基于小波法的獨塔鋼箱斜拉橋健康狀態(tài)監(jiān)測研究.pdf

1、小波分析被譽(yù)為“信號顯微鏡”，基于小波變換的多尺度分析和奇異點檢測以及小波包節(jié)點能量為處理實時監(jiān)測信號提供了方便又快捷的工具。本文從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀入手，分析了橋梁健康監(jiān)測中存在的問題，并對研究背景的長期健康監(jiān)測系統(tǒng)做了簡單介紹；之后對小波分析理論進(jìn)行介紹，并在工程背景和數(shù)值模擬相結(jié)合的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究了小波法在橋梁長期健康監(jiān)測中的應(yīng)用，重點論述了基于小波變換的實測信號的多尺度分析和閾值去噪分析，以及小波包能量理論和小波奇異性檢測理論在

2、獨塔鋼箱斜拉橋損傷識別和定位中的應(yīng)用；最后對理論研究成果應(yīng)用到工程實踐中存在的問題給出改進(jìn)意見。主要的研究內(nèi)容如下：
　　1）將小波多尺度分析和閾值去噪相結(jié)合，利用真實信號和噪聲信號在小波變換不同尺度下的差異性表現(xiàn)，實現(xiàn)監(jiān)測信號的閾值去噪。同時分別進(jìn)行了實測信號與去噪信號的幅值對比以及采用快速傅立葉變換后實測信號與去噪信號的幅值對比，并且對實測信號采用不同閾值規(guī)則時的表現(xiàn)效果進(jìn)行對比，討論了閾值規(guī)則選取的基本條件。利用小波理論進(jìn)行

3、多尺度分析時，只需要對采集的加速度信號導(dǎo)入MATLAB軟件中，并編制相應(yīng)程序即能表達(dá)損傷特征，此時該位置在某個尺度時刻會出現(xiàn)尖點。
　　2）將小波分解與小波包能量理論相結(jié)合，用來實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別。通過Midas Civil軟件建立通海路斜拉橋有限元模型并進(jìn)行時程分析，分別提取單一損傷和多損傷時主梁節(jié)點的加速度信號，對該信號進(jìn)行小波包能量分析，得到未損和索力變化各種工況下小波包節(jié)點能量變化值。通過對比小波包頻段能量百分比可得出小

4、波包能量變化對結(jié)構(gòu)微小索力變化有很高的靈敏度，由于只需要求損傷工況的時程加速度信號，故而十分有利于橋梁結(jié)構(gòu)的實時在線監(jiān)測，并且能夠?qū)Σ糠质軗p橋梁的及時修復(fù)提供重要的參考建議。
　　3）將小波變換與曲率模態(tài)理論相結(jié)合，用于實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)損傷定位。通過 Midas Civil軟件建立通海路斜拉橋有限元模型并進(jìn)行振型分析，提取主梁第一階和第二階位移模態(tài)，然后利用中心差分法得到其曲率模態(tài)，再對不同曲率模態(tài)曲線進(jìn)行小波變換。通過主梁剛度折減各