结构振动信号处理和特征参数提取是结构健康监测数据科学研究的热点研究问题之一。特别是结构振动信号的瞬时特征,是进行结构参数识别和损伤识别的重要指标,对于评估结构状况具有十分重要的作用。论文为对结构振动信号进行有效分解并获得分解后振动响应的时频特征,基于解析模式分解提出了扩展离散解析模式分解。基于扩展离散解析模式分解,提出了截止频率选取的优化方法,即用自回归功率谱代替传统的傅里叶谱选取截止频率。同时为了提供一个方便、快捷和便于工程实际应用的土木工程结构振动信号处理工具,论文基于MATLAB开发了结构振动信号处理软件Structural dynamic response analysis(SDRA)。最后,以吉安赣江公路大桥为工程实例,利用开发的软件和结构振动信号处理方法,识别了大桥的模态参数。论文的主要工作如下:1.基于解析模式分解提出了适用于离散信号的扩展离散解析模式分解,给出了离散信号解析模式分解的频响函数特征,在此基础上,提出了离散信号分解的两步以及四步分解法。并利用合成的数字信号验证两步和四步扩展解析模式分解的有效性。2.为了对离散解析模式分解的截止频率进行自动化优化选取,提出用自回归功率谱代替传统的傅里叶谱选取截止频率的方法。特别是对于受到噪声影响或者具有密集频率成分的信号,自回归功率谱能有效的选取扩展离散解析模式分解的截止频率。3.论文基于MATLAB平台开发了土木工程结构振动响应处理软件SDRA。介绍了软件界面、菜单键的编制以及软件的具体功能。SDRA可以对输入的振动信号进行傅里叶谱、自回归谱分析,在谱分析的基础上,可以选取解析模式分解所需的截止频率,并对信号进行解析模式分解。对提取的单一频率信号分量,可以利用希尔伯特变换获得信号的瞬时幅值和瞬时频率,基于此可以进一步获得基于解析模式分解的信号时频分析谱。4.论文最后以吉安赣江公路大桥为工程实例,利用大桥环境振动加速度实验数据,利用自回归功率谱找出了信号分解的截止频率;进而利用解析模式分解获得了大桥的前两阶振动响应,并识别出了大桥的前两阶振型。