地震激励下结构模态参数识别及振动台试验验证

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1、万方数据中图分类号UDCU44624硕士学位论文!学校代码10533密级公五地震激励下结构模态参数识别及振动台试验验证StructuralModalParameterIdentificationunderSeismicExcitationandValidationofShakeTableTest作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：论文答辩日期硼伽j，湃郭川睿土木工程桥梁工程土木工程学院任伟新教授答辩委员会主席辎中南大学2014年05月万方数据，

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3、138学位论文原创性声明本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：I蠡丑蕴日期：醴年上月堑日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门

4、或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：盘j蠢导师签名日期：竺』笙年羔月盈日万方数据地震激励下结构模态参数识别及振动台试验验证摘要：地震在短时间内释放巨大的能量，容易对结构造成严重破坏。研究结构在地震激励下的参数变化，不仅可以为结构抗震设计提供指导，也可以为震后结构性能的评估提供基础。地震激励是一种天然激励，利用地震输入和结构在地震激励下的动力响应，进行模态参

5、数识别是自然、方便的方法。对于己知地震激励和相应动力响应的结构，可以直接应用地震记录(Input。output)进行模态参数识别。对于多数实际结构，通常难以得到结构处地震输入数据，而获得结构在地震激励下的响应则相对容易，此时需要仅依据地震响应(Output-only)进行模态参数识别。本文旨在研究地震激励下的上述两类结构模态参数识别方法，并通过地震模拟振动台桥梁模型试验，对各方法进行了对比和验证。论文研究具有重要的理论意义和工程实用价值。论文的主要研究工作和结论包括：1．当地震激励可以观测到时，可以通过傅立叶变换得到频域内的频响函数

6、和时域内的脉冲响应函数，通过模态参数与两种函数间的关系进行识别。详细讨论了基于地震记录(input—output)的模态参数识别方法：分量分析法、加权最dx--乘迭代法、有理分式多项式法、ITD法和时域复指数法，并自行编程实现了这些算法，应用数值模拟数据验证了各方法的有效性。2．详细介绍了峰值法、频域分解法、PolyMAX法以及基于参考点的随机子空间识别四种仅仅基于地震响应(Output-only)的模态参数识别方法的理论过程，并通过编程实现了各算法。然后通过数值模拟数据验证了虽然地震激励不满足白噪声假定，但基于Output．onl

7、y的方法识别结果仍具有较高的精度。3．对一实际桥梁的缩尺模型进行了地震模拟振动台试验。分别采用基于地震记录(Input．output)和仅基于地震响应(Output-only)的方法进行模态参数识别，通过结果对比发现，各方法识别结果基本一致，再次验证了基于Output—only方法的有效性。4．ITD法和时域复指数法提高了系统阶次，容易产生虚假模态，需要采用模态保证判据(MAC)剔除虚假模态。峰值法虽然计算简单、快速，但阻尼比和振型识别结果较差。PolyMAX方法和万方数据随机子空间识别都需要假定系统阶次的试算范围形成最终的稳定图，

8、计算工作量较大，在实际使用中应综合参考几种方法的识别结果做最终判断。图46幅，表26个，参考文献75篇。关键词：地震激励；模态参数识别；地震响应；振动台试验分类号：U44III万方数据StructuralModalParameterIdentificationunderSeismicExcitationandValidationofShakeTableTestAbstract：Earthquakecanreleasehugeenergyinashorttime，whichiseasytocauseseveredamagetostru

9、ctures．Researchingthechangesofstructuralparametersunderseismicexcitationcannotonlyprovideguidancetoseismicdesignofstr