基于小波包能量比的桥梁损伤识别

发布时间：2020-03-12 07:28

【摘要】：桥梁结构在其服役期间不可避免地会发生损伤,为了有效检测出损伤、采取相应的措施保证桥梁结构的正常运营,结构损伤识别技术在土木工程尤其是桥梁工程领域得到了越来越广泛的应用。结构损伤识别技术能对桥梁进行损伤定位、判断损伤程度并估计其剩余寿命,对于保障人民的生命财产安全和经济安全具有重大意义,因此进行这方面的研究有着很重要的现实意义。论文主要进行了以下几方面的工作:1.介绍了论文的选题背景,对国内外结构损伤识别现状进行了综述,并着重介绍小波分析在土木工程结构损伤识别中的应用,由此引出研究内容及目标。2.简要介绍了小波分析的概念和思路,在小波变换的基础上引出了小波包变换的概念和方法,指出小波包能同时对信号的低频和高频部分进行细分,大大提高了其时频分辨率,并阐述了小波包分解对结构损伤的敏感性。介绍了小波包能量构造,为后文损伤指标的拟定提供了基础。基于小波包能量构造了小波包能量比变化率(D_er)为损伤指标,给出了小波包分析中小波基函数的必备条件以及常用小波基的性质,同时将通信学中的信息熵作为代价函数,给出了最优小波基和分解层次的选取方法。3.以一简支梁数值模型为分析对象,阐释了损伤指标法的具体运用,并分析对比了D_er指标与传统指标的识别效果。首先通过动力试验得到简支梁各测点的加速度响应值。基于信息熵选出了最优小波基和合适的分解层次,并将其应用于简支梁的损伤定位中。将各工况下各节点的损伤指标值结合单边置信限,对比分析得出D_er指标具有更好的识别效果。介绍了损伤程度包络线和包络区间的概念,提出了一种基于数值模型的损伤程度判断方法。再以一索塔结构的试验模型为例,基于小波包能量比变化率对其进行损伤定位,验证了损伤指标法的可行性和适用性,并通过数值模型和试验模型判断出了损伤程度。4.对一座曲线斜拉模型桥的主梁进行损伤试验,对主梁各测点获得的加速度信号进行小波包分解并构造D_er指标,从识别结果中解释了该指标法应用于斜拉桥结构时的缺陷和不足,分析该指标的适用性。最后,对本论文的主要工作进行了概括总结,探讨了其中的问题和不足,并对仍需深入研究的部分进行了展望。
【图文】：

为了更直观展示损伤情况，在简支梁模型中将损伤单元以阴影部分表示，其逡逑中３号单元位于支座附近，１０号单元位于跨中位置，１５号单元位于四分点位置，逡逑如图３－３所示：逡逑ｍｍ逡逑（ａ）逦ＳＯ损伤工况逡逑ｌｌｉＭＭｌＭＭＭＭＭｌｌ逡逑＾／Ｖ逦６逡逑＼＼＼＼＼＼＼＼＼ｗ逦ｍｍ＼逡逑（ｂ）逦ＳＩ损伤工况逡逑逦逦逦逦逦邋＇逡逑

结构发生损伤后，由于损伤位置的刚度下降导致该处的动力响应值也发生了逡逑一定程度的变化。以１号传感器为例，完好工况ＳＯ和损伤工况Ｓ１时所采集到的逡逑加速度响应信号如图３－４所示：逡逑４邋－逦－逡逑｜｜｜＾＾逡逑＿５邋逦｜逦｜逦｜逦｜逦｜逦１逦｜逦Ｉ逦Ｉ逦逡逑Ｏ逦２逦４逦６逦８逦１０逦１２逦１４逦１６逦１８逦２０逡逑时间（ｓ＞逡逑（ａ）Ｓ０工况逡逑
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U446

【参考文献】

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1 马立元;郭俊龙;李永军;王天辉;;基于模态应变能曲率差的结构损伤识别方法[J];海军工程大学学报;2015年06期

2 朱劲松;孙雅丹;;基于小波包能量的桥梁损伤识别指标[J];振动.测试与诊断;2015年04期

3 余竹;夏禾;殷永高;孙敦华;;基于小波变换与Lipschitz指数的桥梁损伤识别研究[J];振动与冲击;2015年14期

4 孙增寿;张耀;王希东;;基于运营环境和提升小波变换的桥梁损伤检测研究[J];防灾减灾工程学报;2014年06期

5 范哲;冯新;周晶;;基于小波传递性函数的结构损伤识别研究[J];地震工程与工程振动;2014年05期

6 熊江东;陈晓华;毛月雯;;论交通对经济的影响[J];公路交通科技(应用技术版);2013年12期

7 王延伟;宋旭坤;温瑞智;丰彪;;智能优化算法在结构损伤识别中的应用[J];世界地震工程;2011年04期

8 吴森;韦灼彬;;基于小波包能量谱和因子分析的结构损伤识别方法[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2011年05期

9 任宜春;张杰峰;刘哲峰;;钢筋混凝土梁损伤的小波包识别方法[J];振动.测试与诊断;2011年05期

10 罗永;李建平;成礼智;杨凯;;小波包变换及代价函数设计综述[J];数学理论与应用;2011年03期

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1 孙磊;小波分析在桥梁健康监测中的应用研究[D];长安大学;2012年

2 唐小兵;结构损伤识别及数值模拟[D];武汉理工大学;2004年

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2 商开然;基于离散小波变换的桥梁损伤识别方法研究[D];天津大学;2014年

3 孙良;基于分形理论和小波分析的桥梁结构损伤识别研究[D];天津大学;2014年

4 赵世英;基于模式识别的斜拉桥主梁损伤识别研究[D];石家庄铁道大学;2013年

5 相林杰;基于小波分析的桥梁结构损伤识别方法研究[D];天津大学;2013年

6 朱利颖;基于小波分析能量变化率的斜拉桥损伤识别研究[D];郑州大学;2013年

7 肖小文;小波能量法损伤识别研究[D];中南大学;2012年

8 陈颜;斜拉索病害机理分析及其拉索损伤对结构的影响研究[D];广西工学院;2011年

9 熊涛;混凝土斜拉桥易损性分析[D];西南交通大学;2009年

10 孙卫泉;基于支持向量机的梁桥损伤识别[D];西南交通大学;2008年

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本文编号：2586496