面向結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的大跨橋梁模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法研究與應(yīng)用.pdf

1、在土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的損傷識(shí)別和評(píng)估技術(shù)中，基于振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)的方法一直是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，有許多問題值得深入研究。本課題依托國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目“大跨懸索橋體系可靠度評(píng)估技術(shù)”（項(xiàng)目編號(hào)：2006AA042416），以國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目--潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋及其結(jié)構(gòu)安全健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為主要工程背景，系統(tǒng)研究了大跨橋梁模態(tài)參數(shù)識(shí)別的理論方法、關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用。本文的主要工作和成果包括：
　　 1、系統(tǒng)闡述了環(huán)境激勵(lì)下工程結(jié)

2、構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法，編寫了工程結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別程序，實(shí)現(xiàn)了采用頻域方法、時(shí)域方法和時(shí)頻域方法三大類不同的方法識(shí)別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。
　　 2、提出了基于復(fù)Morlet小波變換的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法。通過數(shù)值模擬和模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了基于Morlet小波變換的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法的有效性和準(zhǔn)確性；在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合使用Next技術(shù)，將基于復(fù)Morlet小波變換的方法應(yīng)用于大跨懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別，取得了較為理想的識(shí)別效果。研究了基于復(fù)Morlet

3、小波變換的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法的實(shí)時(shí)性。結(jié)果表明，小波變換方法能夠同時(shí)利用信號(hào)時(shí)域和頻域的信息，具有較高的實(shí)時(shí)性，且在識(shí)別低頻信號(hào)時(shí)具有較高的精度，因此適合于大跨橋梁的模態(tài)參數(shù)在線識(shí)別。將該方法應(yīng)用于潤(rùn)揚(yáng)大橋，取得了較好的效果。
　　 3、研究了基于SHMS的大跨橋梁在線模態(tài)識(shí)別技術(shù)。首先，對(duì)隨機(jī)子空間方法的穩(wěn)定圖和振型進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化，對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，包括計(jì)算協(xié)方差函數(shù)的樣本長(zhǎng)度、Toeplitz矩陣的行數(shù)、模型的階數(shù)以

4、及穩(wěn)定圖的閥值等；其次，以隨機(jī)子空間方法為基礎(chǔ)，將模糊聚類方法引入到模態(tài)參數(shù)的自動(dòng)提取中，實(shí)現(xiàn)了模態(tài)參數(shù)的在線識(shí)別。
　　 4、根據(jù)潤(rùn)揚(yáng)大橋現(xiàn)場(chǎng)模態(tài)試驗(yàn)以及SHMS實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，研究了我國(guó)首座設(shè)置中央扣懸索橋模態(tài)參數(shù)的變異性。主要內(nèi)容包括：①統(tǒng)計(jì)了大橋從建成之初到通車之初的模態(tài)參變化情況，并指出潤(rùn)揚(yáng)大橋建成初期的模態(tài)參數(shù)處于一種不斷變化調(diào)整的狀態(tài)，其中前3階低頻振型（L1、L2和V1）的頻率變化最為顯著。②統(tǒng)計(jì)了不同環(huán)境溫度條件下的