环境激励下的钢梁模态试验研究

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基于环境激励的桥梁模态参数识别

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递率等来识别系统的模态参数［。２］利用功率谱法识别环境激励的桥梁结构模态参
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根据假定２激励力信号为平直谱信号，的功，它
刘宗政，陈恳郭隆德陈振华，陈雁，，
（清华大学精密仪器与机械学系
摘要
பைடு நூலகம்
北京，００４国空气动力研究与发展中心１０８）（中
绵阳，６１０）２００
介绍了获取桥梁模态参数的试验手段，述了环境激励的桥梁模态参数的识别方法，阐通过移动测量方法测
试了基于环境激励的某桥梁，采用自功率谱、功率谱和相干函数分析，别了桥梁振动的前３振动频率、尼并互识阶阻比和振型。结果表明，验得到的桥梁模态参数与设计参数基本相同，梁性能良好。试桥
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环境激励下模态参数识别方法研究

模态参数是指结构动力特性的基本参数，是描述结构动力特性的基本概念，包括固有频率、阻尼比、振型等。

结构模态参数的准确识别，是进行结构健康监测及故障诊断的重要基础，直接关系到结构安全，因此，开展结构模态参数识别技术研究具有重要的理论意义与工程实用价值。

近年来，利用环境激励已大量应用于土木工程的结构动力特性测试中。

环境激励测试能够在结构的实际工作状态下进行，更真实地了解结构的动力特性和结构性能。

本文将对各种模态识别方法进行分类汇总、论述，并对环境激励下模态参数识别算法有待进一步研究的问题进行了展望。

1频域识别算法1.1峰值拾取法基于结构的频响函数在其固有频率位置处会出现峰值的特征，可以实现对结构的模态参数识别。

由于环境激励下无法得到结构的频响函数，用功率谱密度函数代替结构的频响函数实现模态参数的识别，功率谱由实测的随机振动信号快速傅立叶变化转化得到。

姜蕾蕾[1]将幂指数窗应用于多种结构中，并与其他五种窗函数对比研究，确定能够有效改善傅立叶变换后频谱的质量,从而提高峰值拾取法的频率和阻尼比识别精度,拓宽峰值拾取法对阻尼比的适用范围。

陈涛[2]将测点传递率函数矩阵的第2阶奇异值倒数的均值为模态指示函数，建立基于多参考测点平均的峰值拾取法，准确识别系统的模态频率及振型。

在实际应用中，该方法只需计算少量的局部极值点，识别速度快，适用性广泛，被大量使用在实测实验中。

但由于峰值拾取法对峰值的选择较为敏感，对于峰值存在干扰或者峰值较小的信号，可能导致参数提取不准确，并且输出结果可能受到峰值选择的主观性影响，存在一定的不确定性。

因此，在使用时需要综合考虑实际需求和信号特征，选择合适的峰值。

1.2频域分解法频域分解法是峰值拾取法的优化算法，基本原理是根据振动响应构建谱函数矩阵，通过奇异值分解，将多自由度系统转换为单自由度体系，依靠峰值法选取特征频率，进而对系统进行识别。

