1、 长沙理工大学硕士学位论文基于小波分析的拱桥损伤识别研究姓名：钟晓林申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：管德清201205变 模 态 小波 分析方 法 的 有效性 。瑆 琣 ， 弟第一一章绪旱三 百 论化 论文 研究背 景概述也 很 严 重 。图 拉贾 斯 坦 邦 在 建桥 梁倒 塌拱 桥是我国 最 常 用 的一种 桥梁型式 ，其 式 样 之 多 ，数 量 之 大 ，为 各 种桥型之随 着土 木工 程行 业的迅 速 发 展 ，我国 对 一 些现 有 结构的诊断 和评 估 工 作 越 来唯 一 标准 来 衡 量 结构的 损 失 是不 够的 ， 这 是通过 他 们 测 试 了不 同 位 置
2、， 不 同 类 型此 外 ， 美 国 两 个 项目 桥 梁 项目 与抗认 钅 的 实施 使 得结构损比 较重要 的 桥 梁 上 也 已经 在 韩国 和 泰 国 得以 实施 。于 桥 梁 的 结构参 数 识 别 。 邓 焱 等提 出了另 外 一 种 检 测 方 法 一 一 振 动 模 态测 量 通 过测 取结构 的 频 率 去 识别 损 伤 的 位 置 ， 这是一 个 简 便 易 行的 方 法， 因 为结构 的 固有 频 率 是所有 模态 参数中最 容 易 获取的 一 个 ， 也 是当前 技术 测 得 最 准 的 一个 模态 参数， 并 且 它 与 结构 测 量 的 位 置 没 有 关 系， 同
3、 时它 比 振型与 阻尼 更 具优越性 ， 因 为它 的 测 量 误 差较 之 都 要 小得 多， 然 而 ， 通 过频 率 测 取损 伤 位 置 虽然 具有一 定 的 优势 ， 但 是它 也 存 在一 些 不 足， 因 为频 率 是一 个 全局 量 ， 因 此 当结构 存 在局部损 伤 时它 就 不 是很敏感 了 ， 另 外 实 际 测 量 中， 环 境 因 素 和 现实 条 件的 限 制 都会 使频 率 的 测 取误 差比 较 大。 因 此 ， 要 想 能够 准 确 的 判 定 出 结构 的 损 伤 位 置 ， 就应 该 把 频 率 识别 方 法与 其 他方 法结构 起 来 ， 减 小误
4、差对 测 取结果 的 影 响 。结构 柔 度 矩 阵 法是低 阶模态 条 件下 结构 损 伤 识别 的 一 种新 型方 法， 它 包 含了很丰富 的 结构 特 性 信 息 。 然 而 当前 对 在数据不 精 确 、不 完 整 条 件下 的 柔 度 矩 阵 研究 还 是不 够 的 ， 因 此 为了 使得 结构 柔 度 矩 阵 法在结构 损 伤 领 域 中得 到 充 分利 用 ，还 需 进一 步努 力 研 究 探 讨。 孙国【 】等 提 出 了 一种新 型柔 度 矩 阵 损 伤识别 方 法， 当然 他们 是以 传统的 柔 度 法作为基础 的 。 他们 不 是以 柔 度 矩 阵 的 整 体 元 素
5、作为识别指 标 函 数， 而 是提 取某 些 自 由度 对 应 的 对 角元 素 的 变 化 率 作为损 伤 指 标 ， 这样比较 简 洁方 便 。 此 方 法能识别 结构 损 伤 的 原 理是：结构 单 元 损 伤 矩 阵 中的 元 素 具有对 角占优性 ， 产生 了 一 种覆 盖 效应 ， 因 此 能反 映出 结构 损 伤 所表 现出 来 的 一 些 特征。 他们 为了 验 证 这袍 方 法的 有 效性 ， 建 立了 一 多跨 连续梁的 数值 模型， 分析 结的 损 伤 识别 效果 ， 发现应 变 模态 识别 方 法比 位 移 模态 识别 方 法的 效果 要 好 。态 ， 从 而 避 免了
