基于無(wú)線傳感與稀疏時(shí)頻分析的橋梁拉索時(shí)變索力識(shí)別.pdf

1、疲勞累積損傷是實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷破壞的主要原因之一，對(duì)于纜索類橋梁，拉索是其關(guān)鍵受力構(gòu)件，拉索的累積疲勞損傷嚴(yán)重威脅橋梁結(jié)構(gòu)的安全。傳統(tǒng)的基于振動(dòng)法的索力測(cè)試，只能識(shí)別橋梁拉索在一段時(shí)間內(nèi)的索力平均值。然而，橋梁拉索由于車輛荷載和環(huán)境因素的作用，其索力是時(shí)變的。時(shí)變索力是引起疲勞損傷的主要原因，同時(shí)也是進(jìn)行拉索極限狀態(tài)安全評(píng)定和疲勞累積損傷評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。為此，本文研究基于無(wú)線傳感器和稀疏時(shí)頻分析的橋梁拉索時(shí)變索力識(shí)別方法。
　　本

2、文主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　基于稀疏自適應(yīng)的時(shí)頻分析方法，提出一種新的識(shí)別時(shí)變索力的方法。稀疏自適應(yīng)的時(shí)頻分析方法是當(dāng)前信號(hào)處理領(lǐng)域新發(fā)展的方法，其原理是通過(guò)在最大的時(shí)頻分析字典里優(yōu)化尋找信號(hào)的最稀疏分解得到該信號(hào)的瞬時(shí)頻率。首先，根據(jù)稀疏自適應(yīng)的時(shí)頻分析方法，從測(cè)得的索的加速度識(shí)別出時(shí)變的模態(tài)頻率。然后，將橋梁拉索簡(jiǎn)化為理想的張緊弦，依據(jù)經(jīng)典弦振動(dòng)理論建立的索力與頻率之間的關(guān)系進(jìn)行索力識(shí)別。利用索的振動(dòng)存在的倍頻關(guān)系，減少方法的優(yōu)

3、化變量，提高計(jì)算效率、降低噪聲對(duì)索的不同階瞬時(shí)頻率的影響、提高時(shí)變模態(tài)頻率識(shí)別的精度。最后將識(shí)別得到的索的時(shí)變模態(tài)頻率，代入索力公式得到拉索的時(shí)變的索力。
　　采用拉索模型的有線傳感器試驗(yàn)數(shù)據(jù)，考慮不同的索力變化工況，研究索力變化水平和速度對(duì)于本文提出方法識(shí)別精度的影響。然后考慮采用無(wú)線傳感器可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題，利用有線傳感器測(cè)得的加速度數(shù)據(jù)模擬可能發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失的不同情況，基于丟失后的數(shù)據(jù)進(jìn)行索力識(shí)別，研究數(shù)據(jù)丟失的模式和數(shù)

4、據(jù)丟失率對(duì)于該改進(jìn)的時(shí)頻分析方法索力識(shí)別結(jié)果的影響。
　　研究采用Imote2無(wú)線傳感器進(jìn)行拉索振動(dòng)測(cè)試和索力識(shí)別，對(duì)拉索模型進(jìn)行試驗(yàn)并考慮不同的索力變化工況。由于無(wú)線傳感器易受外界環(huán)境干擾而產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失，在試驗(yàn)條件下人為造成數(shù)據(jù)丟失，對(duì)沒(méi)有丟失和存在數(shù)據(jù)丟失的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行稀疏自適應(yīng)的時(shí)頻分析，根據(jù)時(shí)頻關(guān)系識(shí)別索力，并對(duì)比兩種情況下識(shí)別到的頻率以及索力，測(cè)試稀疏自適應(yīng)的時(shí)頻分析方法在存在數(shù)據(jù)丟失的情況下對(duì)索力的識(shí)別的精度和魯棒