频域分解法在20世纪80年代由Prevosto[3]所提出。

基于环境激励的桥梁模态参数识别

２环境激励下桥梁模态识别的优点
（３）自然环境激励法。由于白噪声环境激励的条件下，桥梁结构中的某两点之间相应的互关函数的相关表达式与脉冲响应函数具有很高的相似性，当能够精确的确定某两点之间相应的互关函数后，就可以借助时频域模态参数识别法完成对桥梁结构模态参数的识别，这就使自然环境激励法完成模态参数识别的原理。在桥梁的模态参数识别中，ＮＥＸＴ法已经基本实现了普及和应用。（４）频域分解模态参数识别法。频域分解态参数识别法是在峰值拾取法基础上进行了合理的延伸和完善值拾取法缺点的出现，实现对峰值拾取法的
完善和补充。频域分解态参数识别法的原理是通过奇异值分解，将响应功率谱合理的分解为相应的多阶模态单自由度系统功率谱。频域分解态参数识别法的优点是精度高、抗干扰能力强，但该方法适用范围有限，仅适用于方阻尼比较小的系统结构。（５）随机子空间模态参数识别法。随机子空间模态参数识别法是通过将输入假定为白噪声随机输入来完成对模态参数识别的方法。但随机子空间模态参数识别法的相关假定与实际情况存在着一定的误差。随机子空间模态参数识别法的基本理论依据来自于时域的状态空间方程，其适用范围存在一定的局限性，仅适用于线性系统。（６）随机减量识别法。随机减量识别法是在实现样本
收稿日期：２０１４— ０５—１１
（１）环境激励下桥梁模态识别可以借助桥梁的正常使用运营环境中的风、地面作用、车辆动荷载等作用及其复合作用对桥梁结构激励后产生的响应数据进行相应的模态参数识别，可以大大降低模态参数识别的成本费用。（２）环境激励下桥梁模态识别不需要借助人工激励设备进行桥梁结构的激励，可以节省激励过程耗费的时间，节省了整个识别进程的时间。（３）环境激励下桥梁模态识别安全性相对较高好。人工激励设备的工作过程需要对桥梁的局部结构施加一定的能量，来达到激励的目的，这将可能给桥梁结构造成一定损伤，埋下安全隐患。环境激励则克服了人工激励存在的问题，借助自然环境以及相关使用环境的激励来完成对桥梁结构的模态参数识别，不会给桥梁结构造成损伤和破坏，具有较高的安全性和适用性。３基于环境激励的桥梁模态参数识别实例研究（１）环境激励的桥梁振动测试实例桥梁全长约为２７０ｍ左右，距地面高度约为５２．４ｍ。在实例桥梁的识别试验中，在不同结构位置选定了９个测定点。在每次测试中完成对４个测试点的参数测定，重复利用测定传感器，共分为３次完成所有测试点的测定。在测试过程中，要固定一个测点不动，作为测试的参考点。根据实例桥梁的模态，应尽量选择振幅较大的节点作为传感器布置位置，传感器的布置图见图１。第一次测量１，２，４，５点；第二次测量３，７，４，５点；第三次测量６，８，４，９点。

模拟环境激励下钢管混凝土拱桥模态分析

其中，Ａ＝ｄｉａｇ（Ａ）∈Ｃ（ｉ＝１，２， …，ｎ）为离散时间系统的
为结构安全评估、设计校准和有限元模型修正等提供了重要的参特征值矩阵；为系统的特征矢量矩阵。
离散时间系统和连续时间系统的特征值关系为：
Ａ（４）
模态参数识别技术，是结构设计和结构健康监测的基础和必
要手段 ¨ ｌ２』。通过识别模态参数，可以了解结构的固有振动特性，考引。在解决整个结构特别是大型复杂结构的健康监测问题时，利用结构动态响应进行识别分析是目前该领域的一个重点。
则系统固有频率 ∞和模态阻尼比由模态特征值Ａ；按下列
型修正，是结构健康监测研究中的一个重点环节，且能方便地完关系求得：
Ａ＝一 ∞ ± Ｄ￣／１一
模态振型为：
：
（５）
（６）
Ｃ
法进行模态识别，获得结构的模态参数，并和峰值法进行对比，结３试验测试分析果表明采用环境激励下的随机子空间法能够有效去除噪声影响，３．１试验模型结构去除虚假模态信息，准确获得结构的频率，阻尼和振型等模态参实验测试结构为一钢管混凝土拱桥模型。全桥跨径６ｍ（计数，能够应用到大型复杂结构的模态分析中。算跨径５．８ｍ），矢高１．１６ｍ。拱肋由两根６７６ｍｍｘ３．５ｍｍ钢管１基于环境激励的振动测试组成，内灌Ｃ５０水泥砂浆，锚固在拱脚处。桥面板最后采用Ｃ５０在实际工程中测试大型复杂结构的振动特性往往需要借助混凝土浇筑。吊杆为１１对１Ｏｍｍ钢筋，吊杆间距为０．４５ｍ。拱环境激励，以振动响应信号之间的互相关函数代替脉冲响应函数桥模型中的两片拱肋分别标记为Ａ和Ｂ，见图１。为了使主要受

