基于DATA-SSI算法的简支梁桥模态参数识别研究

基于谱系聚类分析的桥梁结构模态参数自动化识别方法研究徐健;周志祥;唐亮;冉杰;何杰【摘要】As one important part of a bridge health monitoring system,the bridge structural modal parameters identification has a great significant meaning for a long-term health monitoring of bridges.However,the existing modal parameter identification algorithms cannot realize automatic identification of structural modal parameters and a structure system's order.Here,a brief introduction to the basic principle of stochastic subspace algorithm was provided firstly.Then the sliding window technique was introduced to realize the on-line identification of time-varying structures' modal parameters.Aiming at the problem that system order-determining was very difficult,the system order-determining algorithm was proposed based on the singular entropy theory to realize a system's order automatic determining.Furthermore,the hierarchical clustering algorithm in statistics was combined with the random subspace algorithm to realize automation identification of bridge structural modal parameters.At last,the proposed algorithm was used to identify modal parameters of Sutong bridge in vertical and transverse directions.The identification results were compared with those of theoretical calculation.The results showed that this proposed algorithm can not only realize automatically determining a system's order,but also realize automatically identifying bridge structural modal parameters to monitor bridge structural parameters in real time and understand the runningstatus of a bridge structure.%桥梁结构模态参数识别作为桥梁健康监测系统的重要组成部分之一,对桥梁的长期健康监测具有重要意义.而现有的模态参数识别算法还不能实现结构系统阶次和模态参数的自动化识别,基于此,简单介绍了随机子空间算法的基本原理;通过引入“滑窗技术”以实现对时变结构模态参数的在线识别;针对稳定图定阶难这一问题,提出了基于奇异熵理论的系统定阶算法,以实现系统阶次的自动化确定;又将统计学中的“谱系聚类算法”与随机子空间算法进行结合,实现桥梁结构模态参数的自动化识别.利用该算法识别苏通大桥在竖桥向和横桥向的模态参数结果,并将其与理论计算值进行对比分析,结果表明:算法不仅能实现桥梁结构系统阶次的自动化确定,还能实现模态参数的自动化识别,方便对桥梁结构参数的实时监控,了解桥梁结构的健康运营状态.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2017(036)011【总页数】9页(P206-214)【关键词】桥梁结构;滑窗技术;随机子空间算法;模态参数;谱系聚类算法【作者】徐健;周志祥;唐亮;冉杰;何杰【作者单位】重庆交通大学土木工程学院,重庆404100;重庆交通大学土木工程学院,重庆404100;重庆交通大学土木工程学院,重庆404100;南充市住房和城乡建设局,637000;西南交通大学土木工程学院,成都610031【正文语种】中文【中图分类】U446.3桥梁结构模态参数识别[1]旨在反映桥梁结构固有的动力特性，是桥梁健康监测系统的重要组成部分，对桥梁长期的健康监测及营运安全具有重要意义。

基于应变模态的简支梁桥损伤程度识别研究
何静科;牛彦峰;王燕华;刘思青
【期刊名称】《工程与试验》
【年(卷),期】2013(053)003
【摘要】本文以简支梁桥为研究对象,利用ANSYS软件对其进行损伤模拟.获取了简支梁在两种工况下,不同损伤程度的1-3阶应变模态曲线.应变模态曲线会在损伤处出现尖峰,而且损伤程度越大,尖峰越突出,这是应变模态曲线对损伤程度最直观的反映.本文中对尖峰突起程度进行定量描述,并最终得出判定损伤程度的定量表达式.【总页数】4页(P22-25)
【作者】何静科;牛彦峰;王燕华;刘思青
【作者单位】吉林大学交通学院,吉林长春130025;吉林大学交通学院,吉林长春130025;吉林大学交通学院,吉林长春130025;吉林大学交通学院,吉林长春130025
【正文语种】中文
【中图分类】U441+.4
【相关文献】
1.基于应变模态的简支梁桥损伤位置识别研究 [J], 孙平义
2.基于应变模态及结构优化技术的结构损伤程度识别方法 [J], 彭细荣;路新瀛;隋允康;陈肇元
3.基于应变模态差的连续梁损伤识别方法研究与应用 [J], 张豪;史富强
4.基于应变模态参数的结构瞬态载荷识别方法研究 [J], 周玙;刘莉;周思达;王大宇;
邵玉佩
5.基于应变模态的轨道板裂缝与脱空识别方法研究 [J], 张晓东; 梁青槐
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桥梁结构模态参数在线识别技术研究一、绪论桥梁作为交通运输中的重要组成部分，承担着重要的工程功能。

