地震激勵下結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別及振動臺試驗驗證.pdf

1、地震在短時間內(nèi)釋放巨大的能量，容易對結(jié)構(gòu)造成嚴重破壞。研究結(jié)構(gòu)在地震激勵下的參數(shù)變化，不僅可以為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提供指導(dǎo)，也可以為震后結(jié)構(gòu)性能的評估提供基礎(chǔ)。地震激勵是一種天然激勵，利用地震輸入和結(jié)構(gòu)在地震激勵下的動力響應(yīng)，進行模態(tài)參數(shù)識別是自然、方便的方法。對于已知地震激勵和相應(yīng)動力響應(yīng)的結(jié)構(gòu)，可以直接應(yīng)用地震記錄(Input-output)進行模態(tài)參數(shù)識別。對于多數(shù)實際結(jié)構(gòu)，通常難以得到結(jié)構(gòu)處地震輸入數(shù)據(jù)，而獲得結(jié)構(gòu)在地震激勵下的響應(yīng)則

2、相對容易，此時需要僅依據(jù)地震響應(yīng)(Output-only)進行模態(tài)參數(shù)識別。本文旨在研究地震激勵下的上述兩類結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別方法，并通過地震模擬振動臺橋梁模型試驗，對各方法進行了對比和驗證。論文研究具有重要的理論意義和工程實用價值。
　　論文的主要研究工作和結(jié)論包括:
　　1.當?shù)卣鸺羁梢杂^測到時，可以通過傅立葉變換得到頻域內(nèi)的頻響函數(shù)和時域內(nèi)的脈沖響應(yīng)函數(shù)，通過模態(tài)參數(shù)與兩種函數(shù)間的關(guān)系進行識別。詳細討論了基于地震記錄(

3、Input-output)的模態(tài)參數(shù)識別方法:分量分析法、加權(quán)最小二乘迭代法、有理分式多項式法、ITD法和時域復(fù)指數(shù)法，并自行編程實現(xiàn)了這些算法，應(yīng)用數(shù)值模擬數(shù)據(jù)驗證了各方法的有效性。
　　2.詳細介紹了峰值法、頻域分解法、PolyMAX法以及基于參考點的隨機子空間識別四種僅僅基于地震響應(yīng)(Output-only)的模態(tài)參數(shù)識別方法的理論過程，并通過編程實現(xiàn)了各算法。然后通過數(shù)值模擬數(shù)據(jù)驗證了雖然地震激勵不滿足白噪聲假定，但基于O

4、utput-only的方法識別結(jié)果仍具有較高的精度。
　　3.對一實際橋梁的縮尺模型進行了地震模擬振動臺試驗。分別采用基于地震記錄(Input-output)和僅基于地震響應(yīng)(Output-only)的方法進行模態(tài)參數(shù)識別，通過結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，各方法識別結(jié)果基本一致，再次驗證了基于Output-only方法的有效性。
　　4.ITD法和時域復(fù)指數(shù)法提高了系統(tǒng)階次，容易產(chǎn)生虛假模態(tài)，需要采用模態(tài)保證判據(jù)(MAC)剔除虛假模態(tài)。峰