在桥梁振动分析与抗震设计中,结构的动力特性显示出越来越重要的作用,动力特性识别作为动力特性分析的重要方法,得到越来越广泛的应用。桥梁结构具有一定的特殊性和复杂性,由于环境激励下的模态识别方法仅通过响应数据识别模态,无需人为激励,节省人工和设备,不易造成结构损伤,能识别由于环境激励引起的动力特性的变化,在桥梁分析中得到应用广泛,特征系统实现算法是环境激励下动力特性识别的有效方法之一,其研究具有重要的理论和工程应用价值。首先,本文介绍了模态分析的基本理论,动力特性识别方法的发展历程。用SAP2000对试验用的工字型钢梁进行了模态分析,得到前三阶振型及频率值,为后面的动力试验研究提供理论依据。接着,从可控性和可观性理论出发,结合振动的有关知识,从理论上得到了特征系统实现算法的实现步骤。特征实现算法移植了控制理论中的最小实现原理,利用脉冲响应或者自由衰减响应数据构造Hankel矩阵,运用奇异值分解得到系统的最小实现,通过奇异值截断舍弃较小的噪声成分较多的奇异值,然后对系统矩阵进行特征值分解,得到结构的动力特性参数,利用模态精度指标剔除虚假模态。然后,用一根6 m长的工字型钢梁进行桥梁动力试验研究,动荷载由带砝码的小车来施加,试验中采用动态数据采集与分析系统。根据特征实现算法理论编制计算机语言程序进行模态识别,用模态幅值相干系数,扩展的模态幅值相干系数,模态相位共线性系数来剔除虚假模态。将识别结果与SAP2000计算结果,以及传统加速度信号频谱分析的结果进行对比。从特征实现算法对工字型钢梁的识别过程可以看到,特征系统实现算法具有较好的识别精度和抗噪性能,它仅通过结构的响应数据就可以进行动力特性识别,具有广阔的工程应用前景。