面向结构健康监测的大跨桥梁模态参数识别方法研究与应用

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外桥梁结构健康监测的工程实践

1.3 工程结构模态参数识别的研究现状

1.3.1 环境激励与振动测试

1.3.2 模态参数识别方法

1.3.3 在线识别技术

1.4 模态参数在结构状态评估中的应用现状

1.5 存在的问题与挑战

1.5.1 监测系统中的主要问题

1.5.2 动力分析方法中的挑战

1.6 本文的研究思路及主要内容

1.6.1 研究思路

1.6.2 主要内容

第二章 环境激励下工程结构模态参数识别方法研究

2.1 引言

2.2 基于小波变换的模态参数识别方法研究

2.2.1 小波变换

2.2.2 复Morlet小波

2.2.3 用小波变换提取时变信号的频率

2.2.4 利用小波变换分离各阶模态参数

2.2.5 算法流程

2.3 数值算例

2.4 模型实验

2.4.1 模型与实验

2.4.2 传统方法的识别

2.4.3 基于小波变换方法的识别

2.4.4 统计分析

2.5 基于复Morlet小波的大跨悬索桥模态参数识别

2.5.1 基于NexT技术的脉冲响应函数提取

2.5.2 实例分析

2.6 基于小波变换的模态参数识别的实时性

2.7 本章小结

第三章 基于模糊聚类的大跨桥梁模态参数在线识别研究

3.1 引言

3.2 润扬大桥SHMS简介

3.3 振动响应的频域分析

3.4 随机子空间方法的改进与优化

3.4.1 基于协方差驱动的随机子空间方法

3.4.2 参数的选择

3.4.3 稳定图的改进

3.4.4 振型的识别与优化

3.5 实例分析

3.5.1 通车前模态参数识别

3.5.2 通车后模态参数识别

3.5.3 台风作用下模态参数识别

3.6 模态参数自动提取方法

3.6.1 模糊C均值聚类算法

3.6.2 模态参数自动提取

3.7 本章小结

第四章 基于SHMS的大跨悬索桥模态参数变异性研究

4.1 引言

4.2 润扬大桥成桥过程中的动力特性测试

4.2.1 挂缆前后桥塔模态参数实测

4.2.2 成桥状态下桥面模态参数实测

4.2.3 实测模态参数与计算值的对比分析

4.3 基于SHMS实测数据的模态参数统计

4.3.1 成桥初期桥面模态频率变化统计

4.3.2 不同环境温度下模态参数统计

4.4 润扬大桥模态参数变异性研究

4.4.1 有限元模型的建立

4.4.2 边界条件敏感性分析

4.4.3 车辆荷载对模态参数的影响

4.4.4 材料特性对模态参数的影响

4.5 本章小结

第五章 实测模态参数在结构状态识别中的应用

5.1 前言

5.2 基于模态参数的桥塔模型修正

5.2.1 桩土结构相互作用对桥塔动力特性的影响

5.2.2 基于实测模态参数的桥塔模型修正

5.3 基于模态参数概率统计的结构状态识别方法

5.3.1 基于贝叶斯理论的结构状态识别

5.3.2 基于模糊聚类分析的结构状态评估

5.4 本章小结

第六章 润扬大桥在线模态及其数据管理系统的实现研究

6.1 前言

6.2 大跨桥梁在线模态识别程序的编制

6.3 在线识别模态参数的管理

6.3.1 原始指纹数据库的提出

6.3.2 设计方法研究

6.3.3 软件的界面

6.3.4 具体功能示例

6.4 本章小结

第七章 全文总结与展望

7.1 全文总结

7.2 研究工作展望

参考文献

攻读博士学位期间撰写与发表的学术论文

致谢