超聲導(dǎo)波在鋼絞線中傳播的時頻能量分析.pdf

1、鋼絞線是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及纜索支承體系橋梁的主要承重構(gòu)件，其健康狀況直接影響到結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。在服役過程中，鋼絞線極易受水、空氣及腐蝕性介質(zhì)侵蝕而產(chǎn)生腐蝕，造成其靜力性能和疲勞性能急劇退化，進而導(dǎo)致單根鋼絲斷裂甚至整根鋼絞線破壞，造成重大安全事故。因此，及時、有效進行鋼絞線健康狀況的檢測與評估，是保證預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)安全性及耐久性的關(guān)鍵問題之一。
　　本文從時頻域研究了超聲導(dǎo)波在鋼絞線中的傳播規(guī)律，并基于導(dǎo)波傳播特征進行了鋼絞線張

2、拉力識別，為復(fù)雜波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中導(dǎo)波傳播特性研究提供一種有效方法，也為超聲導(dǎo)波在鋼絞線無損檢測中的應(yīng)用提供理論支撐。首先采用小波變換提取導(dǎo)波時頻分布，提出了基于單點波動信號的導(dǎo)波模態(tài)分析方法，并分析了腐蝕、張拉力等因素對導(dǎo)波傳播模態(tài)及時頻能量特征的影響;然后，將信息熵與導(dǎo)波時頻能量結(jié)合，提出了抗噪能力強的導(dǎo)波能量熵譜;最后，將導(dǎo)波能量熵譜作為特征向量，構(gòu)建以特征向量距離為指標(biāo)的鋼絞線張拉力識別模型，考慮了傳播距離和傳感器布置策略的影響，得到以

3、下結(jié)論:
　　(1)基于單點波動信號的時頻能量分布可以有效進行導(dǎo)波多模態(tài)識別。通過提取高強鋼絲單節(jié)點波動時程信號進行小波時頻變換分析，可以識別導(dǎo)波多模態(tài)分布，有限元仿真計算及實驗結(jié)果均與理論模態(tài)曲線吻合良好，高頻段的模態(tài)識別需要更高的網(wǎng)格劃分。
　　(2)導(dǎo)波時頻能量分布特征隨鋼絲腐蝕程度增加而改變。高強鋼絲經(jīng)腐蝕之后，其L(0，1)階能量占比逐漸上升，L(0，2)階能量占比逐漸下降，截面損失10.84％之后，L(0，1)階

4、能量占比提高了52.1％，總體能量逐漸向低頻轉(zhuǎn)移。
　　(3)導(dǎo)波能量熵譜可以有效反映鋼絞線張拉力變化?；谛〔〞r頻變換結(jié)果的導(dǎo)波能量熵譜隨鋼絞線張拉力而變化，且在特定尺度范圍內(nèi)譜值變化明顯，而即使在信噪比為0dB的強噪環(huán)境下，能量熵譜仍呈現(xiàn)良好的規(guī)律性。
　　(4)基于能量熵譜建立的鋼絞線張拉力識別指標(biāo)與鋼絞線張拉力之間符合線性變化關(guān)系，確定系數(shù)大于095，有限元模擬與試驗結(jié)果一致性良好。隨導(dǎo)波傳播距離增加，張拉力識別指標(biāo)