基于多通道卡尔曼滤波方法的砖砌体墙基本频率识别

来源：上海理工大学学报杂志2023年第5期北京时间：

作者：谢良海，彭斌，单祎莹，王卓琳，任赟昊

单位：上海理工大学 环境与建筑学院，上海 200093,上海理工大学 环境与建筑学院，上海 200093,上海理工大学 环境与建筑学院，上海 200093,上海市建筑科学研究院 上海市工程结构安全重点实验室，上海 200032,上海理工大学 环境与建筑学院，上海 200093

摘要：基本频率是评定砖砌体墙安全性的重要指标。为在识别砖砌体墙的基本频率时有效降低噪声干扰，设计了多通道的动力测试方案，并将卡尔曼滤波与奇异值分解相结合进行降噪处理。首先，通过伪静力试验获取砖砌体墙不同的损伤状态，并在环境激励下获取墙体在对应损伤状态下多个位置的加速度响应记录。然后，分别针对单一位置的加速度响应记录，采用KF方法引入墙体的物理参数进行降噪处理，进而识别墙体的基本频率。最后，采用奇异值分解综合利用所有降噪处理后的加速度响应记录，再识别墙体的基本频率。识别结果符合基本频率因损伤而降低的规律，能定量表示降低砂浆强度、增加开洞率和增加高宽比时基本频率的变化以及墙体损伤发展的过程。研究表明：采用卡尔曼滤波方法能够利用对墙体物理参数的合理先验判断有效降低噪声影响，较准确识别墙体的基本频率；在此基础上，结合奇异值分解能够综合利用多个加速度响应记录中的有用信息，提高基本频率的识别效果。

关键词：砖砌体墙;基本频率;卡尔曼滤波;奇异值分解;环境激励

基金资助：国家自然科学基金资助项目（51978401）；工程结构性能演化与控制教育部重点实验室开放课题（2019-KF5）；上海市工程结构安全重点实验室开放课题（2019-KF07）