环境荷载激励下工程结构振动控制方法及实验研究的开题报告

环境荷载激励下工程结构振动控制方法及实验研究的开题
报告
一、选题背景
随着现代城市化的迅速发展，工程结构设计与建设已经成为当代社会发展的重要组成部分。

然而，随着工程结构尺寸日益增大和风险因素不断升级，环境荷载对工程
结构造成的振动和疲劳等问题也随之浮现，导致工程结构的寿命和可靠性严重受损。

对此，结构振动控制技术已经成为应对环境荷载的主要手段之一。

传统的结构振动控制方法包括被动控制和主动控制两种，但在应对复杂环境荷载的挑战时仍显不足。

因此，本文拟就环境荷载激励下工程结构振动控制方法及实验研究展开探讨，旨在提出适应性更广、控制效果更好的结构振动控制方法。

同时，通过实验数据的采集
和分析，验证新控制方法的可行性和有效性。

二、研究内容
1. 环境荷载的特点和对工程结构的影响分析：阐述工程结构受环境荷载激励的振动特点、对结构寿命的影响，以及不同荷载类型的控制难度等。

2. 结构振动控制方法的研究：介绍传统被动控制和主动控制方法的局限性，提出一种基于智能控制的新结构振动控制方法，并分析其控制效果和优势。

3. 控制效果的实验验证：利用结构振动控制系统，对不同类型的环境荷载进行控制实验，采集实验数据并进行分析评估，验证新方法的可行性和有效性。

三、研究意义
本研究的主要目的在于提出一种符合实际需求的新结构振动控制方法，有望为工程结构设计和制造提供更可靠、安全和经济的保障。

同时，通过本研究的实验部分，
不仅可以证明新方法的可行性，也可以为相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。

环境振动下的钢管混凝土拱桥试验与分析

果的可靠性，果可作为该桥的损伤检测、用状态评估和健康监测的基础。结使
［键词］环境激励；数识别；态分析；桥关参模拱
［图分类号］Ｕ４．２中４８２［献标识码］Ａ文
ｔｅｌｈｓａｕｆｔｒｄｇ．Ｂａｅｎｒｎｄｍｉｒｔｏｈｅｒｈｅｈａｔｔｔｓｏｈｅｂｉｅｓｄｏａｏｖｂａｉｎｔｏｙ，ａｉｉｎｌｔ・ｉｅｒｔｏｒｓｎｅ，ｉｔａｅｐｎｅｉｂｔｉｅｓａｈｇｈｓｇａ —ｏｎｏｓａｉｅｐｏｓｖｒｕｌｒｓｏｓｓｏａｎｄｆｏｔａｕｒｄａｃｌｒｔｏｉｎａｆＹａｔｎＹｅｌｗｖｒＢｒｄｅｏｎｈｕｕｎｒａｂｅｘｉａｉｎ．ＹａｔｎＹｅｌｗｖｒｂｒｄｅｒｍｈｅｍｅｓｅｃｅｅａｉｎｓｇｌｏｎａｌｏＲｉｅｉｇｆＬａｚｏｄｅｍｉｎｔｅｃｔｔｏｎａｌｏＲｉｅｉｇ § ｍｏｌｐｒｍｅｅｓｓｈｓｎｔｒｌｆｅｕｅｙ，ｄｄａａａｔｒ，ｕｃａａｕａｑｎｃｒａｍｐｎａｉｎｄｉｇｒｔａｍｏｆｖｂａｉｎ，ａｅｉｅｔｆｅｕｉｇｔｐａｐｃｉａｄｏｄｅｏｉｒｔｏｒｄｎｉｄｂｙｓｎｈｅｅｋｉｋｎｇｎｉｓｏｈａｔｃｓｔｃｓｉｕｂｓａｅｉｅｔｆｃｔｏｐｃｄｎｉｉａｉｎ，ａｄｒｃｍｐｒｄｎａｅｏａｅｗｉｈｈｆｎｔｅｅｎｔｍｏｅｅｕｔｎｄｖｒｆｅｔｅｒｌａｉｉｙｏｅｏｎｉｏｔｔｅｉｉｅｌｍｅｄｌｒｓｌｓａｅｉｉｄｈｅｉｂｌｔｆｒｃｇｔｎｉｒｓｌｓＴｈｄｅｉｅｎｍｉｒｐｒｉｓｃｎｂｅｓｒｅｓｔｅｂｓｓｉｈｅｆｎｔｌｍｅｔｍｏｅｐｔｅｕｔ．ｅｉｎｔｆｄｄｙａｃｐｏｅｔｅａｅｖｄａｈａｉｎｔｉｅｅｅｎｄｌｕｄａｉｉｉｎｇ，ｄｍａｅｄｔｃｉｎ，ｃｎｔｏａｇｅｅｔｏｏｄｉｎｉａｓｓｍｅｎｄｈｅｌｈｍｏｉｏｉｆｔｅｂｒｄｇ．ｓｅｓｎｔａａｔｎｔｒｎｇｏｈｉｅＫｅｙｗｏｒｓ：ｍｂｅｔｖｂｒｔｎ；ｐａａｔｒｉｅｉｃｔｏｄａｉｎｉａｉｏｒｍｅｅｄｎｔｆａｉｎ；ｍｏａｎｌｉｉｄｌａａｙｓｓ；ａｃｂｒｄｒｉｇｅＥ－ａｌｗａｌｉｎｌｔＣｍｉ：ｎｇｘａ＠ｕ．Ｂ

