地震激勵下結構模態(tài)參數識別及振動臺試驗驗證.pdf

1、地震在短時間內釋放巨大的能量，容易對結構造成嚴重破壞。研究結構在地震激勵下的參數變化，不僅可以為結構抗震設計提供指導，也可以為震后結構性能的評估提供基礎。地震激勵是一種天然激勵，利用地震輸入和結構在地震激勵下的動力響應，進行模態(tài)參數識別是自然、方便的方法。對于已知地震激勵和相應動力響應的結構，可以直接應用地震記錄(Input-output)進行模態(tài)參數識別。對于多數實際結構，通常難以得到結構處地震輸入數據，而獲得結構在地震激勵下的響應則

2、相對容易，此時需要僅依據地震響應(Output-only)進行模態(tài)參數識別。本文旨在研究地震激勵下的上述兩類結構模態(tài)參數識別方法，并通過地震模擬振動臺橋梁模型試驗，對各方法進行了對比和驗證。論文研究具有重要的理論意義和工程實用價值。
　　論文的主要研究工作和結論包括:
　　1.當地震激勵可以觀測到時，可以通過傅立葉變換得到頻域內的頻響函數和時域內的脈沖響應函數，通過模態(tài)參數與兩種函數間的關系進行識別。詳細討論了基于地震記錄(

3、Input-output)的模態(tài)參數識別方法:分量分析法、加權最小二乘迭代法、有理分式多項式法、ITD法和時域復指數法，并自行編程實現了這些算法，應用數值模擬數據驗證了各方法的有效性。
　　2.詳細介紹了峰值法、頻域分解法、PolyMAX法以及基于參考點的隨機子空間識別四種僅僅基于地震響應(Output-only)的模態(tài)參數識別方法的理論過程，并通過編程實現了各算法。然后通過數值模擬數據驗證了雖然地震激勵不滿足白噪聲假定，但基于O

4、utput-only的方法識別結果仍具有較高的精度。
　　3.對一實際橋梁的縮尺模型進行了地震模擬振動臺試驗。分別采用基于地震記錄(Input-output)和僅基于地震響應(Output-only)的方法進行模態(tài)參數識別，通過結果對比發(fā)現，各方法識別結果基本一致，再次驗證了基于Output-only方法的有效性。
　　4.ITD法和時域復指數法提高了系統(tǒng)階次，容易產生虛假模態(tài)，需要采用模態(tài)保證判據(MAC)剔除虛假模態(tài)。峰