6、 影 响 损伤识 别效 果的 模 态 阶 段 误 差 。界中 群体内 部 染 色 体信息 随 机 交换 与进 化规律一 一 适 者生 存 规则 相 结 合的 一 种 寻损 伤 率比 较低和 信号噪 音 比 较大的 情况 下 ，此 方法 的 识 别能 力 将 受 到 一 定 的 限 制 。建立 了一 组灵 敏 度方程 峁 固卣 髦 涤 氲 8 斩 戎 涞 母 谋 淞 。 以 一 个 十层 框 架结 构 和 一 悬 臂 梁 为例 ，通 过 分 析 比 较，得 出 当特 征 值 存 在很 小的 误 差 时 就 可 能 导致识 别的 结 果 完 全 错误 ，但 是 同等水 平 的 噪 音 对 损 伤
7、识 别的 影 响 就 要 小很 多 。 饶 以 钢 管混凝 土为研 究 对 象，提出 了基于信息 分 配理 论的 数 据融 合损 伤 识 别方法 ，通 过 检 测两 个 大跨度钢 管混凝 土拱 桥 单处 损 伤 和 多 处 损 伤 ，验证以 一 个 单拱 为研 究 对 象，在各 个 损 伤 阶段进 行 连 续 模 态 损 伤 分 析 鉴 定 ，目 的 是 为海 兵 针 对 小波 包 能 量 差 和 能 量 曲 率差 的 损 伤 识 别能 力 进 行 了研 究 ，结 果 发 现 能量 曲 率差 损 伤 识 别能 力 优于小波 包 能 量 差 ，因 其在有 噪 音 与无 噪 声 的 情况 下 ，都
8、能 对 结 构 进 行 损 伤 识 别。 陈长 万 客 桓 龈 纸 罨 炷 良 蛑菏 匝 椋 岷 蟁 神经网 络，发 现 小波 包 能 量 变 化率可 以 用于结 构 损 伤 位置 与程 度的 识 别。 李功 宇等 用曲 率模 态 对 一 含 有 损 伤 的 悬 臂 梁 进 行 模 拟 分 析 ，分 析 了不同损 伤 工 况 下 的结 构 损 伤 识 别问 题 ，通 过 研 究 结 果 可 以 得 出 曲 率模 态 分 析 技 术 不仅 可 以 识 别结 构的 损 伤 位置 还可 以 判 定 损 伤 的 程 度。 万 小朋 等 同样 也 对 一 含 有 损 伤 的 悬 臂 梁 进行 了损 伤
9、仿真模 拟 ，进 而 得 到 结 构 的 第 一 阶振型改变 率，用其作 为结 构 损 伤 的 识别标识 量，并 研 究 了它 对结构 损伤 位置 和 损伤 程 度的 敏 感 度。 李峰 等【 】 利用裂 缝和 局 部 刚度下 降 来模 拟 损 伤 ，建立 一 含 有 损 伤 的 简 支 梁 数 值 模 型，对 简 支 梁 的 基本振型进 行 小波 变 换 ，最 后 利用小波 系 数 模 极 大值 识 别出 简 支 梁 损 伤 的 位置 。 仵云飞 提出 了利用小波 包 能 量 变 化率指 标和 小波 奇 异 性 检 测理 论对 振动 信号处理 ，实 现 对 刚性 系 杆拱 桥 的 损 伤 定
10、 位。 王竞 男 利用低阶频 率观 测数 据，将 “频 本文 研究的主要内容 限性， 就是不 能 在任 意 希 望 的 频率范围 内 产生 频谱 信息 。去 完成整 个 时 间范围 的 信号分 析。 棚 诵 藕 藕 的 全部信息 特虽 然 窗口 傅立 叶 变 换克 服了 传 统 傅立 叶 变 换不 具备 局 部分 析能 力的 缺 点 ， 但 小波 与小波 变 换式 称 为小波 函 数 的 可 允许 条 件 ， 把 可 积 函 数 称 为基本 小波 或者 小波式 中 为小波 母 函 数， 缈 硎旧 的复 共 轭 函 数， 并 由 式 、 巾 古 吁 冢琤 哂写 灾剩 要 具 有 正 负 交替的振 荡性 。除了综 上可 发 现 小 波 连 续 变换具 有 如 下一 些性 质 ：们俄 恚 嘎 ，呒鴗 在 频域 和时域 上分 别表现 出良好的 局 部性 。图 信 号 的 小 波 分 解与 变换 ， 经 过 这 一改 进 ， 离散 化 小波 函数缈 肚 可写 成 ： 厂 ， 蚧 眄 ， ， 瑈似 多分 辨 分 析 揭撇槐湫 裕撼 剩 靎 蔞 琕 蔤