随着桥梁的老化和使用年限的不断增加，桥梁结构的健康状态监测和评估变得尤为重要。

而桥梁的结构模态参数在线识别技术研究，则是桥梁健康监测的重要研究方向。

二、桥梁结构模态参数桥梁结构模态参数可以反映桥梁结构的振动特性和变形情况，同时也是桥梁结构健康状态评估的重要依据。

主要包括桥梁结构的固有频率、阻尼比和振型等。

其中，固有频率一般定义为桥梁自由振动时的固有频率，表示桥梁结构的振动快慢和振动环节；阻尼比则是描述桥梁结构振动衰减的关键参数，能够反映桥梁结构的能量损耗情况；而振型则是描述桥梁结构振动状态的形态和空间位置的重要参数，可以用于筛选出异常的桥梁结构振动情况。

三、桥梁结构模态参数在线识别技术桥梁结构模态参数在线识别技术的研究在桥梁结构健康监测和评估中具有重要的应用价值。

通过实时监测桥梁结构的振动情况，结合数据处理和算法分析，可以实现桥梁结构模态参数在线识别。

目前，桥梁结构模态参数在线识别技术主要有以下几种方法：1. 计算模型法：基于桥梁结构有限元模型，通过模拟桥梁受力及变形情况，计算桥梁结构的固有频率、阻尼比和振型等模态参数。

该方法需要较精确的桥梁有限元模型和实时的外部荷载，同时也容易受到外界因素干扰。

2. 系统辨识法：该方法是基于系统辨识的思想，通过对桥梁结构自由振动数据进行信号处理和特征提取，获得桥梁结构模态参数，并建立系统数学模型。

该方法适用范围较广，不需要事先的数学模型，但需要大量的实验数据建模。

3. 机器学习法：该方法是通过数据分析和算法学习建立桥梁结构的模型，并预测桥梁结构的模态参数。

机器学习法可以自动学习桥梁结构振动数据的特征，并能够应对不确定性的外部干扰，因此表现较好，但需要大量的数据集进行训练。

四、总结与展望桥梁结构模态参数在线识别技术研究是桥梁健康监测领域的重要研究方向。

目前，针对不同的桥梁结构类型和应用场景，出现了各种各样的在线识别方法，如计算模型法、系统辨识法和机器学习法等。

专利名称：一种桥梁模态参数自动识别方法专利类型：发明专利
发明人：汪利,郑钦杰,吕中荣
申请号：CN202210231942.5
申请日：20220309
公开号：CN114676477A
公开日：
20220628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种桥梁模态参数自动识别方法，该方法包括：获取桥梁模态参数并进行验证，得到稳定点数据；基于分层聚类方法对稳定点数据进行分类，得到聚类树；根据需要结构模态的阶数从聚类树提取模态参数。

通过使用本发明，能够实现模态参数识别的完全自动化。

本发明作为一种桥梁模态参数自动识别方法，可广泛应用于建筑模态识别领域。

申请人：中山大学
地址：510275 广东省广州市海珠区新港西路135号
国籍：CN
代理机构：深圳市创富知识产权代理有限公司
代理人：高冰
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不中断运营的既有桥梁模态参数识别常军;顾坚;孟浩【摘要】为了在不中断桥梁运营的前提下使结构模态参数识别结果更精确,采用随机子空间方法对汽车荷载和环境激励共同作用下的不中断运营的桥梁结构进行模态参数识别研究,并采用一三跨连续梁的有限元模型进行了验证.结果表明,随机子空间方法可以识别汽车、环境共同作用下的桥梁结构模态参数识别,可以有效地识别环境激励下的不中断运营的桥梁结构的模态参数,拓展了随机子空间方法适用范围.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(035)001【总页数】5页(P131-135)【关键词】桥梁结构;随机子空间;环境激励;汽车荷载;不中断运营;参数识别【作者】常军;顾坚;孟浩【作者单位】苏州科技学院土木工程学院,江苏,苏州,215011;苏州科技学院科技处,江苏,苏州,215011;苏州科技学院土木工程学院,江苏,苏州,215011【正文语种】中文【中图分类】U441道路是经济发展的动脉，桥梁作为道路的关键点，其健康状况受到了国内外工程界和学术界的广泛关注。

