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基于监测数据时频域特征统计分析的桥梁安全预警研究
| 论文题名： | 基于监测数据时频域特征统计分析的桥梁安全预警研究 |
| 关键词： | 桥梁安全;预警体系;监测数据;时频域特征;统计分析 |
| 摘要： | 为了保证桥梁的安全性，实时掌握桥梁的健康状况，避免发生突发事故，世界上许多桥梁都应用了健康监测系统，但针对其采集到的数据应用基于时频域特征统计分析的手段去进行安全预警的研究却很少。因此讨论基于监测数据时频域特征统计分析的报警手段对整个桥梁健康监测系统的发展具有重要指导作用。 本文基于监测数据时频域特征统计分析的手段对桥梁的安全预警方法进行了研究，主要研究内容和成果如下： （1）针对采集到的实际加速度数据，应用MATLAB程序编写时间序列ARMA模型对其进行建模，之后分析所建模型的稳定性以及所提取预警指标的损伤敏感性。结果显示：不同监测数据模型参数受环境等干扰因素影响较小，当损伤产生时，模型参数会产生一定的波动，损伤模拟工况也验证了参数对于损伤的敏感性。因此应用前三阶参数来构建安全预警的特征指标，并且根据数值模拟给出相应的安全预警流程，最后针对实际数据分析，验证了此方法的有效性。 （2）梳理了应用于监测数据的相似性衡量办法和数据变换理论，基于振动数据的变换来构建原始数列的特征展示，并用距离函数的指标来衡量相似性，具体有欧式距离、相关系数等参数。进一步将桥梁在不同损伤情况下移动荷载产生的响应用数值进行模拟，应用上述特征指标对其损伤工况进行安全预警，以此来说明应用距离函数指标的有效性和准确性。 （3）总结了基于小波包分析构建的能量谱指标的安全预警办法，应用MATLAB编写了基于能量谱的安全预警程序；进一步建立数值模型来验证能量谱预警指标的预警效果，结果说明所构建的指标具有良好的应用效果。 （4）根据结构的预警特点，提出了基于监测数据时频域特征统计分析的桥梁多指标预警体系概念的初步设计，并且将其预警等级依据指标阈值的设置划分为不同的层次，以实现针对不同程度损伤的预警目的。 |
| 作者： | 曹晓龙 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 伊廷华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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