基于环境振动的大跨度桥梁模态参数识别研究的任务书.docx

基于环境振动的大跨度桥梁模态参数识别研究的任务书
任务书
一、研究背景和目的
大跨度桥梁是现代城市化进程中不可或缺的交通基础设施，而桥梁结构的安全性和可靠性一直以来是桥梁工程建设和管理中的重要问题。模态参数是桥梁结构振动性能的重要指标，而其具体参数可以有效反映桥梁结构的振动特性和动态响应，同时也是桥梁结构健康状况的重要判断指标之一。因此，准确识别大跨度桥梁的模态参数一直是桥梁结构工程中的研究热点。
环境振动是大跨度桥梁模态识别中的一种常用手段，其基本原理是通过分析桥梁结构在自然环境中振动时的响应情况，得出具体的模态参数。环境振动是指桥梁结构在自然河流水流、地震波、风力等自然影响下的动态响应。因此，利用环境振动测量模态参数，具有实测数据随机性强、操作简便、测量效率高等优点。
本研究的目的是基于环境振动，识别大跨度桥梁的模态参数，探究大跨度桥梁结构的动力特性和健康状况，为桥梁结构的安全评估和管理提供科学依据。
二、主要研究内容
1.分析桥梁结构的工况环境，选择适合的振动测量系统和参数采集方案。
2.基于环境振动测量方法，测量大跨度桥梁的动态振动响应，获取桥梁结构的振动信号。
3.使用模态分析理论，对振动信号进行数据分析，提取出桥梁结构的固有与迫振模态参数；通过模态试验一一对应，确立各模态的结构响应形式。
4.通过模态参数识别，分析桥梁结构的动力特性和健康状况。
5.对比分析桥梁表观模态参数和真实模态参数，分析表观模态参数的误差来源，提出相应的校正方法。
三、主要研究方法和技术路线
在完成主要研究内容的基础上，本研究还应包括以下具体研究方法和技术路线：
1.研究环境振动信号的采集方法，选择合适的传感器，进行现场振动测量。
2.研究模态分析方法，采用固定边界数据提取方法或移动台架数据提取方法，进行大跨度桥梁的模态分析。
3.对测量到的振动信号进行预处理、滤波和降噪等信号处理，提高数据质量和可靠性。
4.通过尺寸校正、模态试验认证和频率判别准则等方法，对所提取的模态参数进行校正和验证。
5.建立大跨度桥梁振动特性数据库，对各模态参数进行分析和比较。
四、研究预期成果
1.系统掌握基于环境振动的大跨度桥梁模态参数识别方法和技术路线；
2.获得大跨度桥梁的模态参数集，分析桥梁结构的动力特性和健康状态，为桥梁结构的安全评估和管理提供科学依据；
3.技术路线和分析结果能够推广到其他大跨度桥梁结构中，为其他桥梁工程提供技术支持和理论参考。
五、研究计划和进度安排
本研究的总期限为15个月，主要研究内容和进度安排如下：
第一阶段（前3个月）：对大跨度桥梁结构进行实地考察和分析，确定工况环境和振动测量方案；
第二阶段（中间6个月）：进行环境振动测量和信号处理，提取结构振动信号，进行模态分析和参数识别；
第三阶段（后6个月）：对模态分析结果进行分析和比较，提出误差校正并建立大跨度桥梁振动特性数据库；
第四阶段（最后3个月）：整理数据、完成论文撰写以及研究结论整理和总结。
六、研究人员和分工
本研究需要一名博士生作为研究骨干，主要负责研究任务的实施和完成，包括实地考察和数据采集、数据处理和模态分析、结果分析和讨论、论文撰写和结论总结等。同时还需要一名导师指导协助，进行交流探讨、知识分享和成果讲解，确保研究进程和成果。
七、经费预算
本研究需要的经费包括设备费、材料费、差旅费、会议费、论文写作及出版费等。经费总额为30万元人民币左右。
八、参考文献
[1]赵津平,程晓岗.浅谈环境振动法大跨度桥梁模态参数识别.江苏建筑,2014(7):11-13.
[2]王成义,姜志娜,冯景华,等.大跨径斜拉桥环境振动试验及模态参数分析.工程力学,2007,24(8):7-12.
[3]许世豪,张礼忠,杨炜.基于环境振动法的桥梁模态参数识别的应用与分析.中国公路学报,2014,27(3):70-76.