橋梁氣動(dòng)彈性模型模態(tài)參數(shù)及顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別方法研究.pdf

1、本文歸納總結(jié)了橋梁風(fēng)工程理論的發(fā)展歷程，介紹了橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)仍然是目前最有效、最可靠的一種大跨度橋梁抗風(fēng)研究的手段，而橋梁氣動(dòng)彈性模型的模態(tài)試驗(yàn)在風(fēng)洞試驗(yàn)中有著承前繼后的作用。本文研究了適合風(fēng)洞試驗(yàn)（只有輸出響應(yīng)數(shù)據(jù)無(wú)荷載輸入數(shù)據(jù)）的橋梁氣彈模型模態(tài)參數(shù)時(shí)域識(shí)別方法—Ibrahim時(shí)域(ITD)法、特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)(ERA)法和隨機(jī)子空間(SSI)法。并進(jìn)一步根據(jù)全橋氣動(dòng)彈性模型的實(shí)測(cè)復(fù)模態(tài)參數(shù)對(duì)其主梁斷面的顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別做了可行性分析和深入的

2、研究。歸納本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　1.回顧了橋梁風(fēng)工程理論的發(fā)展歷程和風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，說(shuō)明了模態(tài)參數(shù)在橋梁抗風(fēng)中的重要性及簡(jiǎn)單介紹了現(xiàn)有模態(tài)參數(shù)識(shí)別的主要方法。
　　2.對(duì)非接觸式3D位移測(cè)量?jī)x從精度、工作原理和工作環(huán)境等方面做了全面的說(shuō)明。研究了該儀器用于橋梁氣彈模型模態(tài)識(shí)別試驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)和操作要點(diǎn)。對(duì)該儀器測(cè)得數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法進(jìn)行了深入的研究，其中包括:數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)、非平穩(wěn)響應(yīng)的EMD分解重構(gòu)和隨機(jī)減

3、量技術(shù)的原理及減量效果。
　　3.重點(diǎn)研究了適合風(fēng)洞中風(fēng)環(huán)境的氣彈模型模態(tài)時(shí)域識(shí)別算法:ITD法、ERA法和SSI法。對(duì)三種算法進(jìn)行改進(jìn)使其計(jì)算效率和精度提高，并分別使用MATLAB(R)語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)其模態(tài)參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別。利用簡(jiǎn)單的數(shù)值仿真算例檢驗(yàn)編程的正確性與算法的可靠性。對(duì)不同算法的性能進(jìn)行了深入的研究，包括:抗噪能力、誤差分析、使用范圍和算法缺陷等方面。就阻尼識(shí)別結(jié)果的不穩(wěn)定性本文提出了使用穩(wěn)定和譜系聚類相結(jié)合的方法。

4、>　　4.以馬普托大橋全橋氣彈模型模態(tài)識(shí)別試驗(yàn)為工程背景，詳細(xì)介紹了模態(tài)識(shí)別的步驟。使用模態(tài)識(shí)別算法(ITD、ERA和SSI)對(duì)其模態(tài)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，得到了該橋氣彈模型的頻率、阻尼及振型系數(shù)的識(shí)別結(jié)果并與理論值對(duì)比分析。最后就全橋氣彈模型模態(tài)參數(shù)識(shí)別的誤差來(lái)源進(jìn)行了分析。
　　5.重點(diǎn)研究了模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法在全橋氣彈模型主梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別方面的應(yīng)用，以理想平板斷面為例通過(guò)自由衰減響應(yīng)仿真分析和隨機(jī)風(fēng)荷載響應(yīng)仿真分析證明了:使用