自然环境激励下的钢架桥模态原位测试与分析

自然环境激励下的钢架桥模态原位测试与分析
赵云刚
【期刊名称】《交通世界》
【年(卷),期】2024()15
【摘要】以某钢架桥为工程背景,进行基于环境激励的桥梁模态测试研究。

通过现场实验,采用随机子空间法和功率谱法进行模态分析,以识别桥梁结构的动态特性参数。

采用两种方法进行模态参数识别,并对结果进行对比分析。

结果显示,功率谱法具有计算速度快、简单方便的优点,并能够较为准确地识别频率,然而在峰值的选取方面存在人为因素,可能会导致出现虚假的峰值或遗漏真实的峰值。

随机子空间法借助稳定图可以获得结构较全面的模态参数,包括模态频率、阻尼比和模态振型。

相较于功率谱法,随机子空间法的识别精度更高,并能得到更平滑的振型结果。

研究成果可为桥梁健康检测等领域提供有价值的数据支持,为今后研究提供参考。

【总页数】5页(P150-154)
【作者】赵云刚
【作者单位】河北唐津高速公路有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U445.7
【相关文献】
1.大跨度钢桁架桥梁结构的模态分析
2.大跨度钢桁架桥梁结构的模态分析
3.装配式钢桁架桥振动模态分析与试验研究
4.基于环境激励的连续钢箱梁桥模态测试与分析
5.环境激励下苏拉马都大桥主桥模态测试分析
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工程结构在环境激励下的模态参数识别方法研究

工程结构在环境激励下的模态参数识别方法研究作者：段旻王黎来源：《城市建设理论研究》2013年第15期摘要：模态参数识别对于大型工程结构的健康检测、损伤识别、主动控制等工程应用具有重要意义。

大型工程结构本身难以进行人为激励，通常只能针对环境激励下大型工程结构的响应进行模态参数识别，这类方法无需施加人为激励，仅对输出信号进行分析，在时域内或频域内识别其模态参数，具有理论上的可信度和工程应用上的可行性，在工程界获得广泛使用。

对目前已有的环境激励下工程结构模态参数识别方法进行分析总结，指出各种方法的适用范围和不足，并指出解决方向为工程实践提供指导。

关键词：工程结构，模态分析，环境激励，参数识别，HHT中图分类号：TU3 文献标识码： A 文章编号：引言随着结构体系、建筑材料、设计和施工技术的进步和建筑观念的更新，建筑高度和空间结构的跨度均逐渐增大，工程结构呈现出轻质量、高柔度和低阻尼等特性。

这类建筑结构在地震、台风等自然灾害作用下动力响应非常显著，且对结构自身的模态参数（包括频率，阻尼等）异常敏感，错误的模态参数估计可能使得结构响应估算产生较大误差，从而为结构设计带来工程隐患，大型土木结构一旦出现事故，所带来的生命和财产损失将是巨大的，因此结构模态参数识别成为结构工程设计面临的重要问题。

有必要对大型复杂空间结构的模态参数进行准确识别，评估其设计安全性，并为结构安全运营提供科技保证。

大型工程结构由于体积庞大、材料复杂、约束条件多等因素，难以对其进行人为激励和对激励信号进行有效测量，因此，传统的基于输入输出信号识别结构模态参数的理论和技术在大型工程结构中难以适用。

环境激励(风荷载、地震荷载、车辆激励等)下的结构模态参数识别方法，无需施加人为激励，仅对输出信号进行分析从而识别结构模态参数，具有理论上的可信度和工程应用上的可行性，因此该方法成为目前工程界通用的方法。

