桥梁断面颤振导数识别方法研究及MATLAB实现

摘要

颤振导数的识别是大跨桥梁颤振研究的基础与热点问题，本文回顾了桥梁颤振理论及颤振导数的发展历程，对桥梁断面颤振导数的识别方法进行了归纳总结。基于节段模型二维弯扭耦合自由振动风洞试验，本文从模态参数识别方法、试验数据预处理、试验数据截取等几个方面进行了研究与讨论，给出了一套高效准确的颤振导数识别方法，并编制了配套的MATLAB计算程序。本文的主要研究内容如下：
　　（1）在建立颤振导数与自由振动模态参数之间关系的基础上，介绍了ITD法、本文优化后的MITD法及LSCE法三种模态参数的识别方法，并通过单自由度仿真试验实际分析比较了几种方法的特点及将其直接应用于桥梁断面颤振导数识别的不适之处。
　　（2）在回顾现有颤振导数识别的最小二乘迭代法ULS法和MLS法的基础上，通过引入符合试验数据特性的加权矩阵，推导出加权最小二乘迭代（WLS）法。并进行了二自由度节段模型仿真试验，通过抗噪性试验和初值敏感性试验验证了WLS法更好的抗噪性及计算效率。
　　（3）给出了为最小二乘迭代法提供初值的时程曲线包络线法，并针对试验中实采数据与有效数据的差异性问题，提出了基于时程曲线包络线法和随机抽样一致性算法（RANSAC）的实验有效数据截取实用方法，并进行了实例验证。
　　（4）针对高风速下通过初始激励获得的自由响应数据信号弱、噪声大、衰减快的特点，以风荷载作为环境激励，通过随机减量技术从风洞试验中模型在高风速下的随机振动信号中提取了振动系统的自由衰减信号。
　　（5）基于MATLAB语言，编制了前文提出的几种方法所对应的计算模块，开发出一套完整的可视化颤振导数识别程序，并将该程序应用于节段模型风洞试验之中，提高了颤振导数的识别精度及效率。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 桥梁颤振研究概况[1]

1.3 颤振导数及其识别方法

1.4 本文的主要研究内容

第二章 基于节段模型风洞试验的颤振导数识别

2.1 二维节段模型风洞试验

2.2 颤振导数与系统模态参数关系的建立[1,18,19]

2.3 几种系统模态参数识别方法及比较

2.4 基于最小二乘迭代法的颤振导数识别

2.5 颤振导数识别的数值仿真试验

2.6 本章小结

第三章 参数初值的确定与试验数据的截取

3.1 概述

3.2 非线性模态参数初值的确定

3.3 试验有效数据的截取

3.4 高风速区间试验数据获取的随机减量（RDT）法

3.5 本章小结

第四章 颤振导数识别方法的MATLAB实现及应用

4.1 MATLAB开发环境简介

4.2 MATLAB程序的编制

4.3 实例应用

4.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