模態(tài)分析法

1、橋梁結(jié)構(gòu)動態(tài)評估的模態(tài)分析法橋梁結(jié)構(gòu)動態(tài)評估的模態(tài)分析法文獻綜述文獻綜述鄭大青鄭大青一、模態(tài)分析在橋梁健康監(jiān)測中的意義；一、模態(tài)分析在橋梁健康監(jiān)測中的意義；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)識別研究現(xiàn)狀分析；模態(tài)參數(shù)識別研究現(xiàn)狀分析；四、模態(tài)分析損傷識別現(xiàn)狀分析；四、模態(tài)分析損傷識別現(xiàn)狀分析；五、目前模態(tài)分析在橋梁監(jiān)測中存在的問題和不足。五、目前模態(tài)分析在橋梁監(jiān)測中存在的問題和不足。一、模態(tài)分析

2、在橋梁健康監(jiān)測中的意義：一、模態(tài)分析在橋梁健康監(jiān)測中的意義：橋梁是國家基礎設施的重要組成部分，關(guān)系到人們的生命和財產(chǎn)安全。因此，對橋梁進行監(jiān)測并確定其結(jié)構(gòu)健康狀況具有重要的經(jīng)濟和社會意義。傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測主要依靠無損檢測技術(shù)或人工經(jīng)驗對某個特定的結(jié)構(gòu)部件進行檢測、查找，判斷是否有損傷及損傷的程度，或者測量與橋梁結(jié)構(gòu)性能相關(guān)的參數(shù)，比如變形、撓度、應變、裂縫等等，通過對這些參數(shù)分析，進而判定橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況。在應用上面這些方法時存在

3、一些缺陷，如測量之前需知道損傷的大體范圍，或者被檢測的結(jié)構(gòu)部分是儀器可接近的；在對大跨度橋梁等體量大、構(gòu)件多的結(jié)構(gòu)監(jiān)測時，存在不能測量橋梁內(nèi)部等隱蔽部分、測量工作量大、工作效率相對較低、不能獲取橋梁整體信息等不足。為此，一些專家學者提出了基于模態(tài)分析的橋梁健康監(jiān)測方法，如圖1。此方法將結(jié)構(gòu)動力學領域中的模態(tài)分析技術(shù)應用到橋梁健康監(jiān)測中來，以多學科交叉研究為基礎的，通過測試橋梁整個結(jié)構(gòu)在外載作用下的響應來分析結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼和模態(tài)振型

4、等動力特性，進而診斷結(jié)構(gòu)損傷位置和程度。因此，模態(tài)參數(shù)識別和之后的模態(tài)分析損傷識別是整個健康監(jiān)測中2個重要的組成部分。測量橋梁結(jié)構(gòu)激勵、響應等信息進行橋梁模態(tài)參數(shù)識別（固有頻率、阻尼和模態(tài)振型等）用模態(tài)分析損傷識別法進行安全評估圖2實驗模態(tài)分析法示意圖三是基于僅有輸出(響應)的運行(工作)模態(tài)分析(OMA)法：也稱為環(huán)境激勵下的模態(tài)分析，OMA也屬于結(jié)構(gòu)動力學反問題，是基于真實結(jié)構(gòu)的模態(tài)實驗，單獨利用工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)自身激勵產(chǎn)生的響應信號

5、，通過識別技術(shù)得到實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)下的動力特性，它與實驗模態(tài)分析法區(qū)別在于它不測量激勵信號。圖3是橋梁結(jié)構(gòu)激勵、系統(tǒng)、響應關(guān)系圖。圖3橋梁結(jié)構(gòu)激勵、響應示意圖三、三、模態(tài)參數(shù)識別研究現(xiàn)狀：模態(tài)參數(shù)識別研究現(xiàn)狀：由圖1知道模態(tài)參數(shù)識別和模態(tài)分析損傷識別是整個模態(tài)分析監(jiān)測中2個重要組成部分。而模態(tài)參數(shù)識別是損傷識別的基礎，對該方法現(xiàn)狀分析具有重要意義先，下面是模態(tài)參數(shù)識別的研究現(xiàn)狀，第四節(jié)將對模態(tài)分析

6、損傷識別現(xiàn)狀分析。傳統(tǒng)的參數(shù)識別（EMA)是基于實驗室條件下的頻率響應函數(shù)進行的參數(shù)識別方法它要求同時測得結(jié)構(gòu)上的激勵和響應信號但在許多工程實際中工程條件和實驗室差別較大對一些大型工程結(jié)構(gòu)人為的激勵(輸入)不是一件容易的事，試驗實施難度大、成本高。對于處于工作環(huán)境狀態(tài)下的實際大型復雜結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的模態(tài)測試無法實現(xiàn)不影響結(jié)構(gòu)正常使用的在線試驗，必須封閉現(xiàn)場或線路，更不用說對結(jié)構(gòu)實現(xiàn)實時的安全監(jiān)測。近年來利用環(huán)境激勵引起的輸出對結(jié)構(gòu)物進行模態(tài)