附录—B ： 钢结构的动—力检测？ ：。 ， B.0.！1  钢《结构动？力，特性和动力响—应是：两种不同性质的数】据对钢结构进—行动力检《测可分？。为动力特性检测或】动力响应检测必要时！可包：括，两者应根据不同目】的，要求确？定，。。相，。应的：检测目？标，钢结构？。动力检测《的目的如《下 【    (1)【。通过动力特性检测一！般情况下可》获取：结构自振《频率、振型、—。模态阻尼《比当有特殊要求时】可获取模态刚—度、模态质量等结构！动力性能参数—可为结构计算—模型修正提》供依据为《结构损？伤判别提《供参考依《据； 《。 ，。。     【(2)通《过，动力响应检测获【取结构动《力输入处和响应最】大处的位移、速度】、加：速度为理论分析和采！取减振加固措—施提：供依据 】。     由于【受灾损伤、老化等】诸多因素《导致钢结《构的：退化或损伤必—将，在结构的《静，力响应？和动力响应》(如结构位移、结】构频率、结构—振动模态等)中表现！出来因此检测—结构的动力特性和动！力响应获取结构的动！力参数数据通—过有效的识别—。方法捕捉结构响应】的变化确定结构【的力学性能变化进】而可推？测结构是否存在退】化损伤以及更—进一步的结构—。退化损伤《信息并给出结构安全！。状态评？估 —    《 另外当钢结—构遇到某种动—。。外力如机械动力、】车辆经过《的动力、大风等时】某些部位可能—会有位移、速—度，或加速度过》大的现象发生这些现！象可能对结构的安】全产生影响或引起】结，构内：部人员身体不适为了！解释、评估这种现象！对结构安全或—人员身体不适的影】响，程度以及为了进一步！。采，取减轻这种》影响的措施需—。。要通过动力检测提供！可，靠的：数据：依，据， ？ B.0.2 ！ 由于动力检测代价！昂贵因此本条仅列出！常见需要进行动力】检，测，的，几，类结构实际需—要时可根据要求【另行增加或细化 ！ B.0【.3  对于大【型复杂结构单点激励！显得：。能，量不够且在传递【过程中损失较大因】此距：激励较远的地—方响应信号》较弱信噪比较小若增！大激励力《则容：易产生局《部效应过大造成【非线性现象另外【单点激励《时若激励点正好处于！某阶模？态的节点位置对该】阶模态来说系—统将成为不》可，控和：不可观的因此将无法！。辨识该阶《模态就会发生—漏失模态的现象对于！单输入多输出系统】模态参？数辨识？一般只利用频—响函数矩阵中的一】列数据？因，此能提供的信息【量，。有限影响《辨识精？度对模态密集的情】况辨识能力较弱【在下列？。情况下必须》进行多点激》励 【   ？ (1)《重频、密频；—  【   (《。2，)结：构巨大需要大的【能量激励； ！。。  ？ ，  (？3)一激励点为某】阶感：兴趣模态的节—点 【B.0.《4，～B.0.7—。  结？构动力性能检测应】符合下列要求 】 《    (1)【设备要求动力检【测试验设备一般【包括：激振设备《、振动控《制设备、测量—和记录？仪器、数《据，处理设备体》积小、重量轻的激】振器可以减》小对被测系统的【。影响测试《量程应合适若量【程，。。设置：过大测试信》号过低信噪比将降低！；，反之若量《程设置过小则容【易，过载仪器的灵—敏度、分辨率若【不满足测《试要求？将导致错误的测试结！果甚至测试》无法实施 — ？    《 (2)测试要求试！验结构的模型—可参考国家》现行标准的》相关要求制作如【果激振点正好选在】结构某阶模态的节】点上则该阶模—态不能被激发—即使激振点在节【点，附近该阶模态的【。振，动信：号，也很弱如果激振【点正好落在某阶模】态的：峰，点附近则激振力能】有效激起该阶—模态但由于峰点的】振动幅度最大—可能：超出测量仪器量程范！围激振点的》。选取有两种方法根】据经验确定即—如果：结构有自由端激振点！宜选在？自由端附近；—如果结构对》。称不宜选在》结构对称《面上根？据试验确《定即在通过经验【初步：确定的基《础上可选定几—个激振点进》行激振试《验测量若干个—频响函数观》察由：哪，几，个激振点激励所【得到的？频响：函数不丢失重—要模：态则此点为最佳激】振点  ！  ： (3)数据处【理要：求时域法可以克服】频域法的一些缺陷】。特别是对大》型复：杂结构？受到风？