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基于小波包能量的桥梁结构损伤识别指标研究
| 论文题名： | 基于小波包能量的桥梁结构损伤识别指标研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;损伤识别指标;小波包能量;环境激励 |
| 摘要： | 桥梁结构作为交通基础设施中的重要枢纽,一旦出现问题将严重影响交通系统的正常运行。桥梁在使用期间不断受到各种荷载的作用,随着服役时间的增长结构内部会出现损伤积累情况,若长期对此置之不理不予进行及时维护必将导致恶劣事故发生。因此,如何有效识别桥梁结构的早期损伤成为桥梁健康监测领域的重要研究方向。现有的研究手段多通过构造反映结构系统状态的损伤指标来识别损伤。本文基于小波包能量提出了一种新的桥梁损伤识别指标及其损伤识别分析方法,并通过简支梁数值仿真与斜拉桥模型试验对其进行了验证,具体工作如下: 1、通过对已有损伤识别方法与小波分析理论的总结,定义了一种新的基于小波包能量的损伤识别指标(Damage Detection Index,简称DDI),该指标由小波包能量变化率平方和开方而来,同时给出了基于该指标的损伤识别方法,并通过 Matlab编程予以实现。实际应用中利用小波包对环境激励下的桥梁结构加速度响应信号进行分析,根据小波包频带能量计算损伤指标,利用损伤指标的峰值进行损伤识别。 2、利用简支梁模型进行数值仿真研究了DDI损伤指标的识别能力。对模型施加随机白噪声荷载模拟环境激励,并设定多种损伤工况、损伤程度与噪声水平。分析表明损伤指标对于不同工况、不同程度的损伤均能有效识别,且损伤识别效果受到损伤程度与噪声水平的双重影响。 3、利用斜拉桥模型对损伤指标的损伤识别效果进行了验证。对模型设定单一损伤与双损伤两种损伤工况,首先通过对斜拉桥数值模拟得到加速度响应信号,据此对损伤识别效果进行初步观察;然后通过试验测试得到不同工况下斜拉桥的加速度响应信号,经小波包分析得到损伤指标,结果证明本文所提出的基于DDI损伤指标识别方法有效可行。 |
| 作者： | 孙雅丹 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 朱劲松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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