了解桥梁健康状况的主要手段是建立桥梁健康监测系统。

而桥梁健康监测系统的基础是结构模态参数识别。

目前，国内外许多结构都安装了健康监测系统［1-3］。

近年来，基于环境激励的结构模态参数识别方法正逐渐成为国内外研究的一大热点。

通常认为地脉动、风及其组合作用可视为环境激励，环境激励下的系统识别具有许多优势:无须昂贵的激励设备;不中断结构的正常运营;只需测定响应数据等。

对于桥梁结构来说，检测方法是否先进科学的关键指标是该检测方法是否需要中断桥梁运营，因为中断桥梁运营会产生很大的经济成本，进而引申出一个关键问题，即汽车荷载能否视为环境激励的组成部分。

目前，由不同的研究者基于不同的用途提出了一些环境激励下的系统识别方法，如:基于离散时间数据的ARMA模型，基于功率谱密度的峰值法，自然激励技术(NExT)，随机子空间法等［4-5］。

桥梁模态参数识别方法桥梁模态参数识别就像是给桥梁做一场超级细致的身体检查，找出它隐藏的那些“小秘密”。

你可以把桥梁想象成一个超级大的乐器，模态参数呢，就像是这个乐器独特的音色密码。

识别这些参数就如同寻找这个大乐器到底能发出哪些独特的声音。

有的方法就像是用听诊器一样，一点点去听桥梁的“心跳”。

比如说环境激励法，这就好比是在桥梁正常工作的时候，趁它不注意，悄悄去偷听它在自然环境下的那些微弱的“哼哼声”。

就像在一个热闹的聚会上，想要听清楚一个人小声嘀咕啥，得非常专注才行呢。

还有一种方法叫强迫振动法，这就像是给桥梁来一场超级刺激的摇滚音乐会。

给它施加一个特定的力，就像摇滚歌手在舞台上尽情呐喊，让桥梁随着这个力开始“摇摆”，然后我们就可以观察它是怎么动的，就像观察一个在舞台上疯狂跳舞的人，从它的舞步里分析出它的特点。

而对于基于输出的模态识别方法，这就像是从桥梁的“言行举止”来判断它的内在性格。

只看它对外界的反应，就像看一个人遇到事情的反应来判断他的性格一样。

不打扰它，就静静看着它怎么应对日常的“小麻烦”，像是风轻轻吹过或者车辆经过时它的微小晃动。

参数识别里的频域法呢，就像是把桥梁的反应放在一个特殊的音乐播放器里，把它的振动变成一个个高低不同的音符。

然后通过分析这些音符的高低、长短，来解读桥梁的秘密。

这就好比从一首奇怪的音乐里找出那些隐藏的旋律规则。

时域法又像是一个时间的侦探。

在时间的长河里，跟踪桥梁的每一个小动作，不放过任何一个小细节。

从它一瞬间的抖动到长时间的缓慢变化，就像侦探追查罪犯的每一个踪迹一样，严谨得很。

模态参数识别可不能马虎呀，不然就像给一个病人乱开药一样。

要是识别错了，那对桥梁的健康评估可就大错特错了。

就好比把一个只是有点小感冒的人当成得了绝症，那可就闹大笑话了。

所以这些方法得相互配合，就像一群超级英雄组合起来，才能准确地掌握桥梁的模态参数，确保桥梁这个“大巨人”稳稳地站在那里，不会突然给我们来个大惊吓。

桥梁工作模态分析中阻尼比识别的离散性研究秦世强;康俊涛;孔凡【摘要】准确识别阻尼比一直是桥梁结构模态参数识别的难题。

为研究工作模态分析中识别的阻尼比离散性问题，总结了现有的代表性的频域、时域和时频分析的阻尼比识别方法，指出了各种方法导致识别结果不准确的原因。

以一个预应力混凝土连续梁桥的工作模态分析为例，分析了阻尼比识别的结果，研究了减小识别的阻尼比离散性的方法。

结果表明：相对频率而言，阻尼比识别结果离散程度较高；在混合自由振动响应的情况下，通过增加采样时间，能改善阻尼比识别离散较大的问题，提高识别精度；利用振动水平较低的随机振动响应识别的阻尼比离散性较小。