、浪及大地脉—动，作用时在工作—中承受？的荷载很《难测量但响应信号】很容易测《得直接利用》响，应，。的时域信号进行参】数识别？无疑是很有意义的时！域法是将振动信【号直接进行识—别最基本《、最常用《的有Ibr》a，。hi：m时：域法、最小二—乘，复指数法(》L，SCE法)、多参】考点复指《数法(P《R，CE法？。)、：特征系统实现法(E！。RA法)和》时序分析法等 】 ？    《 时域法的主要【。优，点是可以只使—用实测响应信号无】须傅立叶《变换因而《可以：。利，用时域方法》。对连续工作的—设备：例如发？电机组、《大型化肥设备及化】。工，装置等进行“在线】”参数识别由于【时域法参数识—。别技术只需要响【。应的时域信号从【而减少了激励设【。。备大大节省了—测，试时间与费用—这，些，都是频？域法所不具有的优点！。当不使用脉》冲响应信号时缺【点也很明显由于【不，使用平均技术因而】分析信号中包含噪】声干扰？所识别的模态中除】系，统模态外还包括【噪声模态如何甄别】和剔除噪声模态一】直是时域《法，研究中的重》要课题 —  《   频域法可【分，为单模态识别法、多！模态识别《法、分区模态—综，合法、频域总体【识别法等《对，小阻尼？。且各阶模态耦合较小！的系统用单模态识】别法可达到》满意的识别精度而】对模态耦《合较大？的系统？必须：用多模态《识别法频域法的【最大优点是利用频】域平均技术最大【限度地抑制噪声【影响使模态定阶问】题容易解决但也存在！。以下不足功率泄露】、，频率混叠及离—线分析等《 —    在识别振动！模态参数时虽然【傅立叶？变换：能将信号的时域特征！和频域特征联—系起来分别从信号的！时域和频域观—察但由于信号的时域！波形中不包含任【何频域信息所以【不能把二《者有：机结合另外傅立叶谱！是信：号，的统计特性从其表达！式可看出《。它是整个时间域内】的积：分没：有局部分析信—号的功能完全不具备！时域信？息这：样在信号分》析中就面临时域【和，频域的局部化矛盾】 ：  》   由于对非线】性参数？需用迭代法识别因而！。分析：周期长又由于—必须使用《激励信号一般—需增加？复杂的激振》设备特别《。是，对大型？结构尽管《可采用多点激励技】术但有些情况—下仍难以实现有效】激振无法测得有效激！励和响应信号大【型海工结构》、超大建筑及—超大运？输等往往只能—得，到其自？然力或工作动力激励！下的响应信号 【 ， ：    》 ，小波分析《能，将时域和频域—结合起来描述观察信！号的时频联合特征构！成信：号的时频谱也称为时！频局部？。化方法？特别适用于》非稳定信号 【     】小波分析是傅—立叶分析方法的突】。破性进展是一种【新的时变信号—。时频：两维分析方法它与短！时傅立叶变》换的最大不同之处是！其分：。析精度？可变它是一种加时变！窗进行分析的方法】在时频相平面—的高频段具有—高的时间分》。。辨率和？低的频率分》辨率而在低频段具有！低的时间分辨率【和高的频率》分辨率这正符合低频！信号变？换缓慢而高频信号】变化迅速的》特点小波变换—比，。短时傅立叶变—换具有更好的时频】窗口特性《克服了傅立》叶变换中时频分辨】。率恒定的《弱，点因：此，它具有能在足够时间！分辨：率的前？提下分析信号的短】时高频成分、—又能：。在很好的频率—分辨率？下估计信号中的低】频的优点《但小波分析源—于傅立叶《。分析小波函数的存】在性证？明，依赖于傅立叶分【析因此它不可—能完全？取代傅？立叶分析本质上小】波变换仍是一种【线性：变换不能《用于处理《非线性问《题此外？小波变换分析的分】辨率仍有一定—的，极限这使得变换结】果在某些场合下失】去，了物理意义 —   【  H？HT分析与小波【分析：等，其他方法相比具有】以下特点 ！   ？  经？验模式分解》(EMD)能有效处！理非平？稳信号在《线性框架下H—HT谱与小》波谱具有相同的表】现特性但HH—T谱在时《域内的分辨率高于】小波谱 】 ，    《与，傅立叶谱《相，比从Hilbe【rt谱中不仅可【看出幅值而且可以】看出频率随时间【的变化情况这—是傅立叶谱》所不能反映的此外】对非平？稳的时程《曲，线傅立叶谱的分辨率！可能要低《一些而对H》ilber》t谱来说因》为可以结《合频率和时》间两个？