基于小波法的獨(dú)塔鋼箱斜拉橋健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、小波分析被譽(yù)為“信號(hào)顯微鏡”，基于小波變換的多尺度分析和奇異點(diǎn)檢測(cè)以及小波包節(jié)點(diǎn)能量為處理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)提供了方便又快捷的工具。本文從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀入手，分析了橋梁健康監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題，并對(duì)研究背景的長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做了簡(jiǎn)單介紹；之后對(duì)小波分析理論進(jìn)行介紹，并在工程背景和數(shù)值模擬相結(jié)合的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了小波法在橋梁長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，重點(diǎn)論述了基于小波變換的實(shí)測(cè)信號(hào)的多尺度分析和閾值去噪分析，以及小波包能量理論和小波奇異性檢測(cè)理論在

2、獨(dú)塔鋼箱斜拉橋損傷識(shí)別和定位中的應(yīng)用；最后對(duì)理論研究成果應(yīng)用到工程實(shí)踐中存在的問(wèn)題給出改進(jìn)意見(jiàn)。主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　1）將小波多尺度分析和閾值去噪相結(jié)合，利用真實(shí)信號(hào)和噪聲信號(hào)在小波變換不同尺度下的差異性表現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信號(hào)的閾值去噪。同時(shí)分別進(jìn)行了實(shí)測(cè)信號(hào)與去噪信號(hào)的幅值對(duì)比以及采用快速傅立葉變換后實(shí)測(cè)信號(hào)與去噪信號(hào)的幅值對(duì)比，并且對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)采用不同閾值規(guī)則時(shí)的表現(xiàn)效果進(jìn)行對(duì)比，討論了閾值規(guī)則選取的基本條件。利用小波理論進(jìn)行

3、多尺度分析時(shí)，只需要對(duì)采集的加速度信號(hào)導(dǎo)入MATLAB軟件中，并編制相應(yīng)程序即能表達(dá)損傷特征，此時(shí)該位置在某個(gè)尺度時(shí)刻會(huì)出現(xiàn)尖點(diǎn)。
　　2）將小波分解與小波包能量理論相結(jié)合，用來(lái)實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別。通過(guò)Midas Civil軟件建立通海路斜拉橋有限元模型并進(jìn)行時(shí)程分析，分別提取單一損傷和多損傷時(shí)主梁節(jié)點(diǎn)的加速度信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行小波包能量分析，得到未損和索力變化各種工況下小波包節(jié)點(diǎn)能量變化值。通過(guò)對(duì)比小波包頻段能量百分比可得出小

4、波包能量變化對(duì)結(jié)構(gòu)微小索力變化有很高的靈敏度，由于只需要求損傷工況的時(shí)程加速度信號(hào)，故而十分有利于橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，并且能夠?qū)Σ糠质軗p橋梁的及時(shí)修復(fù)提供重要的參考建議。
　　3）將小波變換與曲率模態(tài)理論相結(jié)合，用于實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)損傷定位。通過(guò) Midas Civil軟件建立通海路斜拉橋有限元模型并進(jìn)行振型分析，提取主梁第一階和第二階位移模態(tài)，然后利用中心差分法得到其曲率模態(tài)，再對(duì)不同曲率模態(tài)曲線進(jìn)行小波變換。通過(guò)主梁剛度折減各