大跨度橋梁顫振導數(shù)的識別時域識別方法研究.pdf

1、本文主要研究均勻流和紊流風場中大跨度橋梁顫振導數(shù)識別的時域方法，開展了下述工作： 1)較為系統(tǒng)地綜述了橋梁結(jié)構(gòu)顫振識別的方法、研究歷史和現(xiàn)狀，綜合評述了橋梁結(jié)構(gòu)顫振導數(shù)識別的自由振動法、強迫振動法和隨機方法。 2)闡述了系統(tǒng)識別的特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法(Eigensystem Realization Algorithm，ERA)和相關(guān)快速特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法(Fast ERA with Data Correlation，F(xiàn)ERA/

2、DC)的理論基礎(chǔ)，并研究了相關(guān)快速特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法在橋梁斷面顫振導數(shù)識別上的實現(xiàn)。以具有理論解的Theodorsen平板為例，分別用ERA算法和FERA/DC算法進行顫振導數(shù)仿真識別研究，研究表明，在無噪聲情況下，ERA算法和FERA/DC算法的識別結(jié)果均與Theodrsen理論解吻合較好，但在高噪聲水平下，ERA算法識別結(jié)果表現(xiàn)出相對于Theodorsen理論解的較大波動或偏離，而FERA/DC算法識別結(jié)果即使在高風速下也表現(xiàn)出對噪聲

3、較強的魯棒性，證明FERA/DC算法更適合自由振動法顫振導數(shù)識別。 3)開展了薄平板和實際橋梁主梁斷面節(jié)段模型風洞試驗，對ERA算法和FERA/DC算法在橋梁顫振導數(shù)識別中的應(yīng)用進行了驗證，比較了兩種顫振導數(shù)識別算法的效果和對噪聲的魯棒性。 4)應(yīng)用諧波合成法對自然脈動風場進行了數(shù)值模擬，得到了同一高度處沿某一方向若干點的特定風速下的縱向和豎向脈動風速時程，通過分別對比縱向和豎向脈動風的模擬譜和目標譜，驗證了該方法的有效

4、性。推導了橋梁風致抖振力的計算方法。 5)闡述了基于輸出協(xié)方差估計的隨機子空間算法的(Covariante DrivenStochastic Subspace Identificaton，CSSI)基本原理，并采用CSSI方法仿真識別了紊流場中理想平板一定折減風速范圍內(nèi)的顫振導數(shù)，最后將識別結(jié)果Theodorsen理論解進行了比較分析，研究表明CSSI方法是紊流風場中橋梁結(jié)構(gòu)顫振導數(shù)識別的可靠和合理識別方法。以流線型薄平板和實際