基于虛擬激勵法的大跨結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載識別.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，大跨結(jié)構(gòu)在公共建筑中得到廣泛應(yīng)用。由于大跨結(jié)構(gòu)多為質(zhì)量輕、阻尼小的空間結(jié)構(gòu)，對風(fēng)荷載較敏感，因此風(fēng)荷載是大跨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制荷載。另一方面由于大跨結(jié)構(gòu)的跨度很大，在距離較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)風(fēng)荷載并不相同，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮風(fēng)荷載的空間相關(guān)性影響。
　　目前對風(fēng)荷載的研究主要有現(xiàn)場測試、理論計(jì)算和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)三種方法，其中風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是最重要的方法。風(fēng)洞試驗(yàn)比理論計(jì)算更具直觀性，但其實(shí)驗(yàn)花費(fèi)較高，并且風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)M的風(fēng)荷

2、載并不能確保與結(jié)構(gòu)所在場地風(fēng)荷載一致。
　　針對風(fēng)荷載實(shí)時測量非常困難而結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)容易測得的特點(diǎn)，本文通過實(shí)測動力響應(yīng)反演荷載的方法來識別結(jié)構(gòu)隨機(jī)風(fēng)荷載。目前荷載識別的研究主要針對周期性動荷載和沖擊荷載兩大類，對隨機(jī)風(fēng)荷載的識別研究較少。虛擬激勵法成功地將荷載識別方法推廣到隨機(jī)荷載識別，為隨機(jī)風(fēng)荷載識別提供了可行的方法。本文將虛擬激勵法運(yùn)用到大跨結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載譜識別中，根據(jù)虛擬激勵法的基本原理引入了結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載頻域識別方法，并采用數(shù)

3、值仿真來驗(yàn)證該方法的可行性。
　　采用數(shù)值仿真方法對作用于大跨結(jié)構(gòu)上的風(fēng)壓譜進(jìn)行識別。針對在風(fēng)荷載模擬過程中出現(xiàn)的精度不高和模擬效率低的特點(diǎn)，本文綜合了AR模型法及諧波疊加法的優(yōu)點(diǎn)，引入風(fēng)荷載混合模擬方法，在滿足精度要求的前提下提高了模擬效率，模擬得到了具有空間相關(guān)性的風(fēng)荷載時程。分析了影響識別精度的因素，采用不同的方法來提高識別精度，并通過數(shù)值仿真驗(yàn)證了各種方法提高精度的效果。進(jìn)一步探討了振型對結(jié)構(gòu)荷載識別的影響，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)累

4、積模態(tài)貢獻(xiàn)系數(shù)達(dá)到80％，識別結(jié)果滿足精度要求，確定了選用振型的原則。
　　總結(jié)了現(xiàn)有常用相干函數(shù)模型的特點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)有相干函數(shù)識別方法，在虛擬激勵法的基礎(chǔ)上引入相干函數(shù)識別公式。并針對識別中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行分析，提出了優(yōu)化方法。根據(jù)識別結(jié)果是否與頻率相關(guān)，分別采用不同的方法對識別結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，通過最小二乘方法對識別曲線擬合，得到了滿足精度要求的結(jié)果。分別采用考慮相干函數(shù)的風(fēng)荷載譜和不考慮相干函數(shù)的風(fēng)荷載譜對結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算，