基于隨機方法的橋梁氣動參數識別研究.pdf

1、在橋梁風致振動分析中，各種類型的氣動參數扮演著重要角色，其中尤以橋梁主梁斷面的氣動導數、氣動導納和階躍函數最受關注。本研究內容是紊流風場中獲取橋梁結構氣動參數的隨機振動識別方法。圍繞這一主題，對氣動參數隨機識別的核心算法、仿真研究、橋梁節(jié)段模型氣動導數和氣動導納識別的風洞試驗研究等方面展開詳細研究。全文共分六章，主要內容如下： 第一章為緒論，介紹橋梁結構氣動力模型、氣動參數識別的研究現狀、模態(tài)參數識別的時域方法以及本文的主要工作

2、。 第二章首先介紹了氣動導數識別的隨機子空間方法，隨機子空間算法在橋梁斷面氣動導數識別中已表現出了良好的適應性，已能較好的識別出系統(tǒng)的頻率和阻尼比，但模態(tài)振型的識別精度尚無法令人滿意。氣動導數對模態(tài)振型相對變化的敏感性分析表明模態(tài)振型對某些氣動導數項識別結果影響顯著，因此本章在傳統(tǒng)隨機子空間方法（SSI）基礎上，提出了改進隨機子空間方法。為驗證該方法的可行性，進行了平板節(jié)段模型的數值仿真。結果表明該方法有助于提高模態(tài)振型的識別精

3、度，進而提高氣動導數的識別精度。此外，平板模型的數值仿真還驗證了氣動導數的系統(tǒng)識別法對系統(tǒng)矩陣非對稱性的適應程度。 第三章在仿真研究的基礎上，完成了流線型薄平板模型和柳州紅光懸索橋節(jié)段模型氣動導數識別的風洞測振試驗，分別采用隨機子空間法和改進隨機子空間法識別得到氣動導數，并分析了信號處理方式對氣動導數識別結果的影響。最后在風洞測振試驗基礎上，結合現有的研究成果討論了氣動導數之間的近似關系及其適用范圍。 第四章首先介紹了機

4、翼斷面的氣動導納——Sears函數和橋梁斷面等效氣動導納的概念以及后者的系統(tǒng)識別方法：總體最小二乘法和隨機系統(tǒng)識別法，然后采用第二章提出的改進隨機子空間法來獲取氣動導納函數。作為對改進隨機子空間法可靠性的驗證，完成了平板模型氣動導納識別的仿真研究，并將改進方法與初始方法獲得的頻響函數進行了對比分析。通過流線型薄平板和柳州紅光橋節(jié)段模型的風洞試驗研究，證明了改進方法的可行性。 第五章首先介紹了幾種常用的獲取完整氣動導納函數的方法，