基于小波分析的拱橋損傷識別研究.pdf

1、拱橋在世界各國都有著悠久的歷史,是最早廣泛使用的橋型之一,它具有跨度大,耐久性好,外形美觀等優(yōu)點。實際工程應用中往往由于設計、施工、不恰當使用和自然災害等一些原因,使拱橋出現局部剛度下降、老化、裂縫等損傷。這些損傷會給拱橋的安全性造成很大的威脅,同時也給人民的生命財產安全埋下隱患,因此及時獲取拱橋的損傷信息尤為重要。近年來,國際上發(fā)展起來了一種時-頻分析方法——小波分析法,它對結構損傷的敏感度很高,具有良好的時頻局部化特征與多分辨率能力

2、,可將實際結構中存在的非平穩(wěn)、有局部斷點的信號分解為不同尺度上的分量,在得到的小波系數圖中直接顯示結構的損傷位置。因此采用小波分析理論研究拱橋損傷識別的方法,具有重要的理論意義和工程應用價值。
　　 本文運用小波分析理論,建立了基于小波分析的拱橋損傷識別原理,通過對拱橋三維有限元動力特性的分析,采用Lanczos法得到不同的模態(tài)參數,并選取Haar小波作為母小波對損傷拱橋進行連續(xù)小波變換,從而得到小波系數圖,通過小波系數圖中的信

3、號突變點來確定損傷位置,建立了一種利用小波分析理論識別拱橋損傷的方法。
　　 本文以拱軸線為圓弧線的單拱為研究對象,采用八節(jié)點三維實體單元建立其有限元模型,分析了此單拱分別在轉角模態(tài)、曲率模態(tài)、應變模態(tài)下含一處與多處損傷的識別問題。建立了一種基于模態(tài)參數識別單拱損傷的小波分析方法,并對比了三種不同模態(tài)的損傷識別效果。
　　 本文以拱軸線為懸鏈線的雙跨上承式拱橋為研究對象,有限元模型的單元類型采用梁單元。分析了上承式拱橋含

4、一處損傷、多處損傷以及不同構件(拱圈、橋面等)同時損傷的識別問題,并在不同損傷工況下驗證了基于轉角、曲率、應變模態(tài)小波分析方法的有效性。
　　 本文以含有損傷的中承式拱橋為研究對象,為了更好地反應拱橋的動力特性,在其有限元模型中,采用了不同類型的單元,包括梁單元、管單元、殼單元、桿單元。分析了中承式拱橋不同構件(拱圈、橋面、吊桿等)含一處與多處損傷的識別問題,通過數值分析驗證了小波分析方法的有效性,并在不同損傷工況下比較了轉角、