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基于环境振动响应的桥梁损伤识别
| 论文题名： | 基于环境振动响应的桥梁损伤识别 |
| 关键词： | 桥梁健康监测;损伤识别;数值模型;环境振动响应 |
| 摘要： | 损伤识别技术是目前桥梁健康监测研究的关键问题之一。基于数值模型的损伤识别研究已经不能从真正意义上满足结构小损伤的要求。考虑到桥梁结构较多的不确定因素、复杂的工作环境以及由此而引起的结构动力特性的变异性，本文提出了抗噪能力强、环境适应性好、对中、小损伤敏感的损伤识别新方法，并通过两跨连续梁试验验证该方法的有效性。 本文综述了基于结构响应的损伤识别的理论研究现状和发展。从比较线性、非线性和其它时频方法用于非平稳信号分析的优缺点入手，引出了适用于环境振动响应分析的Hilbert-Huang变换，详细地阐述了Hilbert-Huang变换的基本组成——经验模式分解和希尔伯特变换，并指出Hilbert-Huang变换在非平稳信号处理方面的优越性和有待改进的方面；同时介绍了本文采用的模式识别系统的主要组成，如何将模式识别系统引入到土木工程领域，并使其适用于结构的健康监测也是本文的一项重要任务。 本文提出了一种桥梁结构损伤识别的新方法。首先对采集的环境振动下的结构响应进行预处理，由于经自适应性强的经验模式分解任何复杂的时间序列都可分成小尺度的本征模式函数，从而可利用Hilbert-Huang变换提取各个尺度上的基于结构瞬时特性的瞬时幅值特征，继而形成瞬时幅值特征样本空间，对该样本空间设定阈值进行特征样本的选取以剔除噪声等对结构损伤识别造成影响的样本，最后对选择后的特征样本进行点到集合的标准欧氏距离度量，实现结构的二类模式识别从而诊断结构损伤是否发生。同时，本文在损伤位置的标定方面也做了相应的探讨，利用与瞬时幅值对应的瞬时频率的特征样本修正均值标出了损伤位置。 在对试验室原有的有机玻璃模型梁段改进的基础上，采用试验方法对本文提出的方法进行检验。在试验室环境条件下，利用小车激励两跨连续模型梁段采集梁段结构的加速度响应，进行数据处理验证了本文方法的有效性。同时，讨论了特征选择中不同阈值选取、传感器数量大小和损伤处是否安置传感器对该方法的影响。指出整套损伤识别方法具有通用性，可适用于其它的时间序列损伤特征参数。最后提出了这一研究领域的有待进一步开展的研究课题。 |
| 作者： | 黄莉萍 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张启伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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