大跨度橋梁顫振導(dǎo)數(shù)的識(shí)別時(shí)域識(shí)別方法研究.pdf

1、本文主要研究均勻流和紊流風(fēng)場中大跨度橋梁顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別的時(shí)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(shí)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(dǎo)數(shù)識(shí)別的自由振動(dòng)法、強(qiáng)迫振動(dòng)法和隨機(jī)方法。 2)闡述了系統(tǒng)識(shí)別的特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法(Eigensystem Realization Algorithm，ERA)和相關(guān)快速特征系統(tǒng)實(shí)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(shí)現(xiàn)算法在橋梁斷面顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別上的實(shí)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(jìn)行顫振導(dǎo)數(shù)仿真識(shí)別研究，研究表明，在無噪聲情況下，ERA算法和FERA/DC算法的識(shí)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(shí)別結(jié)果表現(xiàn)出相對于Theodorsen理論解的較大波動(dòng)或偏離，而FERA/DC算法識(shí)別結(jié)果即使在高風(fēng)速下也表現(xiàn)出對噪聲

3、較強(qiáng)的魯棒性，證明FERA/DC算法更適合自由振動(dòng)法顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別。 3)開展了薄平板和實(shí)際橋梁主梁斷面節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)，對ERA算法和FERA/DC算法在橋梁顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別中的應(yīng)用進(jìn)行了驗(yàn)證，比較了兩種顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)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(dòng)風(fēng)場進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了同一高度處沿某一方向若干點(diǎn)的特定風(fēng)速下的縱向和豎向脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程，通過分別對比縱向和豎向脈動(dòng)風(fēng)的模擬譜和目標(biāo)譜，驗(yàn)證了該方法的有效

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