【期刊名称】《振动、测试与诊断》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】7页(P42-48)【关键词】阻尼比;模态参数;半功率带宽;随机子空间识别;自由振动响应【作者】秦世强;康俊涛;孔凡【作者单位】武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室武汉，430070; 武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉，430070;武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉，430070;武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉，430070【正文语种】中文【中图分类】TU311;TH113阻尼比是工程结构的基本动力参数之一，直接影响结构的动力行为，因此准确地识别阻尼比有重要的意义。

传统方法记录输入输出的模态分析是通过测试结构自由振动响应幅值衰减程度来识别阻尼比。

然而，由于激励设备贵重、测试过程复杂，可能会对结构造成损伤，这种方法对大型土木工程结构往往不太实用。

大型土木工程结构通常使用环境激励方法，即测试其在风、水流和地脉动等微幅振动下的响应，从而识别其频率、阻尼比和振型。

这种方法由于不中断结构的运营，因而又称为工作模态分析(operational modal analysis, 简称OMA)。

近年来，对土木工程结构的工作模态分析出现了一系列研究成果[1-5]，得到了广泛认可。

第 54 卷第 8 期2023 年 8 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.8Aug. 2023基于AR-EWT 和SSI 的桥梁结构模态参数识别黄天立1，詹晨路1, 2，万熹1，赵玉印3，任伟新4(1. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙，410075；2. 抚州赣东公路设计院有限公司，江西 抚州，344000；3. 中国中铁二局集团有限公司，四川 成都，610031；4. 深圳大学 土木与交通工程学院，广东 深圳，518060)摘要：为解决随机子空间识别(SSI)算法存在的系统定阶困难问题，避免各模态之间的相互影响，提出一种结合自回归功率谱经验小波变换(AR-EWT)和SSI 的桥梁结构模态参数识别方法。

首先，采用AR-EWT 将结构不同测点的振动响应信号分解成一系列仅含单一模态信息的单分量信号，并利用奇异值分解(SVD)去噪单分量信号。

然后，组装所有测点中包含相同模态信息的单分量信号。

最后，利用SSI 分别处理各组单分量信号，识别结构的自振频率、阻尼比和振型。

ASCE Benchmark 模型、简支梁模型和西宁北川河桥的模态参数识别结果表明：所提出的AR-EWT 结合SSI 的模态参数识别方法可避免直接利用SSI 识别模态参数时存在的系统定阶问题，提高模态参数识别效率；ASCE Benchmark 模型、简支梁模型和西宁北川河桥的模态参数识别结果与直接利用SSI 的识别结果、有限元分析结果基本一致。