本文结合前人的工作，对环境激励下的模态识别方法进行归纳和总结，并对今后的相关研究方向提出了一些有益的建议，为工程设计人员提供有效参考。

环境激励下大型桥梁模态参数识别的一种方法

第一作者秦世强男，博士生，９７年生１８
振动与冲击
２１第３０２年１卷
梁自振频率低、态密集，之测试过程中的噪声影模加
为此，以通过如下的算法实现：可
响，Ｅ在ＭＤ过程中往往会出现模态混叠；纯的利用单ＳＩＳ方法识别模态参数又存在虚假模态的问题，因此尝试从解决这两个问题的角度出发，引入屏蔽信号以消除ＥＭＤ中的模态混叠，将原始信号分解成一系列只包含结构某一阶固有振动信息的Ｉ，ＭＦ然后再利用ＳＩＳ识
ｗｓｐｏｏｅ．Ｔｅｍｔｏａｂｓｄｏａｄｉｔ— ｓｉｅｍｐｉｌｏｅｄｃｍｏｉｏＢＥＤ）ａｄｓｃａｔａｒｐｓｄｈｅｈｄｗｓａｅｎｂｎｗｄｒｔｃｄｅｉｃｄｅｏｐｓｉｈｅｒｔｒａｍｔｎ（ＲＭｎｔｈｓｃｏｉ
模态参数识别是桥梁健康监测的重要组成部分，准确的识别模态参数，是进行有限元模型修正、构损结伤识别以及性能评定
通过测得的动力响应，别桥梁的固有振动频率、识阻尼比和振型的过程。环境激励下的模态参数识别由于不需要外部激励设备且不影响正常交通，已经成为大型
振
第３第２期１卷
动
与
冲
击
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＡＮＤＨＯＣＩＳＫ

梁的振动分析和动力测试实验研究的开题报告

梁的振动分析和动力测试实验研究的开题报告题目：梁的振动分析和动力测试实验研究一、研究背景与意义梁是结构工程中常用的一种承载构件，其振动特性的研究对于结构的设计与优化具有重要意义。

同时，随着科学技术的发展，传统的数值模拟方法已经无法满足工程实际需求，需要结合实验手段来探究梁的振动特性。

因此，本研究旨在通过理论分析与动力测试实验相结合，深入研究正弦波和实际载荷下梁的振动特性，并探索梁的优化设计方法，为结构工程的发展提供技术支持和理论指导。

二、研究内容与方案（一）研究内容1. 对正弦波激励下的梁进行振动分析，建立梁的振动理论模型。

2. 设计梁的动力测试实验方案，选取合适的测试仪器和测量方法。

3. 将实测数据与理论计算结果进行比较分析，验证梁的振动理论模型的可靠性。

4. 对梁的振动特性进行分析，探究梁的共振频率、振动模态及其影响因素。

5. 研究梁在实际载荷下的振动特性，并探析梁的优化设计方法。

（二）研究方案1. 确定研究对象及材料，选择合适的梁材料以及尺寸，并预先进行理论计算。

2. 设计正弦波激励下梁的振动实验方案，包括研究参数的选择及测量方法的确定。

3. 进行实验测量，获得实际的振动数据，并进行初步处理分析。

4. 建立梁的振动模型，通过理论计算获得梁的振动特性参数。

5. 对实验数据与理论计算结果进行验证和比较分析，确定梁的振动理论模型的可靠性和适用范围。

6. 研究梁在实际载荷下的振动特性，探索针对不同载荷的梁的优化设计方法。

三、研究意义与预期成果本研究旨在探究梁的振动特性，通过理论分析和实验测试相结合，建立梁的振动理论模型，并探索梁在实际载荷下的振动特性及其影响因素，为梁的优化设计提供理论支持和指导。

预期的成果包括：1. 建立梁的振动理论模型，为梁的振动特性分析提供理论基础。

2. 确定梁的共振频率、振动模态及其影响因素，为梁的优化设计提供参考。

3. 探索梁在实际载荷下的振动特性及其优化设计方法，为结构工程的发展提供技术支持和理论指导。

环境激励下模态参数识别方法研究

自然环境激励
包括风、雨、雪等自然条件，这些激励因素可以改变结构的动态特性，影响模态参数的识别。
交通环境激励
道路交通荷载、车辆行驶速度等交通条件，这些激励因素可以引起结构的振动，影响模态参数的识别。
机械环境激励
如设备运行时的振动、冲击等，这些激励因素可以激发结构的固有频率，影响模态参数的识别。
01
02
模态参数识别在结构健康监测、故障诊断和地震工程中的重要性
提高模态参数识别的准确性和可靠性
研究意义
为结构健康监测、故障诊断和地震工程等领域提供更为有效的工具和方法
拓展模态参数识别方法的应用范围和使用环境
02
模态参数识别方法研究现状
常规模态参数识别方法
要点三
最小二乘法
该方法通过最小化误差的平方和来估计参数，是一种简单且广泛使用的参数识别方法。
03
环境激励导致模态频率变化
环境激励增加模态复杂性
环境激励对模态参数识别的影响具有不确定性
环境激励对模态参数识别的影响分析
04
新环境激励下模态参数识别方法研究
基于模型方法
利用已知系统模型，通过输入输出数据估计模态参数。优点是精度高，缺点是依赖于精确的数学模型，不适用于未知系统。
基于逆问题方法
通过将系统方程转化为逆问题，利用观测数据估计模态参数。优点是适用于未知系统，缺点是计算量大，需要高斯-牛顿法等优化算法求解。
最新模态参数识别方法
强化学习算法
强化学习算法是一种通过试错学习的算法，可以应用于模态参数识别问题中，通过不断试错来逐渐逼近真实参数。
混合方法
混合方法是一种将传统方法与机器学习方法相结合的方法，通过结合不同方法的优点来提高模态参数识别的精度和效率。