坐标来分析容—易消除一《。。些干扰有利于—提高：检索信号的分辨率】 》    《 在克服边缘效应后！HHT？能较好地处》理短：时信：号 ：。 ？。。     —HHT能客观处【理一类非线性问题所！。。。得到的三《维谱形能准确—地用于？波，内调制机制从而反映！出系：统的非？线性变化特性—。小波分析《难以处理非线性问题！。  【。   EM》D能较好地分离强】间，歇，信号而且也是去除】高频噪声的最好方法！之一实际应用HHT！时必须克服边缘效应！可参考的结构动【力参：数识别方《法，及特点如表》4所示？ 表4】  结构动力—参数识别方法—及特点 《。。 ： — 《 ？ B.《0.8  动力【有限元模型的修正应！符合下列要求 ！ ，     (【1)由？。于大型土木结—构的复杂性建模过程！的各种近似》因素及不确定因【素或者在使》用过程中出现损【伤，。。使得该动力》有限元模型不可避】免，地含有误差因此【由动力有限元模【型预测的结构—。响应一般无法与【测量得到《的结构响应完全【一致需要通》。过获取的处于—安全使用状态下的】结构响应数据修正结！构的动？力有限元模型使【得修正后的动力【有，。。限元模型可以正【确预测结构响应由修！正的结构动力有限】元模型预《测的结构响》应将与测量》的结构响应一致【该，。修正的动力有限元模！型将：作为判别结构性能的！基准  ！   (2)—动力有限元模型【的修正？过程包括 —    【。 模型匹配使得测】量，的自由度与有限【。元模型的自由度相】互协调 ！    相关性指标！比，较分析频率与—量测频？率、模态与测量【。。。。模态的一致程度【以便决定是否需要模！型修：正 ？ ， ， ：    (》3)选？择修正参数修正参】数可：分，为下面几种类型【 ， ，。 ，     整体！系，统，矩阵的独立元素 】。     ！。描述整体《刚度矩阵中子—矩阵按比《例，变化的参数子矩阵】可以：是单元矩阵或描述】结构：某一有限部分的矩阵！   】  有限元模型的】物理参数(即材料】。特性或？几何特性)》    ！ (4)误差—定位确定有限—元模型？误，差发生的位》置  】  ： (5)修正方法修！正方法可《分为两？类一类是直接—修，改结构的总刚度矩】阵或总质量矩阵也】可以：是修改其中的某【。些系：数即所谓的直接修】正法；另一》类是选择一组—。修正系数如选择【结，。。构，的几何尺寸、材料】性质：、边界？条件以及连接刚度等！作为修正参数然后】通过修？正，改组参数的》方，式达到有限元—模型修正的目的【也称为迭《代法 — B？.0.9 》 结构损伤动—力识别应符》合下列要求 —   【  (？。1)结构退化—／，损伤识别系统分【为两个过程一是得】到修正的《。有限元？模型作为结》构退化损伤识别的基！准，；，二是根据《结构的动力响—应通过识《别算法判断结构【的，力学性？能 【    (2)【结构退化／损伤【识别方？。。法可：分为两类非破坏性】评估：方，法，、基于振《动特：性的结构破》坏识别？方法非破坏性评【估，方，法，主要应用于》。检测识别《结构部？件的局部破坏；基】。于振：动特性的结》构破坏识别方—法可以对结构整体的！力学性能给出定量评！价从而识别结构整体！力学性能的退化或】整体结构性》能，的损伤 】     (3)结！构退化／损伤—识别方法分为以【下四级分别》。称为a、b》。、c：、d级识别方法(】算法：)，  【   a级可—以识别已经发生的】损伤 【     》b级：可以识别已》经发生的损伤—并且：判断损？伤发生？的位置 】   ？  c级可以识别】已经发生的》损伤判断损》伤发生的位置同时】估计：损，伤的：程度 】。    d级—可以识？别，已经发？生的损伤判》。。。断，损伤发生《的位置估计损—伤的程度同时预测结！构的剩余寿》命  】   (4)a级】识别：方法可用《于结构频率变—化的：识别作为结构退化或！损伤的标志；b级】识别方法《可用于判断》结构是否存在退【化或损伤《及损伤发生的位【置但前提《条件是量测的振型需！十，分准确 ！    (5)【结构损伤识别方法主！要包：含破坏因子方—法、振型模态曲率方！法、振型《模态应变能》法，、柔度变化方—法、均匀《柔度模态曲率—变化：方，法、刚度变化方法等！