识别技术。这一技术最早应用于航空航天领域，现已广泛应用于汽车命P船舶0P机械和土木等各领域。但桥梁结构与上述领域相比有其自身的特点，桥梁结构的自由度接近于无限，土和结构存在复杂的关联作用，无法定量确定阻尼耗能机制，再加之结构振动耦合造成的结构本身动力特性极

5、其复杂，所以一些应用于其它领域的识别方法难以应用在桥梁结构中，因此，如何对桥梁结构进行参数识别具有重要的意义。1模态参数识别1.1模态参数识别的组成模态参数识别的步骤简单来说就是采集数据和处理数据两步。为提高模态参数识别的准确性和精度，必须在这两步上下功夫。具体可以体现在增加测点数目，提高采样频率，采用高灵敏度传感器等方面，而选用一种合适的信号处理方法也至关重要。模态参数识别是系统辨识的核心内容，同时也是系统辨识在桥梁安全监测上的应用，其主要任务就是从结构的某些测点上采集的动态的输入和输出数据，使用一些信号分析手段和模态参数识别理论

6、来识别结构系统的模态参数。1.2模态参数识别的概况及国内外发展现状模态参数识别能够实时反映桥梁结构的动力固有特性，对桥梁的长期使用及监测具有重要的意义，现阶段模态识别方法总的来说可以归为两类：频域识别和时域识别。其中，频域识别法发展较早，它是通过FFT将测得的时域数据转换到频域内，而后通过功率谱密度函数PSD进行辨别，频响函数的随机误差影响通过多次平均即可消除，抑制了噪声的影响，频域法的优点是物理概念较清楚，不容易产生虚假模态或遗漏模态，因此模态的可靠性较高，在模态分析中应用较为广泛；而时域识别法则是直接利用时域内的数据进行辨识，该

7、方法的优点是可以有效地避免频域识别法因FFT变换不准确所带来的误差，如频率分解、泄露、混淆等现象等等，一般时域识别法能够得到较为精确的辨识结果，因此也成为近年来的主要研究热点。1.2.1频域法识别的概况国内外对于运营阶段的频域识别也做了大量的研究工作，张令弥采用对频域空间域分解的方法进行研究，并通过采用大型房屋结构和瑞士Z24公路大桥实验证明了该方法的合理性，鲍森采用了EFDD方法消除了运营模态参数识别过程中谐波分量的影响，此方法和FDD法相比精确性更高；李青霞等分别采用均衡实现算法和最小二乘复频域法对军用桥梁运营模态参数进行识别，

8、结果表明最小二乘复频域法能够获得更加清晰的稳态图，模态集识别也更加完整。1.2.2时域法识别的概况而作为国内外模态分析学者研究的另一个热点，时域识别由于对人工依赖较少、可在连续工作状态下进行“在线”参数识别，识别出的模态参数能够直接反