基于环境激励的随机子空间法模态试验与仿真分析

架模型仿真与测试的加速度信号进行模态识别与
对比分析，究表明仿真模拟方法具有一定的可研靠性与适用性，为后续研究提供方法，可为现场也
测有测点的响应．定输出数假据具有各态历经性，则块Ｔｅｌｚ阵：ｏｐｉ矩ｔ
文章编号：６１４２（０２０－５－５１７ —２９２１）４０２００
基于环境激励的随机子空间法模态试验与仿真分析
刘水华，徐丽
（广州大学工程抗震研究中心，广东广州５００）１４５摘要：以１幢６层钢框架结构为例，分别采用基于环境激励的随机子空间模态识别法（Ｓ）ＳＩ与频域分解法
阵，别模态参数得出结构的模态参数．识
收稿日期：０２— ２—２；修回日期：０２— ３—１２１０８２１００
阵．将式（）人（）３代２得
基金项目：困家自然科学基金项目（０１０７）１５国家支撑计划项目（０９Ａ２Ｂ３资助９８５２；１２０ＢＪ８０）作者简介：刘水华（９４一）男，士研究生． — ｉ：ａａａ＠１３ＣＢ１８，硕Ｅｍａｊｖｌｌｕ６．Ｏ
第１１卷第４期
２１０２年８月
广州大学学报（自然科学版）
ＪｕａｏｕｎｚｏｎｅｓｙＮｔｒｌｃｎｅＥｉｏ）ｏｒｌｆａｇｈｕＵｉｒｉ（ａａＳｉｃｄｉｎＧｖｔｕｅｔｎ

环境激励下钢板组合梁桥模态参数识别

率的关系：
9 9

5 ，5 >?5 5 5
(5)
得到系统的固有频率和阻尼比。
系统的振型可由输出矩阵 C和特征
向量矩阵得到：
!"
(6)
2.2基于离散解析模式分解的模态参数
#（& *）=
% & *
! .&（*）(,) &（/）$+&0 /!
(11)
离散输出矩阵。假设 '" 与 *" 是均值为零
的高斯白噪声，同时，'" 和 *" 的协方差
矩阵 +、,、- 满足下式：
.
'/
*/
1
02
+,
1
32
$
1
,
/2 (2) -
式中 . 为数学期望，/2 表示克罗内克算子（当 / $2 时 ,/2=1，当 / $2 时 , /2=0），/ 和 2 是任意两个时间点。
中图分类号：U448.21+6 文献标志码：A 文章编号：1007-7359（2020）03-0096-03 DOI：10.16330/ki.1007-7359.2020.03.045
1 引言
随着土木工程技术的快速发展，桥
. A梁l建l设R事i业g取ht得s了长R足es的e进r步ve，d但.随之
环境激励下钢板组合梁桥模态参数识别
李超 1，王佐才 1、2，李德安 1
（1.合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230000； 2.土木工程防灾减灾安徽省工程技术研究中心，安徽合肥 230000）
安徽建筑
作者简介：李超（1994-），男，河南信阳人，就读于合肥工业大学防灾减灾及防护工程专业，硕士。专业方向：防灾减灾及防护工程。

