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桥梁结构的模态参数识别是什么呢?

作者:admin 发布日期:2021/1/27 关注次数: 二维码分享

 桥梁结构的模态参数识别是什么呢?内蒙古桥梁德赢平台晟华德赢平台告诉您。反映结构振动特性的物理量主要包括结构的物理参数和模态参数,其中物理参数可以直接代表结构的特性,主要包括结构的质量、阻尼和刚度;模态参数可以间接反映结构的质量和刚度分布,主要包括结构的频率、振型和阻尼比。桥梁结构的模态参数反映了其自身的特点,是损伤识别和结构状态评价的重要评价因素。在桥梁健康监测中,对采集到的结构振动测试信号进行分析,获取结构模态参数是进行结构状态评估的前提。

     

结构模态分析是以结构振动理论为基础,以模态参数为目标的分析方法。其实质是将结构振动微分方程的物理坐标变换为模态坐标,使方程解耦,转化为一组由模态坐标和模态参数描述的独立方程组,从而得到结构振动系统的模态参数。其主要分为理论模态分析(Analytical Modal Analisis)和实验模态分析(Experimental Modal Analysis)两种分析方法。
    

理论模态分析主要是基于线性振动理论来研究激励、系统和响应之间的关系。采用有限元方法对结构进行离散化,建立系统特征值问题的数学模型,用数值方法求解系统的模态参数(特征值和特征向量)。它属于结构动力学的正问题,即在已知激励和系统的情况下获得响应。根据试验得到的激励和响应的时程,利用信号处理技术得到系统的频率响应函数或脉冲响应函数,建立了系统的非参数模型。然后利用参数辨识方法得到模态参数。它属于结构动力学反问题,即已知系统的输入输出,分析或表征系统特性的各种参数。
      

桥梁结构的模态参数识别的含义


模态分析技术的核心内容是模态参数识别,根据激励方法的不同,可分为传统的模态参数识别方法和基于环境激励的模态参数识别方法。传统模态参数识别方法的前提是进行结构振动试验,通过激振设备和信号采集处理仪器获取结构振动响应信号。此时,需要投入昂贵复杂的激振设备和外围仪器以及大量的人力,激振难度大,成本高。对于复杂的大桥结构,由于现场试验条件的限制,如果励磁设备不能满足要求,很难保证测量数据的质量。如果激振力过大,可能会对结构造成损伤。此外,在振动试验过程中,还需要临时封闭交通,这将影响桥梁的正常使用。因此,桥梁结构的模态参数识别不适合传统的人工激励法。环境激励可以直接利用自然环境对结构进行激励,无需复杂昂贵的激励设备,不中断桥梁的正常使用,更符合大跨度桥梁的特点,并能实现实时监测,但其动态响应试验数据幅值小、随机性强、数据量大,因此需要结合一些特殊的系统辨识和模态参数识别技术进行组合分析,使得其成为结构系统辨识领域一个具有挑战性的研究课题。

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