基于车致振动和提升小波的梁式桥损伤识别研究

发布时间：2020-01-25 08:11

【摘要】：由于传统的损伤检测方法需要人工激励、阻断交通、布置大量传感器等弊端，使得传统损伤识别方法不能广泛应用于实际桥梁工程。为克服这些弊端，本文采用车辆作为激励力，利用桥梁结构一点的加速度响应，在提升小波理论的基础上，提出了基于提升小波的桥梁结构损伤指标和识别方法，该类方法具有较高的便捷性和适用性。主要内容包括以下几个方面： 1.系统概括并分析了基于车致振动的桥梁结构损伤识别方法。根据国内外最新研究成果，将基于车致振动的桥梁损伤检测方法分为三类：直接利用桥梁结构振动响应的损伤检测，间接利用车辆振动响应的损伤检测，以及综合利用车辆和桥梁结构振动响应的损伤检测方法；并对各种方法的基本原理及工程适用性进行了详细论述和评价。 2.详细阐述了小波变换和提升小波的基本原理，并分析了他们的优缺点；讨论了小波分析在信号处理中的应用及小波基函数的选择。 3.根据损伤桥梁在车辆荷载作用下的动力响应特点，在提升小波变换理论和方法基础上，提出了利用桥梁在运营荷载作用下加速度响应对损伤进行识别的方法。首先采集桥梁在行车荷载作用下的加速度响应信号，然后对加速度响应信号进行提升小波变换，分别利用加速度响应信号、加速度响应信号差提升小波变换系数空间变化的峰值识别损伤位置，并讨论了行车速度、损伤程度、损伤位置和测量噪声对桥梁结构损伤识别效果的影响。 4.将提升小波变换理论分别与互熵和相关函数理论结合起来构造出提升小波能谱互熵和提升小波互异系数两类损伤指标，并采用数值算例对损伤指标进行验证，结果表明：提升小波能谱互熵和提升小波互异系数损伤指标能及时发现损伤的出现，并能够确定桥梁结构的损伤位置，同时提升小波互异系数在一定程度上也能表征损伤程度的大小，最后分析了测量噪声对损伤指标的影响。
【图文】：

桥梁,新闻资料,交通运输部门,山东沂源

随着我国经济的飞速发展，交通运输事业得到了大力发展。加强交通运输事业的建设是构建现代综合运输体系的必经之路，是建设经济文化强国的重要内容；而桥梁基础设施的建设是对交通运输事业发展的补充和完善。由我国交通运输部门 2012 年的统计文件《公报》公布的可知，我国公路桥梁达 71.34 万座、3662.78 万米。其中，特大桥梁 2688 座、468.86 万米，大桥 61735 座、1518.16万米[1]。随着桥梁建设的不断增多及众多桥梁的超期和超载服役，桥梁事故发生频繁，给我国人民造成了巨大的经济损失和人员伤亡，敲响了桥梁健康监测的警钟。2013 年 2 月，河南渑池县义昌大桥被炸坍塌，造成了 13 人死亡，另有 11人受伤（如图 1.1）；2013 年 4 月，山东沂源县一座大桥发生坍塌，致使 3 辆车坠落，1 人死亡，1 人受伤（图 1.2）；2013 年 7 月，四川江油市老青莲大桥被冲垮，事故造成 6 人失踪（图 1.3）；当月，四川川西大桥发生垮塌，将其下方的天然气管道拦腰切断（图 1.4）。根据最近新闻资料，表 1.1 列出了我国近十年的桥梁事故的统计数据[2]。

沂源县

随着我国经济的飞速发展，交通运输事业得到了大力发展。加强交通运输事业的建设是构建现代综合运输体系的必经之路，是建设经济文化强国的重要内容；而桥梁基础设施的建设是对交通运输事业发展的补充和完善。由我国交通运输部门 2012 年的统计文件《公报》公布的可知，我国公路桥梁达 71.34 万座、3662.78 万米。其中，特大桥梁 2688 座、468.86 万米，大桥 61735 座、1518.16万米[1]。随着桥梁建设的不断增多及众多桥梁的超期和超载服役，桥梁事故发生频繁，给我国人民造成了巨大的经济损失和人员伤亡，敲响了桥梁健康监测的警钟。2013 年 2 月，河南渑池县义昌大桥被炸坍塌，造成了 13 人死亡，，另有 11人受伤（如图 1.1）；2013 年 4 月，山东沂源县一座大桥发生坍塌，致使 3 辆车坠落，1 人死亡，1 人受伤（图 1.2）；2013 年 7 月，四川江油市老青莲大桥被冲垮，事故造成 6 人失踪（图 1.3）；当月，四川川西大桥发生垮塌，将其下方的天然气管道拦腰切断（图 1.4）。根据最近新闻资料，表 1.1 列出了我国近十年的桥梁事故的统计数据[2]。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U441.3;U446

【参考文献】