环境激励下钢筋混凝土拱桥模态参数识别

ｓｂｐｃｅｔｃｔｎａｄｔｅＥ — ＤｅｏａｅｎｅｉｃｏｅｄｃｍｐｓｉＥｕｓａｅｉｎｉａｏｎＭＤＲＴｍｔｄｂｓｄｏｍｐｒａｍｄｅｏｏｉｏｄｆｉｉｈｈｉｌｔｎ（ＭＤ）ａｄｎｒｄｍｄｃｅｅｔｅｈｉｅ（Ｄ，ｅｐｃｖｌ．ＴｅｃｍａｓｎｅｅｎｔｓｌｅｆｍｔｅａｏｅｒｍｎｃｎｑｎｔｕＲＴ）ｒｓｅｔｅｉｙｈｏｐｒｏｓｂｔｅｅｒｕｔｇｔｒｉｗｈｅｓｏｈ
法——识别其模态参数；比较了３种模态参数识别方法的特点和识别结果，并与有限元法计算结果进行了比较．
研究结果表 Βιβλιοθήκη ：峰值拾取法的识别速度快，识别的频率较可靠，但识别过程需要较多人工干预；随机子空间识别的理论体系完备，适合程序实现，识别过程能较好地抵消测试过程中噪声等的影响；由于模态混叠的影响，ＭＤＥ．
ＡｂｓｒｔＡｎａｉｎｉａｉｎｔｓｓｃｎｕｔｄｏｅｎｒｅｏｃｅｅａｃｒｄｇｏｃｒｅｔｔａｃ：ｍｂｅｔｖｂｒｔｅｔｗａｏｄｃｅｎａｒｉｆｃｄｃｎｒｔｒｈｂｏｏｉｅｔｏｒｃｌｙｃｏｓｍｏｌｐｒｍｅｅｉｅｔｆｃｔｎｍｅｈｄ．Ｍｏａｒｍｅｅｓｈｏｅａｄａａａｔｒｄｎｉａｉｔｏｉｏｄｌｐａａｔｒｗｅｅｄｎｉｅｉｇｆｅｕｎｙｒｉｅｔｆｄｕｓｎｑｅｃｉｒｄｍａｎ，ｔｍｅｄｍａｎａｉ — ｅｕｅｃｎｌｓｓｍｅｈｄｓｏｉｉｏｉｎｄｔｍｅｆｑｎｙａａｙｉｔｏ．Ｔｈｙａｅｔｅｐａ — ｉｋｎｒｅｒｈｅｋｐｃｉｇ，ｔｅｓｏｈｓｉｈｔｃａｔｃ

基于环境激励的车辆系统工作模态试验分析

Ｔ／１５— ０５标准。但是车架第一阶弹性结构模态发生在频率等于８６８ｚ，ＢＴ３２０１．６Ｈ处建议提高该车车架结构的一
阶弯曲刚度。
关键词：振动与波；试验模态分析；参数识别；铁道车辆；高速列车
中图分类号：Ｕ７．２０１文献标识码：Ａ
环境激励下模态试验与参数识别是指利用系统响应信号识别系统的模态参数的过程。美国Ｓ．Ａ
ＤＡ国家实验室的ＪＭＳ和ＣＲＥ在１９ＩＡＥＡＮ９５年提出了ＮＸＥＴ法；汶大学和英国帝国理工大学等提鲁
使车辆产生复杂的振动，种振动的大小，于旅这对
出了子空间识别技术（ＲＮＨＥＭＡＳ等，９８和１９１９９９
年）１９；９８年美国费城的运输安全部对新泽西州的两座大桥，行了环境激励模态测试Ｊ０２年我进。２０国学者金新灿等对该方法在铁道车辆方面的应用做了不少工作。目前比较成熟的方法有基于环
以实现对那些无法测得载荷的工程结构进行在线模态分析，而且利用工作状态下的响应数据识别的模态参数能更加准确的反映结构的实际动态特性。铁路客货车车辆在铁路运行时，由于轨道的不平顺、轮对的运动以及车辆悬挂系统自身的特征，

基于环境激励的预应力混凝土梁桥模态试验

ｏｈｔｕｔｒｏｐｃｒｍｎｌｓｓｈｏｇｈｒｃｉａｅｔｒｓｌｓｏｉｎｈｎｂｉｇ，ｉｓｏｈｔｆｔｅｓｒｃｕｅｆｒｓｅｔｕａａｙｉ，ｔｒｕｈｔｅｐａｔｌｓｅｕｔｆＪａｓａｒｅｔｈｗｓｔａｃｔｄ
ｔｉｅｈｄｉｏｐｅｅｙａｐｉｄｉｎｉｅｒｎｒｃｉｅ．ｈｓｍｔｏｓｃｍｌｔｌｐｌｎｅｇｎｅｉｇｐａｔｃｓｅＫｅｒｓｅｖｒｎｅｔｌｎｅｔｅｏｔｎｏｓｂａｂｉｇｓｘｅｉｅｔｌｏａｎｌｓｓｙｗｏｄ：ｎｉｏｍｎａｃｎｉ；ｃｎｉｕｕｅｍｒｄｅ；ｅｐｒｉｖｍｎａｄｌａａｙｉｍ
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（ｃｏｌｆＣｉｉＥｎｉｅｒｎＳｈｏｖｌｇｎｅｉｇ，ＸｉｎＵｎｖｒｉｆＡｒｈｔｃｕｅａｄＴｅｈｏｏｙｏ＇ｉｅｓｔｏｃｉｔｒｎｃｎｌｇ，Ｘｉｎ７０５，Ｃｈｎ）ａｙｅ＇１０５ａｉａ
摘
要：绍一种相对简单而实用的基于环境激励的预应力混凝土梁桥模态测试分析方法，介该方法仅用于结构的动
态响应信号作频谱分析即可获得模态频率、振型、阻尼等主要模态参数，处理速度快，且结果直观可靠。通过对尖并山大桥的实桥测试，测试结果表明该方法应用于工程实际是完全可行的。

