泄流結(jié)構損傷診斷的數(shù)據(jù)級與特征級融合方法研究.pdf

1、近年來，高水頭、大流量的水工泄流結(jié)構的安全問題在水利界受到廣泛關注。在泄流結(jié)構服役過程中，其長期受到水流荷載作用，隨之誘發(fā)的振動問題導致結(jié)構出現(xiàn)不同程度的病害或損傷，情況嚴重的甚至影響水利樞紐的正常運行。基于多源信息融合技術的泄流結(jié)構性態(tài)監(jiān)測與損傷識別體系的建立，不僅能夠全面系統(tǒng)地監(jiān)測泄流結(jié)構的災變演化，更有利于保障大壩的安全運行。在基于信息融合技術的水工泄流結(jié)構損傷診斷領域，數(shù)據(jù)級融合是將多個同類型傳感器的振動響應信號，按一定準則，融

2、合為一個更加全面、準確反映結(jié)構動力特性（頻率）的信號，為泄流結(jié)構損傷敏感特征量的提取奠定基礎；特征級融主要針對結(jié)構多個不同類型的損傷敏感特征量，在特征級層面進行融合，獲得對同一損傷的一致性描述，實現(xiàn)對泄流結(jié)構實際健康狀態(tài)的評估。目前有關泄流結(jié)構損傷診斷的信息融合方法研究不多，為此，本文主要開展以下兩個方面的研究工作：
　?。ㄒ唬┬沽鹘Y(jié)構多傳感器振動信號的數(shù)據(jù)級信息融合方法研究。針對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)級融合方法對振動響應信號相似度要求高，且具

3、有融合系數(shù)固定的缺陷，以及在高拱壩結(jié)構泄洪振動測試中，傳感器測試精度受環(huán)境噪聲及測點布置影響等問題，本文提出了基于改進方差貢獻率的高拱壩多傳感器振動響應數(shù)據(jù)級融合方法，該方法通過定義各測點不同時刻信號相對于該測點信號振動總能量的百分比進行修正，使各測點的融合系數(shù)在動態(tài)分配時保持在同一能量水平。并結(jié)合某拱壩數(shù)值模擬試驗和二灘高拱壩原型工程實例，驗證了該算法在實際工程中的可行性；與相關函數(shù)的融合算法進行對比分析，該方法在高拱壩振動測試的信息

4、提取上有明顯的優(yōu)勢，且具有更好的動態(tài)融合性和適用性。
　?。ǘ┬沽鹘Y(jié)構損傷診斷的特征級信息融合方法研究。以水工弧形閘門主框架結(jié)構為研究對象，采用基于柔度靈敏度動力損傷識別方法，分別對其單位置、非對稱位置和對稱位置單元三種損傷工況進行識別，發(fā)現(xiàn)該方法在識別對稱結(jié)構非對稱位置單元損傷情況下，存在單元誤判和損傷程度識別偏差較大的缺陷；采用基于應變改變率的靜力損傷識別方法，其損傷程度的識別效果依舊不好。本文分別利用D-S證據(jù)理論、Bay