固有频率与振型统称为自振特性,是振型叠加法计算重力坝动力响应的关键,也是评价重力坝抗震性能的重要指标之一。所谓模态参数是指结构的固有频率、阻尼比和振型,由于实测地震加速度记录是重力坝在实际运行状态下的动力响应,利用地震记录识别的模态参数能够真实地反映库水-重力坝-地基系统的自振特性。同时,受地基边界条件的影响,常规有限元模型计算的自振特性受坝体弹性模量、地基范围等参数的影响较大,可信度不高。因此,以基于加速度振动响应信号的模态参数识别结果为依据,研究重力坝-地基系统的有限元自振特性计算具有重要意义。论文的主要工作及研究结论如下:1)阐述了自振频率、振型系数在混凝土重力坝动力分析中的重要作用和目前常用的几种计算库水-重力坝-地基系统自振特性的方法。同时,对水工结构中基于振动响应信号的模态参数识别方法进行了综述,并提出自振特性计算中存在的问题。2)针对实测地震加速度记录的特点,从频域和时域两个方面对重力坝的模态参数识别方法进行研究。首先,引入互功率谱密度函数对峰值法进行改进,提出识别结构振型系数的方法。然后,探究了随机减量技术对加速度振动响应信号的适用性问题,并采用整体最小二乘法改进了时域ITD法,提高了模态参数的识别精度。最后,根据上述理论编制MATLAB程序并通过算例验证其可靠性,在无输入激励信号的情况下实现了结构的模态参数识别。3)根据重力坝自振特性计算的特点,详细介绍了无阻尼自由振动方程、无厚度Goodman单元模拟的粘弹性人工边界、库水有限元网格和求解自振特性的“直接滤频法”,建立了库水-重力坝-地基系统的有限元模型。采用FORTRAN语言编制了三维有限元程序D.F计算重力坝的自振特性,并通过实际工程应用讨论了库水、地基对重力坝自振频率的影响。4)选取水口电站重力坝的19th坝段为研究对象,以频谱分析、功率谱峰值法和随机减量+时域ITD法确定的自振频率和振型系数为依据,对重力坝有限元模型的自振特性计算进行研究。在不计地基质量的情况下,考虑横河向地基弹性作用的重力坝三维模型计算的自振频率与功率谱峰值点相对应,且振型系数与模态参数识别结果相符,表明该模型能够反映重力坝在地震作用下的抗震特性。此外,根据自振频率随坝体弹性模量的变化规律,得出坝体混凝土浇筑质量优于设计值的结论。