考，虑到质量《矩阵：难以实际量测—宜选用破坏因子【方法、振型模—态曲率方法、振型】模态应变《。能法、刚度变化方法！ ： ，     【(6)？结构损伤识别方法包！括破坏因子识别方】法、振型模》。态曲率方法、柔度】变化：方法、均匀柔度【模态曲率变化方【法和刚度变化—方法  ！   1)破坏因子！识别方？法(Dama—ge：。 Index 【Me：thod)》 ？    — 考虑一个线—弹性梁有限元离散为！NE个单元》、N个自由度ψi】(，z)为结构》的，第i：个振型向量EI(】x)：记为梁？的弯曲刚度L记【为梁的长度定义【破，坏，因子如下 】 】    其》中[K？]结构刚度矩阵； ！ ， ？       【   ？ [M]结构质【量矩阵？；   ！     》   {《xi：}第i个位移—特征向量 —     】。结构有退化或损【。伤时特？征值问题可写为【 】 ： ，     》其中*结构退化或损！伤时的相《应量 》 ，     —对梁而言《。考，虑在点x处作用弯】矩M(x)在该【点处：的变形曲《率v″(x》)可：以写：为，。 】   —  其中E》I梁的弯曲刚度【； 》    》       【v″(x)变形曲率！可以用作损伤—因子 《 ，   》。  3)柔度—变，化方法(Cha【nge i》n Fl《ex：ibility【 Meth》od) —  《   结《构没有？退化或？损伤时柔度矩阵[F！]可以由《测量的结《构振型计算》如下 《 【 ，     其【。中{i}第i—个质量归一的—振型向量； 】 ？         ！ [Φ]振型矩【阵[：。。Φ]＝[{1}{2！}…{n}]—；  】 ，。      —  wi第i个振动！频率； 】。    《    《 ， ，。 [Ω？]，振型刚度矩阵—[Ω]？＝dia《g，[w21w22…w！2n]；《 《  ？     》    n》测，量或计算的模态【。个数：    ！ 同样？结构退化或损—伤时相应《的柔度矩阵》[F]可以由测【量的结构振》型计算如下 【 ？ 【    上式—为对向量的绝—对值运算理解为【对向量每个元素【分别：取绝对值可作为结】构退化或《损伤指标 》 《 ，   ？ 4)均《匀柔度模态曲率【变化方法(Chan！。ge in》 ，unif《orm f》lexib》ilit《y， shape 【curvatu【re m《e，thod)》  【   结《构没有退化或—损伤时柔度矩—阵[F]可以由测】量的结构振型计算如！下 — 《 ？    同样—结构有退化或损【伤，时柔度矩阵可以【。由测量的结》构振型？计算如下 】  ！   其中》*结构退化》或损伤时的相—应量 ？。 》 ，  ： 在所有的自由度】上作：用单位载《荷此时的结构位移】。称为：。均匀：柔度矩阵 — ，     【[△]可作》为结构退化》或损伤指标》。 《 【     5)刚】度变化方《法(：Change i】n st《iffness m！ethod) 】     】不考虑结构阻尼【结构没有退化或损伤！时结构特征值—问题可写为 ！ ？ 《 ，    《其中[K]结—构，刚度矩阵《。； 《    —    《。   [《M]结构《质量矩阵《； 》 ：    《      [Φ]！振型矩阵《[Φ：]＝[{1}—{，。2}…{n}]；】 ？ ？   ？     》  {i}第i个质！量归：一的振？型向量；《 ？ ：      —     w—i，第i个振动频率； ！ ？     —   ？  ： [：。Ω，]振型刚《。度矩阵[《Ω]＝？diag[》w21？w22…w2n]；！ ，   【       【 n测？。量或计算的》模态：个数 】。    《当结构发生》退化或损《伤，时假定[K]—。及，[M]的摄动量为】[△Kd]及[△M！d，]结构特《征值问题可写—为 【   】  其？中*结构退化或损】。伤时的相应量 【     ！预测：结构退化或损伤可】先不：考虑质？量矩阵的变化下面】的表达？式可：作为结构退化—或损伤的指》标 ： 》 —    结构—退化或损伤》前后的刚度》矩阵可由测量的结构！振型计算得到— 】