基于大跨度斜拉桥的动测及其模态分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文大跨度斜拉桥的动测及其模态分析姓名：张浩申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：陈应波20070401武汉理．1二大学硕士学位论文摘要大跨度斜拉桥是现代桥梁最具竞争力的桥型之一。对大跨度斜拉桥进行全面的检测、评估和健康监测，就需要充分了解大跨度斜拉桥的动力特征参数。模态参数是决定结构动力特征的主要参数，其识别方法一般可分为传统的基于输入和输出的模态参数识别方法和环境激励下的模态参数识别方法。环境激励振动试验，具有无需贵重的激励设备，不中断结构的正常使用，方便省时等显著的优点，更加适合在土木工程结构中实际使用。环境振动试验不同于

2、传统的基于输入和输出的模态试验，它仅测得了结构振动响应的输出数据，而真正的输入是没有测量的，其仅基于输出数据进行模态参数识别。该方法成为目前工程结构系统识别十分活跃的研究课题。本文对目前最常用以及操作简单、识别快的峰值拾取法理论、算法、实桥应用进行了深入的探讨。完成的主要工作和结论包括：1．介绍了几种模态参数识别方法，重点讨论了峰值拾取法，通过自谱和互谱的峰值位置来识别模态频率，用移动站与参照站处的傅氏谱峰值的比值来表示振型，其互谱的相位则用来确定相对运动的方向；从巴东长江大桥试验结果可以得到峰值拾取法能够识别出该桥主要阶次的模态参数；2．详细介绍了巴

3、东长江大桥成桥环境振动试验，用峰值拾取法得到了该桥的竖向、横向以及纵向空间振动特性。试验结果表明用环境振动相应数据能够识别出该桥主要阶次的模态参数；3．建立了巴东长江大桥的空间有限元模型，并用实测数据对该模型进行了模型修正，修正后的有限元计算结果与实测结果吻合良好，表明所建立的巴东长江大桥有限元模型可以很好地预测该桥的动力学特性，可作为该桥各种复杂动力响应分析、长期健康监测和使用状态评估的基础；4．巴东长江大桥基准有限元模型的建立过程可以为同类桥梁结构的建模提供参考；从修正后的有限元模型与模态分析数据的吻合可以得出结论：本桥检测试验方案较为合理，可以为

4、大型斜拉桥安全评估提供有益借鉴。关键词：斜拉桥，动力检测，模态参数识别，环境振动111武汉理1=大学硕士学位论文Thelong-spancable-stayedbridgeisoneofmostcompetitivepowerbridgesinthemodernbridges．nisimportanttounderstandtheirdynamicpropertiesduringtheinspection,assessmentandhealthmonitoring．Structuralmodalparametersreflectthedynamicpr

5、opertiesthat锄beobtainedbyeithertraditionalidentificationtechniquesofoutput-basedandinput—baseddataorambientvibrationidentificationtechniques．Dynamictestingofcivilengineeringstructuresunderambientvibrationexcitationhasmanyadvantages，includingnoexcitationequipmentneeded,nointerrup

6、tionofstructuralserviceandlesstesttime，whichisadaptedtotherealworkingconditionsofcivilengineeringstructures．Intermsofambientvibrationtesting,asoutputismeasuredandrealinputremainsunknown,themodalparameteridentificationwillbetechniquesofoutput-baseddataonly．TheoutFIut-basedmodalpa

7、rameteridentificationisdifferentfromtraditionaltechniquesofinput-basedandoutplut-baseddataanditisnowveryactiveinthesystemidentificationofengineeringstructures．Thestate-of-the·artstudiesarecarriedoutinthisthesisrelatedthetheory,algorithmandfieldcaseapplicationsofpick—peaking(Pnwh

8、ichisfurthestcommonuse，simplicityofoperatorands