PCA在环境影响下结构损伤识别中的应用

发布时间：2020-07-25 16:55

【摘要】：桥梁结构的正常运营关系到人们生命和财产的安全。早期发现结构损伤和退化能最大化地延长桥梁使用寿命并降低其全寿命周期成本,确保结构安全和可靠。因此,在役桥梁进行健康监测势在必行。目前的桥梁健康监测系统中,大都安装传感器以采集结构响应信号,从中提取结构损伤的敏感特征量,建立相应指标,判别结构损伤状况。但在实际工程中,环境因素(温度,湿度,噪声等)也像结构损伤一样引起结构振动特性发生变化,进而影响结构损伤识别精度。因此如何在环境因素影响下精确识别结构损伤状况是本课题的研究内容。论文的主要研究工作如下。(1)阐述了论文研究的背景和意义,总结了结构损伤识别的国内外研究现状,并且论述了一些损伤识别方法在现阶段的不足之处。(2)采用数值模拟方法研究了环境温度与损伤对结构模态的影响,得出如下结论:温度对结构的影响远大于损伤的影响,且模态参数对结构损伤不敏感,需求一种新的损伤识别指标。(3)采用小波包分解处理结构响应信号得到小波包能量谱,建立损伤指标,识别损伤。研究表明,小波包方法能够有效识别结构损伤状况。(4)采用小波包能量谱结合PCA算法剔除环境因素对结构的影响,进而识别结构损伤。结果显示,该方法能有效的剔除环境因素影响,使得结构损伤识别精度大幅度提高。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U446
【图文】：

圣水,韩国

不可忽视的影响。比如最常见的有突发性的地震、风化腐蚀等，使得混凝土剥落老化，钢筋受到氧化腐蚀，甚至有时候降低了桥梁结构的整体的力学性能。如果对桥梁的健康监测工作疏忽，造成没有及时发现桥梁结构的损伤，这会使得桥梁结构的损伤不断的恶化，甚至会影响桥梁的正常的服役时间，严重的时候甚至会导致灾难性的事故发生，这不但会影响我国社会的稳定进步[2]，甚至会给人民的财产和生命安全都造成无法挽回的损失。二十世纪以来，国内外发生许多重大的桥梁坍塌事故。1980 年 5 月份，美国佛罗里达州坦帕湾大桥在遭受暴风雨袭击的同时被过往的船只撞击，发生了坍塌事故，据统计这次事故造成的遇难人数达到 35 人。1994 年 10 月份，韩国首尔的圣水大桥坍塌，由于事故发生在上班高峰期直接导致了 31 人遇难；2001 年 3 月，位于葡萄牙北部的一座大桥发生坍塌事故，一辆大型客车坠入河中，事故导致了将近 60 人遇难；2003 年 8 月份，坐落在印度达曼的一座大型桥梁发生了坍塌，桥上的车辆坠入河中，事故导致 25 人丧生，其中包括了 23 名未成年人；2006 年 12 月，印度一座旧桥由于服役时间过长不堪重负发生了坍塌，这次坍塌造成 33 人遇难，几十人受伤。图 1-1、1-2 展示了国外的桥梁安全事故：

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苏州科技大学硕士论文第一章绪论桥发生了垮塌事故，这次事故直接造成 600 余万元的损失，遇难人数达到 40 人，还有 14 人受到重伤；1999 年 7 月，位于甘肃岷县的一座铁索桥突然发生坍塌，桥上的行人都落入水中，其中包括 18 人遇难；2011 年 7 月，福建省的武夷公馆大桥坍塌，一辆大巴坠入桥下，1 人遇难。图 1-3、1-4 展示的是国内桥梁安全事故：

【参考文献】