电子论文基于结构响应测量的结构参数估计.doc

基于结构响应测量的结构参数估计 王人鹏1,，姚连璧2, 孟晓林3 (1.同济大学, 建筑工程系，上海200092; 2. 同济大学，测量与国土信息工程系, 上海200092; 3. 诺丁汉大学, 测量工程与大地测量研究所，诺丁汉NG7 2RD，英国) 摘要：对由GPS系统在线监测获取的结构响应数据，进行了分析计算，给出了结构响应的空间分布及与空间位移分布相关联的谱分布，初步分析了结构响应的空间分布及谱分布所隐含的结构性能特征及结构性能变化的可能趋势。研究表明，结构响应的统计分析及谱分析是揭示隐含的结构动力性能特征的可行方法，可以作为估计结构性能差异的指标之一。 关键词：结构响应，时间序列，统计分析，谱分析 Estimation of structural parameters based structural response measured by Global Positioning System Abstract For data of all 12 monitoring station sites obtained during field data acquisition by the real-time kinematic Global Positioning System (RTK GPS) in structural health monitoring (SHM) system of the Nanpu Bridge in Shanghai, volume of statistical computations have been finished. The spatial distributions and related spectrum estimations for some monitoring station sites are present. The characteristics of structural performance and tendency of difference of structural performance that implied by the coordinate time series of response have been analyzed. The research indicated that statistical and spectrum analysis of response is a feasible method that may reveal the characters of structural response and statistical characters of structural response may be considered as index for estimation of difference of structural performance. Key words: Response of structures, Time series, Statistical analysis, Spectrum analysis 引言 在南浦大桥在线观测试验中，通过GPS接收机得到的观测信号，经过专门的处理分析计算，可以得到测点的空间位置，即桥梁坐标系下测点的坐标时间序列。这些响应数据是实现结构安全评估的基础数据，隐含着丰富的结构性能信息。从这些响应信息中推测可靠的结构性能参数及结构性能变化规律，是构成结构健康检测的一项重要基础研究内容【1-2】。通过大量分析计算，文中给出了结构响应的空间分布及与空间位移分布相关联的谱分布，初步分析了结构响应的空间分布及谱分布所隐含的结构性能特征及结构性能变化的可能趋势。 1测点时间序列及结构响应的空间分布模型 在南浦大桥连续在线观测试验中，采样间隔为0.1s，通过大量数据处理工作，得到了12个测点在桥梁坐标系下所有观测时间段的三维坐标值。为节省篇幅，本文只给出2006年9月26日的三个时段：第一时段为上午9：00～11：00，第二时段为下午16：00～18：00，第三时段为夜晚23：00～1：00（次日凌晨），时间长度为6h的12个测点的时间序列的部分计算分析结果。接收机的位置及编号如图1所示。总共14台仪器，其中，3台Leica SR530 接收机，1台位于基准站2（ref2），另外2台置于3号和4号点；1台Trimble5700接收机,位于基准站1（ref1）；4台Thales Z-max.接收机，分别位于1，2，8，9号点；6台Ashtech Z-xtreme接收机，分别位于5，6，7，10，11，12号点。 图1 GPS接收机位置分布图 Fig. 1 Arr