基于无线传感器考虑施工阶段的大跨度刚构桥的模态分析

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本文采用无线传感网络对大跨度刚构桥梁结构的模态参数进行了研究,找到一种适当的试验方法,使无线测试技术能够用于实际工程;并基于无线测试技术进行模态测试,研究模态信号处理的方法,进而得到桥梁的真实模态参数。在这些研究的基础上,编制了模态信号处理方法的MATLAB计算分析程序,通过对广深沿江高速太平特大桥模态测试与分析,验证了计算方法以及程序的正确性。并通过基于灵敏度的分析,对太平特大桥的施工阶段模型进行了修正,主要完成了以下工作:1、介绍了基于无线传感器考虑施工阶段的大跨度桥梁模态分析的研究背景和研究意义,阐述了无线传感器的国内外研究概况及发展趋势,大跨度刚构桥及其振动特点和基于环境激励的模态分析的理论知识。2、从结构动力学的角度,介绍了单自由度系统和多自由度系统的振动方程、传递函数和频响函数等相关动力学知识,以及模态信号处理的方法步骤。3、详尽介绍了峰值法和随机子空间法的相关理论知识,模态参数识别的方法步骤,并且在此基础上编制了对应的MATLAB程序。4、采用桥梁结构有限元分析软件MIDAS/Civil,对太平特大桥施工进行了仿真分析,得出了短悬臂、中悬臂和长悬臂阶段结构的理论模态参数,然后通过本文所编制的峰值法和随机子空间法MATLAB程序进行模态参数识别,得到太平特大桥实际的动力学特性。通过与理论值的对比,表明环境激励足以激励出该桥所感兴趣的模态,结果可以作为该桥的有限元模型修正的基础。5、在模态参数识别的基础上,通过理论值与实测值的误差分析,基于结构参数和材料的灵敏度,对有限元仿真模型进行了修正,达到了预期的修正效果。
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