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多测组局部振型融合的贝叶斯方法在桥梁结构中的应用研究

贝叶斯方法，模态分析，振型融合，桥梁工程，动力测试

全体主题 > 土木工程结构健康监测

模态振型在有限元模型修正和损伤识别等领域具有广泛的应用。大型土木工程结构振动测试时，由于传感器数量有限难以覆盖所有测点，抑或不同传感器采集的海量数据难以同步处理，因而需要采用分而治之的策略得到一系列局部振型，如何将这些局部振型组装成结构整体振型是参数识别领域的一个重要问题。振动测试中由于普遍存在参考点不唯一或者参考点不固定的工况，这使得传统的对固定参考点归一化进行整体振型组装的方法失效，给实际应用带来了挑战。本文采用局部振型融合的贝叶斯方法解决这一问题，该方法首先使用快速贝叶斯频域参数识别方法求得各局部振型最优值及协方差矩阵，然后基于贝叶斯定理融合局部振型的统计信息，通过快速代数求解运算求出整体振型的最优值并量化其不确定性。分析表明，局部振型的不确定性可以表征各测组数据的质量，因此贝叶斯振型融合方法具有根据各测组信息自动分配权重的能力。最后，通过某曲线人行斜拉桥环境激励振动测试数据对该方法进行了验证，并与传统的局部最小二乘方法进行对比，表明本文方法可以有效考虑不同测组数据质量的影响，精度较高，并且能表征整体振型的不确定性。此外，研究了频带宽度对识别结果的影响规律和特征。