关键词：桥梁结构；模态参数识别；自回归功率谱经验小波变换(AR-EWT)；随机子空间识别法(SSI)；模型定阶中图分类号：TN911.6；TU311.3 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）08-3168-13Modal identification for bridge structures using AR-EWT-basedSSI techniqueHUANG Tianli 1, ZHAN Chenlu 1, 2, WAN Xi 1, ZHAO Yuyin 3, REN Weixin 4(1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China;2. Fuzhou Gandong Highway Design Institute Co., Ltd., Fuzhou 344000, China;3. China Railway No.2 Engineering Group Co. Ltd., Chengdu 610031, China;收稿日期： 2022 −11 −12； 修回日期： 2023 −01 −15基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(52078486)；中南大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2022ZZTS0792)(Project(52078486) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2022ZZTS0792) supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities of Central South University)通信作者：黄天立，博士，教授，从事桥梁结构健康监测及状态评估研究；E-mail:***************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.08.020引用格式： 黄天立, 詹晨路, 万熹, 等. 基于AR-EWT 和SSI 的桥梁结构模态参数识别[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(8): 3168−3180.Citation: HUANG Tianli, ZHAN Chenlu, WAN Xi, et al. Modal identification for bridge structures using AR-EWT-based SSI technique[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(8): 3168−3180.第 8 期黄天立，等：基于AR-EWT和SSI的桥梁结构模态参数识别4. College of Civil and Transportation Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China)Abstract:To resolve the difficulty of the model order determination in stochastic subspace identification(SSI) and to avoid the interaction among vibration modes, a modal parameter identification method for bridge structures by using the autoregressive power spectrum-based empirical wavelet transform(AR-EWT) and SSI was proposed.Firstly, the measured structural vibration responses at different measurement points were decomposed into a series of mono-component signals using AR-EWT, and then the singular value decomposition(SVD) was adopted to denoise the mono-component signals. Then, the mono-component signals containing the same modal information were assembled into a group. Finally, each group of mono-component signal was processed using SSI, and the natural frequencies, damping ratios and mode shapes of the bridge structures were identified. The results show that the proposed AR-EWT-based SSI technique can avoid the model order determination problem in SSI, and improve the efficiency of modal parameter identification. The identified modal parameter results of the ASCE Benchmark model, the simply supported beam model, and the Xining Beichuan River Bridge using the proposed AR-EWT-based SSI technique are consistent with the identified ones using SSI technique and the finite element analysis results.Key words: bridge structures; modal parameter identification; autoregressive power spectrum-based empirical wavelet transform(AR-EWT); stochastic subspace identification(SSI); model order determination随机子空间识别(stochastic subspace identification，SSI)方法仅需要实测结构动力响应便可识别得到结构的频率、阻尼比和振型等模态参数，在计算过程中不涉及迭代和收敛性问题，具有较好的适用性和较高的识别精度，是目前桥梁结构模态参数识别中应用最广的方法之一[1−2]。

基于随机子空间法的城市桥梁模态参数识别研究与程序开发李晓玲;韩超【摘要】近年来,在桥梁结构安全性状鉴定研究中,基于环境激励的随机子空间模态分析法(SSI)研究较多.论文在城市桥梁模态参数识别中应用随机子空间算法(SSI),基于SSI理论采用Matlab软件开发出工程结构模态分析软件(MAES);以有限元仿真简支桥梁模型、市内某单跨人行天桥工程为依托,计算出模态频率的理论值,同时实测出基于随机子空间法的模态频率值进行对比和验证.研究表明,两者吻合度较高,随机子空间法在城市桥梁模态参数识别中应用价值较高.【期刊名称】《工程质量》【年(卷),期】2018(036)012【总页数】5页(P71-75)【关键词】模态分析;随机子空间法;城市桥梁结构;有限元【作者】李晓玲;韩超【作者单位】中国建筑科学研究院有限公司,北京 100013;中国建筑科学研究院有限公司,北京 100013【正文语种】中文【中图分类】U441.30 引言城市桥梁作为公共建筑，关乎地区的经济与民生，我国目前随着国民经济的发展，城市桥梁的交通流量越来越繁重，同时桥梁结构设计使用寿命较长，在满足承载能力和使用性的前提下，桥梁结构还要承受自然环境的侵蚀以及行驶车辆带来的振动冲击，桥梁结构由于受到多种因素的共同作用，更容易出现损伤。

因此桥梁结构安全状况的鉴定和避免出现重大事故具有重要的研究意义。

一般而言，静力试验和动力试验是桥梁安全性能评定的主要方法，较之静力试验，动力试验现场测试比较简便，是检测桥梁承载能力的重要方法之一。

在桥梁结构中，动荷载往往会产生比相同静荷载更大的荷载效应，桥梁承受的风荷、行车冲击等都是动荷载，因此，桥梁动力试验中，考虑其在动力荷载作用下的安全性能意义较大。

一般通过动力试验得到振动信号，计算出振动桥梁结构在各阶模态下对应的相关参数，如特征频率、振型和阻尼比及动力响应参数等，根据这些参数来实现桥梁动力特性和承载能力的评定以及损伤识别。

