基于小波分析的拱橋損傷識(shí)別研究.pdf

1、拱橋在世界各國(guó)都有著悠久的歷史,是最早廣泛使用的橋型之一,它具有跨度大,耐久性好,外形美觀等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際工程應(yīng)用中往往由于設(shè)計(jì)、施工、不恰當(dāng)使用和自然災(zāi)害等一些原因,使拱橋出現(xiàn)局部剛度下降、老化、裂縫等損傷。這些損傷會(huì)給拱橋的安全性造成很大的威脅,同時(shí)也給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全埋下隱患,因此及時(shí)獲取拱橋的損傷信息尤為重要。近年來(lái),國(guó)際上發(fā)展起來(lái)了一種時(shí)-頻分析方法——小波分析法,它對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的敏感度很高,具有良好的時(shí)頻局部化特征與多分辨率能力

2、,可將實(shí)際結(jié)構(gòu)中存在的非平穩(wěn)、有局部斷點(diǎn)的信號(hào)分解為不同尺度上的分量,在得到的小波系數(shù)圖中直接顯示結(jié)構(gòu)的損傷位置。因此采用小波分析理論研究拱橋損傷識(shí)別的方法,具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文運(yùn)用小波分析理論,建立了基于小波分析的拱橋損傷識(shí)別原理,通過(guò)對(duì)拱橋三維有限元?jiǎng)恿μ匦缘姆治?采用Lanczos法得到不同的模態(tài)參數(shù),并選取Haar小波作為母小波對(duì)損傷拱橋進(jìn)行連續(xù)小波變換,從而得到小波系數(shù)圖,通過(guò)小波系數(shù)圖中的信

3、號(hào)突變點(diǎn)來(lái)確定損傷位置,建立了一種利用小波分析理論識(shí)別拱橋損傷的方法。
　　 本文以拱軸線為圓弧線的單拱為研究對(duì)象,采用八節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體單元建立其有限元模型,分析了此單拱分別在轉(zhuǎn)角模態(tài)、曲率模態(tài)、應(yīng)變模態(tài)下含一處與多處損傷的識(shí)別問(wèn)題。建立了一種基于模態(tài)參數(shù)識(shí)別單拱損傷的小波分析方法,并對(duì)比了三種不同模態(tài)的損傷識(shí)別效果。
　　 本文以拱軸線為懸鏈線的雙跨上承式拱橋?yàn)檠芯繉?duì)象,有限元模型的單元類型采用梁?jiǎn)卧７治隽松铣惺焦皹蚝?/p>

4、一處損傷、多處損傷以及不同構(gòu)件(拱圈、橋面等)同時(shí)損傷的識(shí)別問(wèn)題,并在不同損傷工況下驗(yàn)證了基于轉(zhuǎn)角、曲率、應(yīng)變模態(tài)小波分析方法的有效性。
　　 本文以含有損傷的中承式拱橋?yàn)檠芯繉?duì)象,為了更好地反應(yīng)拱橋的動(dòng)力特性,在其有限元模型中,采用了不同類型的單元,包括梁?jiǎn)卧?、管單元、殼單元、桿單元。分析了中承式拱橋不同構(gòu)件(拱圈、橋面、吊桿等)含一處與多處損傷的識(shí)別問(wèn)題,通過(guò)數(shù)值分析驗(yàn)證了小波分析方法的有效性,并在不同損傷工況下比較了轉(zhuǎn)角、