基于無線傳感與稀疏時頻分析的橋梁拉索時變索力識別.pdf

1、疲勞累積損傷是實際橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷破壞的主要原因之一，對于纜索類橋梁，拉索是其關鍵受力構(gòu)件，拉索的累積疲勞損傷嚴重威脅橋梁結(jié)構(gòu)的安全。傳統(tǒng)的基于振動法的索力測試，只能識別橋梁拉索在一段時間內(nèi)的索力平均值。然而，橋梁拉索由于車輛荷載和環(huán)境因素的作用，其索力是時變的。時變索力是引起疲勞損傷的主要原因，同時也是進行拉索極限狀態(tài)安全評定和疲勞累積損傷評價的基礎。為此，本文研究基于無線傳感器和稀疏時頻分析的橋梁拉索時變索力識別方法。
　　本

2、文主要研究內(nèi)容包括：
　　基于稀疏自適應的時頻分析方法，提出一種新的識別時變索力的方法。稀疏自適應的時頻分析方法是當前信號處理領域新發(fā)展的方法，其原理是通過在最大的時頻分析字典里優(yōu)化尋找信號的最稀疏分解得到該信號的瞬時頻率。首先，根據(jù)稀疏自適應的時頻分析方法，從測得的索的加速度識別出時變的模態(tài)頻率。然后，將橋梁拉索簡化為理想的張緊弦，依據(jù)經(jīng)典弦振動理論建立的索力與頻率之間的關系進行索力識別。利用索的振動存在的倍頻關系，減少方法的優(yōu)

3、化變量，提高計算效率、降低噪聲對索的不同階瞬時頻率的影響、提高時變模態(tài)頻率識別的精度。最后將識別得到的索的時變模態(tài)頻率，代入索力公式得到拉索的時變的索力。
　　采用拉索模型的有線傳感器試驗數(shù)據(jù)，考慮不同的索力變化工況，研究索力變化水平和速度對于本文提出方法識別精度的影響。然后考慮采用無線傳感器可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)丟失問題，利用有線傳感器測得的加速度數(shù)據(jù)模擬可能發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失的不同情況，基于丟失后的數(shù)據(jù)進行索力識別，研究數(shù)據(jù)丟失的模式和數(shù)

4、據(jù)丟失率對于該改進的時頻分析方法索力識別結(jié)果的影響。
　　研究采用Imote2無線傳感器進行拉索振動測試和索力識別，對拉索模型進行試驗并考慮不同的索力變化工況。由于無線傳感器易受外界環(huán)境干擾而產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失，在試驗條件下人為造成數(shù)據(jù)丟失，對沒有丟失和存在數(shù)據(jù)丟失的實驗數(shù)據(jù)分別進行稀疏自適應的時頻分析，根據(jù)時頻關系識別索力，并對比兩種情況下識別到的頻率以及索力，測試稀疏自適應的時頻分析方法在存在數(shù)據(jù)丟失的情況下對索力的識別的精度和魯棒