基于小波分析的鋼桁拱結(jié)構(gòu)損傷檢測.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)在使用過程中，由于設(shè)計、施工、使用或環(huán)境影響等方面的原因往往會發(fā)生不同程度的損傷或者破壞。比如橋梁隨著環(huán)境腐蝕、車輛流量的增加、橋下過往船只的碰撞以及最初施工的缺陷，隨著使用時間的增加，結(jié)構(gòu)正面臨日益加劇的性能劣化現(xiàn)象，一些耐久性很好的混凝土橋梁，也會存在耐久性下降的問題。所以在結(jié)構(gòu)使用過程中，或者是結(jié)構(gòu)的荷載發(fā)生重大改變后，有必要對結(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行檢測，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生局部損傷，最終突然破壞。
　　 結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生損傷，結(jié)

2、構(gòu)的性能將隨之發(fā)生改變，如材料性能的變化、幾何性質(zhì)的變化、內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系的變化等，引起結(jié)構(gòu)剛度的減小和阻尼的增大。剛度的減小自然伴隨結(jié)構(gòu)自然頻率的減小和結(jié)構(gòu)模態(tài)振型的改變，相應(yīng)結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)也會出現(xiàn)改變?？梢詫⒛B(tài)參數(shù)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)的改變視為結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷的標(biāo)志，如果能預(yù)先知道模態(tài)參數(shù)或結(jié)構(gòu)響應(yīng)的變化與結(jié)構(gòu)損傷的關(guān)系，就可以利用結(jié)構(gòu)損傷前后模態(tài)參數(shù)的改變來反映結(jié)構(gòu)損傷的特征，并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷檢測和識別。本文采用結(jié)構(gòu)響應(yīng)的小波包變換數(shù)據(jù)建立損傷指

3、標(biāo)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷檢測。
　　 小波分析是一種新的數(shù)學(xué)分析和信號處理工具，在結(jié)構(gòu)損傷識別和健康監(jiān)測中的應(yīng)用具有優(yōu)勢，但是應(yīng)用研究還處于起步階段。小波分析主要表現(xiàn)在可以對非穩(wěn)態(tài)信號進(jìn)行詳細(xì)的時頻分析，有效地提取損傷特征并能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)損傷。本文用小波包變換對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)信號進(jìn)行分析，對如何利用小波包分析進(jìn)行損傷特征的提取，識別結(jié)構(gòu)中的損傷并進(jìn)行定位，并采用模態(tài)應(yīng)變能法對損傷進(jìn)行定量，包括在有噪聲干擾的情況下?lián)p傷初步定位做了初步探索。試驗

4、結(jié)果表明:小波包變換不僅可以正確進(jìn)行損傷位置的識別，而且在輕度噪聲影響下小波變換也能正確識別損傷位置，小波包能量法能較準(zhǔn)確的給出損傷的大小。本文主要內(nèi)容如下：
　　 ①建立無損傷和有損傷模型，模擬鋼桁拱受沖擊荷載作用，測得損傷前后的位移和加速度響應(yīng)，用小波包對損傷前后的響應(yīng)進(jìn)行變換，對比損傷前后小波包變換各頻帶能量的變化，通過優(yōu)選小波函數(shù)和小波包變換的水平確定頻帶能量變化的極值點，即為可能損傷位置。
　　 ②在模擬響應(yīng)信