桥梁结构多测组振型融合的两阶段快速贝叶斯方法研究

摘要

桥梁振动实验常需进行分组多次测试,如何从各测组数据中准确识别频率、阻尼比、局部振型,进而将局部振型组装成整体振型至关重要.结构模态分析过程不可避免地受到测试噪声和模型误差的影响,引入贝叶斯方法进行模态参数识别和振型融合的不确定性量化分析具有重要意义.提出桥梁结构多测组振型融合的两阶段快速贝叶斯方法.第一阶段采用快速贝叶斯快速傅里叶变换(FFT)方法求解各测组频率、阻尼比和局部振型的最优值及协方差;第二阶段利用局部振型协方差信息自动分配各测组的权重,基于贝叶斯原理形成负对数似然函数,通过解析耦合迭代优化算法快速得到整体振型的最优值,并推导出负对数似然函数关于整体振型的Hessian矩阵的解析解,用于量化整体振型的不确定性.最后,通过一座斜拉桥的环境激励振动测试数据验证该方法的有效性,并研究各测组数据质量及频带宽度等因素对整体振型不确定性的影响.分析表明,该方法计算效率高,并能合理量化不确定性.