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土木工程结构环境振动试验设备简单、不干扰运行,一直以来都是模态参数识别领域的研究热点。但由于环境激励幅值小、随机性强,在理想的白噪声激励假定下,识别结果能否满足工程精度要求也受到了较多讨论。论文对频域峰值法(PP)、频域分解法(FDD)、 PolyMAX方法和时域随机子空间识别(SSI)四种环境振动模态参数识别方法的理论、算法和计算机实现进行研究。以实验室中简支梁环境激励试验和实桥环境振动试验为对象,并采用有限元方法,计算得到相应的模态参数。通过特征频率、阻尼比、振型识别结果的比对,对各方法特点、适用范围、识别精度进行对比分析,并对不同的识别方法做出评价。论文的主要研究工作和结论包括：1、自行编程实现了峰值法、频域分解法,PolyMAX法和数据驱动随机子空间识别四种环境振动模态参数识别方法,并以实验室简支梁环境振动试验进行了模态参数的识别,验证了相应的方法。2、分别以板壳单元与梁单元建立主梁、桥塔模型,同时以弹簧单元模拟支座刚度,建立了常德市白马湖公园虹桥的有限元模型。梁单元与板壳单元的综合运用,使得在保证模型精度的基础上,最大化节省了计算时间。结果表明,精细化的空间有限元模型可以提供较为准确的理论模态信息,这对于指导现场环境振动试验参考点与测点的布置、为实测数据提供参照以确定系统真实模态均具有重要的价值。3、常德市白马湖公园虹桥现场环境振动试验模态参数识别结果表明,峰值法、频域分解法、PolyMAX和随机子空间识别方法均可用于实桥的环境振动模态参数识别,各有优缺点。总体而言,模态频率识别结果最为稳定,且与有限元计算较为吻合。以稳定图为基础的识别方法,在稳定点少的模态处,各方法阻尼比识别结果离散性有所增大。振型识别质量和信噪比、振型强弱、算法精度有关,当某种方法中振型难以确定时,可参考有限元和其余方法求解结果作出最终决选。4、各种方法均可能存在丢失模态或虚假模态的情况,可用稳定图作为确定结构真实模态的补充手段。本质上讲,环境振动模态参数识别是输入未知的模态参数识别方法,较传统的基于输入和输出的模态参数识别,由于输入未知,已知信息少,理论上具有先天的不足。因此,环境振动模态参数识别,应采用两种或两种以上独立的方法进行模态参数识别,确保不丢失模态和模态参数识别的正确性。