一荷载识别积分方程算法及实验研究的目的和意义（国内外的研究现状分析）

1.1荷载识别的目的

大量的结构失效事故表明，对荷载的理论和实验研究不能全面反映真实的外荷载特性，结构实际经历的外荷载可能超出结构设计的荷载标准，荷载标准存在一定的不合理性，需要对荷载标准进行更新和修正。准确获取结构在真实服役环境下受到的外荷载，为荷载标准的更新和修正提供科学的原始数据。结构设计除应考虑静荷载外，更需考虑动荷载的影响，动荷载是引起结构失效的主因。荷载标准直接影响结构的可靠性和安全性。其次，测量荷载的传感器需和传递介质直接接触，其工作环境可能处于酸、碱、盐、高温高压等作用下，这对荷载测试设备的耐久性和可靠性提出了更高要求。更重要的荷载在结构设计，结构动力优化以及结构正常运营过程中起着至关重要的作用。

1.2荷载识别积分方程法的意义

1.2.1荷载识别积分方程法的内容

用虚功原理将动力微分方程转化为与之等效的积分方程，通过分部积分，建立了真实力在虚位移上做的功和虚力在实位移上做的功之间的函数关系，该函数关系不包含结构加速度响应，减少了方程中结构响应类型，相应的减少了对测试手段的要求以及测试费用和时间。用移动最小二乘法对荷载和结构位移响应及速度响应进行拟合，可以得到关于位移系数及荷载系数的线性方程组。对于方程的求解，可以采用直接求解法，但由于噪声影响，线性方程组的系数矩阵可能病态或条件数不好，因此，采用了优化的方法来求解方程组的解。优化的方法不需要对矩阵求逆，一定程度上可以改善求解稳定性。

1.2.2荷载识别积分方法的特点

基于动力响应的动力优化是一种更为有效的结构动力优化设计方法，可以全面反映动荷载的特性，但需要知道结构受到的外荷载。基于动力特性的动力优化是以动荷载的频谱特征为依据，为避免结构产生共振，结构的固有频率应远离外荷载频率，但荷载的频谱特征不能反映动荷载幅值在时域的分布和持时特征。

1.2.3结论

结构在正常服役过程中，实时监测或识别外荷载，可以对结构在正常运营过程中出现的异常进行诊断和预防，从而延长结构的使用寿命，也可以对结构灾害的发生提前预警，减小灾害带来的影响和损失。尤其对于超大型工程结构，其技术复合度高，风险性大，因此对结构健康监测更加重要。