基于SSI-DATA的斜拉桥运营模态参数识别
王力骋;伍伟斌;张之皓
【期刊名称】《江西交通科技》
【年(卷),期】2022()4
【摘要】斜拉桥的固有频率、阻尼比、振型等模态参数对其结构的动力特性分析、损伤识别和有限元模型修正等研究具有重要意义。

为获取斜拉桥的模态参数,本文
以鄱阳湖二桥主桥为工程实例,根据桥梁健康监测系统的实测加速度数据,利用SSI-DATA方法进行桥梁模态识别,通过奇异值分解、模态定价和稳定图分析,获取了斜
拉桥的频率、振型等模态数据。

同时建立有限元计算模型,将模拟响应与实际响应
的模态数据进行对比分析。

结果表明,计算频率与实测数据基本一致,说明该有限元模型能基本反映斜拉桥结构的实际动力特性,且基于SSI-DATA的模态识别方法可
以比较准确地获取环境激励下斜拉桥结构的频率、振型等模态信息,验证了该方法
的可靠性。

【总页数】5页(P70-74)
【作者】王力骋;伍伟斌;张之皓
【作者单位】江西交通咨询有限公司;江西省交通科学研究院有限公司;江西省江咨工程咨询有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U44
【相关文献】
1.基于IEEMD和ARMA算法的斜拉桥模态参数识别
2.基于 CEEMD 分解和Data-SSI 算法的斜拉桥模态参数识别
3.基于EEMD和ARMA算法的某大型斜拉桥的模态参数识别
4.基于小波变换的台风激励下千米级斜拉桥模态参数识别
5.基于改进SSI的大跨斜拉桥模态参数识别研究
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文章编号:100926825(2007)2020342202桥梁结构不同激振方法下的模态参数识别收稿日期:2007204212作者简介:苏金源(19792),男,助理工程师,广东交通集团检测中心,广东广州 510800苏金源摘 要:对桥梁结构在不同激振方法下的模态参数识别方法进行了评述,讨论与比较了桥梁结构不同激振方法下的模态参数识别方法,并基于各种激振方法通过实例进行了比较分析,对桥梁的检测和评估具有重要的意义。

关键词:桥梁结构,参数识别,激振方法中图分类号:U441文献标识码:A模态参数识别属于系统识别的一种,系统识别[1,2]的基本原理是建立在对已知系统的输入和输出的基础上,来寻求频率响应函数(频域)或脉冲响应函数(时域),从而实现对系统的识别。

在进行桥梁动载实验时,首先应设法使桥梁结构产生一定的振动,然后应用各类测振仪器加以拾振和记录,所记录的振动图形通常都是结构振动系统的振动量与时间关系曲线,即某一振动物理量的时间历程曲线,由此分析得到桥梁的模态参数。

文中的主要目的是讨论桥梁结构不同激振方法下的模态参数识别,所采用的模态参数识别方法有有限元法、典型波形识别法(衰减波形和/拍0振等)以及脉动法。

这些方法各有千秋,在实用中可以相互补充和校核。

1 不同激振方法下的模态参数识别激起桥梁振动的方法很多[3],应根据桥梁的类型和结构刚度进行选择,以简单易行便于实验检测为原则。

1.1 自振法自振法的特点是使桥梁产生有阻尼的自由衰减振动,记录到的振动图形则为桥梁的衰减振动曲线。

为使桥梁自由振动,一般采用突加荷载和突卸荷载两种方法。

在被测桥梁上急速地施加一个冲击作用力,由于施加冲击作用的时间短促,因此,施加于桥梁的作用实际上是一个冲击脉冲作用。

由振动理论可知,冲击脉冲的动能传递到桥梁振动系统的时间要小于振动系统的自振周期,并且冲击脉冲一般都包含了从零到无限大的所有频率的能量,它的频谱是连续谱。

只有被测结构的固有频率与冲击脉冲之间相同或接近时,冲击脉冲的频率分量才对桥梁结构起作用,从而激起桥梁以固有频率做自由振动。

基于滑窗OPTICS算法和DATA-SSI算法的桥梁模态参数智
能化识别
陈永高;钟振宇;罗晓峰
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2024(43)7
【摘要】针对现有基于数据驱动的随机子空间(data-driven stochastic subspace identification,DATA-SSI)算法存在的不足,无法实现稳定图中真假模态的智能化筛选,提出了一种新的模态参数智能化识别算法。

