模態(tài)分析法

1、橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)評(píng)估的模態(tài)分析法橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)評(píng)估的模態(tài)分析法文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述鄭大青鄭大青一、模態(tài)分析在橋梁健康監(jiān)測(cè)中的意義；一、模態(tài)分析在橋梁健康監(jiān)測(cè)中的意義；二、模態(tài)分析的基本原理及分類；二、模態(tài)分析的基本原理及分類；三、三、模態(tài)參數(shù)識(shí)別研究現(xiàn)狀分析；模態(tài)參數(shù)識(shí)別研究現(xiàn)狀分析；四、模態(tài)分析損傷識(shí)別現(xiàn)狀分析；四、模態(tài)分析損傷識(shí)別現(xiàn)狀分析；五、目前模態(tài)分析在橋梁監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題和不足。五、目前模態(tài)分析在橋梁監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題和不足。一、模態(tài)分析

2、在橋梁健康監(jiān)測(cè)中的意義：一、模態(tài)分析在橋梁健康監(jiān)測(cè)中的意義：橋梁是國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，關(guān)系到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此，對(duì)橋梁進(jìn)行監(jiān)測(cè)并確定其結(jié)構(gòu)健康狀況具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)主要依靠無(wú)損檢測(cè)技術(shù)或人工經(jīng)驗(yàn)對(duì)某個(gè)特定的結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行檢測(cè)、查找，判斷是否有損傷及損傷的程度，或者測(cè)量與橋梁結(jié)構(gòu)性能相關(guān)的參數(shù)，比如變形、撓度、應(yīng)變、裂縫等等，通過(guò)對(duì)這些參數(shù)分析，進(jìn)而判定橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況。在應(yīng)用上面這些方法時(shí)存在

3、一些缺陷，如測(cè)量之前需知道損傷的大體范圍，或者被檢測(cè)的結(jié)構(gòu)部分是儀器可接近的；在對(duì)大跨度橋梁等體量大、構(gòu)件多的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)時(shí)，存在不能測(cè)量橋梁內(nèi)部等隱蔽部分、測(cè)量工作量大、工作效率相對(duì)較低、不能獲取橋梁整體信息等不足。為此，一些專家學(xué)者提出了基于模態(tài)分析的橋梁健康監(jiān)測(cè)方法，如圖1。此方法將結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域中的模態(tài)分析技術(shù)應(yīng)用到橋梁健康監(jiān)測(cè)中來(lái)，以多學(xué)科交叉研究為基礎(chǔ)的，通過(guò)測(cè)試橋梁整個(gè)結(jié)構(gòu)在外載作用下的響應(yīng)來(lái)分析結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼和模態(tài)振型

4、等動(dòng)力特性，進(jìn)而診斷結(jié)構(gòu)損傷位置和程度。因此，模態(tài)參數(shù)識(shí)別和之后的模態(tài)分析損傷識(shí)別是整個(gè)健康監(jiān)測(cè)中2個(gè)重要的組成部分。測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)激勵(lì)、響應(yīng)等信息進(jìn)行橋梁模態(tài)參數(shù)識(shí)別（固有頻率、阻尼和模態(tài)振型等）用模態(tài)分析損傷識(shí)別法進(jìn)行安全評(píng)估圖2實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析法示意圖三是基于僅有輸出(響應(yīng))的運(yùn)行(工作)模態(tài)分析(OMA)法：也稱為環(huán)境激勵(lì)下的模態(tài)分析，OMA也屬于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)反問(wèn)題，是基于真實(shí)結(jié)構(gòu)的模態(tài)實(shí)驗(yàn)，單獨(dú)利用工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)自身激勵(lì)產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)

5、，通過(guò)識(shí)別技術(shù)得到實(shí)際工況及邊界下的模態(tài)參數(shù)，因而能真正反映結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的動(dòng)力特性，它與實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析法區(qū)別在于它不測(cè)量激勵(lì)信號(hào)。圖3是橋梁結(jié)構(gòu)激勵(lì)、系統(tǒng)、響應(yīng)關(guān)系圖。圖3橋梁結(jié)構(gòu)激勵(lì)、響應(yīng)示意圖三、三、模態(tài)參數(shù)識(shí)別研究現(xiàn)狀：模態(tài)參數(shù)識(shí)別研究現(xiàn)狀：由圖1知道模態(tài)參數(shù)識(shí)別和模態(tài)分析損傷識(shí)別是整個(gè)模態(tài)分析監(jiān)測(cè)中2個(gè)重要組成部分。而模態(tài)參數(shù)識(shí)別是損傷識(shí)別的基礎(chǔ)，對(duì)該方法現(xiàn)狀分析具有重要意義先，下面是模態(tài)參數(shù)識(shí)別的研究現(xiàn)狀，第四節(jié)將對(duì)模態(tài)分析

6、損傷識(shí)別現(xiàn)狀分析。傳統(tǒng)的參數(shù)識(shí)別（EMA)是基于實(shí)驗(yàn)室條件下的頻率響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行的參數(shù)識(shí)別方法它要求同時(shí)測(cè)得結(jié)構(gòu)上的激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)但在許多工程實(shí)際中工程條件和實(shí)驗(yàn)室差別較大對(duì)一些大型工程結(jié)構(gòu)人為的激勵(lì)(輸入)不是一件容易的事，試驗(yàn)實(shí)施難度大、成本高。對(duì)于處于工作環(huán)境狀態(tài)下的實(shí)際大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的模態(tài)測(cè)試無(wú)法實(shí)現(xiàn)不影響結(jié)構(gòu)正常使用的在線試驗(yàn)，必須封閉現(xiàn)場(chǎng)或線路，更不用說(shuō)對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的安全監(jiān)測(cè)。近年來(lái)利用環(huán)境激勵(lì)引起的輸出對(duì)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行模態(tài)