桥梁结构模态参数识别的环境激励法

境振动响应来对系统进行识别的方法，一种是较为简单的频域识别的峰值法，此方法有些理论上的不足，但却非常实用、简单和快
捷；另一种是较先进的时域识别的随机子空间法，较费时但识别精度较高，以用于弥补第一种方法的不足。可
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第３３卷第１９期
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３８・３
筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥ（ＵＲＥ
Ｖｌ．３Ｎｏ１０３．９１
Ｊ１２０ｕ．０７
文章编号：０９６２（０７ —３８０１０．８５２０９０３—２Ｊ１
文中讨论桥梁结构环境激励方法下的模态参数识别，如峰值２实例分析法（Ｐ和时域识别的随机子空间法（ｓ）Ｐ）ｓｉ。并通过实例分析与有宰格大桥位于贵州省三板溪水电站库区展锦线复建公路上，限元法、典型波形识别法（衰减波形和“ 振等）拍” 进行了分析比较。为大跨度混凝土拱桥，主拱圈为等截面钢筋混凝土箱形拱，Ｌ＝
Ｄ：１３７＇／．４。
测试断面为拱肋１４３８拱顶５８以及３４处，／，／，／／测试断面的
结构的脉动具有一重要特性，就是它明显地反映结构的固有频桥面上游一侧布置竖向传感器和横向传感器，该桥动载试验包括通记率。因为结构的脉动是由外界不规则干扰所引起的，以它具有脉动试验和车桥振动试验两大部分，过实验，录波形时程曲所不同激振方式下不同模态识别方法的模态结果见表１和图１。各种各样的频率成分，而结构的固有频率的谐量是脉动的主要成线，分。脉动实验时，当两个振幅近似相同，频率相差很少的简谐波

风荷载激励下的钢框架结构性能监测与评估

风荷载激励下的钢框架结构性能监测与评估摘要：本文研究了风荷载激励下的钢框架结构性能监测与评估，通过现场实验和数值模拟，探究了风荷载对钢框架结构的影响，同时建立了监测与评估体系，对钢框架结构的损伤和剩余承载能力进行监测和评估。

实验和模拟结果表明，风荷载对钢框架结构的影响非常明显，会导致结构的变形和损伤，对结构的整体性能产生不利影响。

但是，在适当的监测和评估体系下，可以及时发现结构的损伤和剩余承载能力，从而采取有效的维护和加固措施，确保结构的安全性和稳定性。

关键词：风荷载；钢框架结构；性能监测；评估；损伤；剩余承载能力1. 引言钢框架结构由于其优良的性能，被广泛应用于各种建筑和工程领域。

但是，在复杂的自然环境和极端气候的影响下，如风、雨、雪等，结构的安全性和稳定性面临严峻的考验。

其中，风荷载是影响钢框架结构的主要因素之一。

当风荷载的作用超过结构的承载能力时，会导致结构的损伤和破坏，对人身安全和财产造成极大的威胁。

因此，对于钢框架结构在风荷载激励下的性能监测与评估十分必要。

2. 实验设计本实验选取一种Typical钢框架结构作为研究对象，通过风洞实验和数值模拟，探究了不同风速下钢框架结构的变形和损伤情况，分析了风荷载对结构的影响机理，并建立了相应的监测与评估体系，对结构的损伤和剩余承载能力进行监测和评估。

3. 实验结果及分析实验结果表明，在不同风速下，钢框架结构会发生不同程度的变形和损伤，风荷载对结构的影响非常明显。

具体来说，当风速达到一定水平时，结构的位移和应变等指标会迅速增大，超过结构的承载能力限制，从而导致结构的破坏。

此外，不同的结构形式和风向对结构的影响也有所差异，需要根据具体情况进行评估和监测。

4. 监测与评估体系建立针对钢框架结构在风荷载作用下的特点和影响机理，本文建立了相应的监测与评估体系，包括传感器布置、数据采集和分析、结构状态评估和管理措施等方面。

通过实时监测结构的位移、应变、加速度等指标，可以快速发现结构的损伤和剩余承载能力，采取相应的维护和加固措施，确保结构的安全性和稳定性。