首先通过引入滑窗技术来实现对输入信号的合理划分,以避免虚假模态和模态遗漏现象的出现;其次通过引入OPTICS(ordering points to identify the clustering structure)密度聚类算法实现稳定图中真实模态的智能化筛选,最后将所提算法运用于某实际大型斜拉桥主梁结构的频率和模态振型识别过程中。

结果表明,所提改进算法识别的频率值结果与理论值(MIDAS有限元结果)以及实际值(现场动力特性实测结果)间的误差均在5%以内,且识别的模态振型图与理论模态振型图具有很高的相似性。

【总页数】12页(P18-29)
【作者】陈永高;钟振宇;罗晓峰
【作者单位】浙江工业职业技术学院建筑工程学院;浙江大学建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U446.3
【相关文献】
1.基于自适应EEMD和盲辨识算法的桥梁结构模态参数识别
2.基于 CEEMD 分解和 Data-SSI 算法的斜拉桥模态参数识别
3.基于改进确定-随机子空间算法的桥梁结构模态参数识别
4.基于显微放大算法的桥梁模态参数识别试验
5.基于AEEMD 和DATA-SSI桥梁结构模态参数自动化识别
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基于模态测试的斜交简支梁桥建造质量快速评估
梁金平;杨洪超;亓兴军
【期刊名称】《特种结构》
【年(卷),期】2024(41)2
【摘要】以实际工程中的一座新建公路斜交宽简支梁桥为例,探究模态测试技术和模态刚度测试方法在新建桥梁工程验收评价中的应用。

设计虚拟静载试验方案,选取参与计算的最少模态阶数;进行环境激励桥梁模态测试试验,识别桥梁前三阶实测模态参数,基于实测模态参数识别结构柔度矩阵,预测虚拟静载试验的实测模态挠度,对比桥梁的设计理论挠度,结合相关规范评估建造状况。

结果表明:虚拟静载试验荷载作用下,仅采用前3阶模态参数即可准确预测简支梁桥的跨中模态挠度,中载和偏载工况下的误差均在5%以下;环境激励模态测试试验可以准确识别斜交宽简支梁前3阶模态参数,无需对桥梁施加额外激励措施;结合规范计算的桥梁跨中挠度校验系数在0.55~0.70之间,表明该简支梁桥建造状况良好;基于模态测试,可以准确评估简支梁桥建造质量,测试过程方便快捷,在实际工程中具有广阔的应用前景。

【总页数】7页(P58-64)
【作者】梁金平;杨洪超;亓兴军
【作者单位】鲁南高速铁路有限公司;山东建筑大学交通工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U448.21;TU997
【相关文献】
1.强震下斜交简支梁桥落梁及挡块破坏模式研究
2.斜交简支钢箱梁桥施工智慧监测与安全评估
3.基于模态测试的装配式简支梁桥等效荷载试验方法研究
4.基于模态测试和等效荷载的装配式简支梁桥刚度快速评估
5.基于模态参数识别的简支梁桥模态挠度预测试验研究
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机器学习在简支梁桥损伤识别中的研究作者：石敏钱松荣来源：《计算技术与自动化》2021年第03期摘要：為了保障结构的健康，提出更好的算法以便建立结构健康的分类模型。

以简支梁桥为例，有三个振幅不同的激振源和一个可变弹簧，通过位于简支梁桥上的47个传感器获得横向加速度以及相应的结构损伤程度的数据集。

先通过最大相关峭度反卷积和极值统计法预处理数据集，然后通过快速傅里叶变换后再极值统计，最后使用线性支持向量机加网格搜索法准确率达到了95%。

得到了一种更适合简支梁桥的损伤预测方法。

关键词：结构健康监测; 简支梁; 机器学习;最大相关峭度反卷积;快速傅里叶变换Abstract：In order to ensure the health of the structure， a better algorithm is proposed to build the classification model of the structure health. Taking the simple beam bridge as an example， there are three excitation sources with different amplitudes and a variable spring. Through 47 sensors located on the simple beam bridge， the data set of lateral acceleration and corresponding structural damage degree is obtained. Firstly， the data set is preprocessed by maximum correlation kurtosis deconvolution and extremum statistics， and then extremum statistics after fast Fourier transform. Finally， the accuracy of using linear support vector machine with grid search method is 95%. A more suitable damage prediction method is obtained.Key words：structural health monitoring; simple beam; machine learning; maximum correlated kurtosis deconvolution;fast Fourier transform结构健康监测（SHM）是一种多参数的监测，是为了保障结构健康的必要手段。

基于COV-SSI算法在桥梁结构模态参数识别中的运用发表时间：2020-07-07T14:48:24.037Z 来源：《新纪实》2020年第1期作者：尹红燕[导读] 目前，模态参数识别算法被学者广泛运用于识别桥梁结构的模态参数结果，而随机子空间算法作为模态参数识别算法中的主要算法之一。

本文首先简单介绍了基于协方差驱动随机子空间算法的基本理论，其次总结了该算法的基本流程。

最后以某大型斜拉桥试验为背景，将该算法运用于识别其模态参数；并通过对比分析识别结果与理论值间的差距，以验证该算法能运用于识别桥梁结构的模态参数结果，且识别结果具有可信性。

重庆交通职业学院重庆 402247【摘要】目前，模态参数识别算法被学者广泛运用于识别桥梁结构的模态参数结果，而随机子空间算法作为模态参数识别算法中的主要算法之一。

本文首先简单介绍了基于协方差驱动随机子空间算法的基本理论，其次总结了该算法的基本流程。

最后以某大型斜拉桥试验为背景，将该算法运用于识别其模态参数；并通过对比分析识别结果与理论值间的差距，以验证该算法能运用于识别桥梁结构的模态参数结果，且识别结果具有可信性。

【关键词】桥梁结构；随机子空间算法；斜拉桥；模态参数现阶段，模态参数识别算法被广泛学者所接受，其主要原因是因为该算法能够很好的识别出各种结构的模态参数结果[1]，包括固有频率值、阻尼比以及模态振型。

鉴于此，该算法被桥梁学者运用于识别桥梁结构的模态参数结果，并通过分析这些参数随时间的变化趋势来间接辨识该桥梁结构的各项性能指标；当频率值发生较大变化时，则表明该桥梁结构的各构件发生了一定程度的变化，此时则可安排相关技术人员去现场实际检测结构是否真的存在损伤，进而达到提前预知结构的运营状态[2]。

目前，模态参数识别算法中最被学者熟知的是随机子空间识别算法，该算法的主要特点是能够在一定程度上消除环境激励中的噪声影响。

以下将简单介绍该算法在桥梁结构模态参数识别中的具体运用步骤。

简支梁模态参数测定与分析
刘伟;陈俊杰
【期刊名称】《陕西交通职业技术学院学报》
【年(卷),期】2011(000)004
【摘要】振动是工程结构中一种普遍现象,分析系统的固有频率和固有振型,可以有效避免对工程结构造成最大破坏的共振现象.将简支梁简化为离散的多自由度模型,对其进行理论分析,再通过实验测试的方法,分别得到简支梁的固有频率和固有振型,结果大致相同.从分析典型的简支梁模态参数入手,为分析复杂机构的振动提供了参考方法.
【总页数】4页(P47-50)
【作者】刘伟;陈俊杰
【作者单位】长安大学汽车学院,陕西西安710064;长安大学汽车学院,陕西西安710064
【正文语种】中文
【中图分类】TB535
【相关文献】
1.基于扫频法的简支梁模态参数测定 [J], 归文强;袁小慧;夏芝安
2.简支梁模态参数测定与分析 [J], 刘伟;陈俊杰
3.复合材料简支梁的模态分析 [J], 陈玲俐; 赵晓昱; 张鑫; 兰祥
4.环境因素对混凝土简支梁模态参数的影响分析 [J], 王贤强;刘朵;张建东;刘寒冰
5.矩形钢管高强混凝土上翼缘的工字形简支梁模态分析 [J], 计静;李韵豪;姜良芹;林钰博;贺玲婕;尉晨煜
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