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《长沙理工大学》 2010年
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基于小波分析的桥梁结构损伤识别方法研究

施立成  
【摘要】: 桥梁是交通运输系统的重要组成部分,桥梁结构的安全是交通运输系统正常运转的前提。实际工程应用中往往由于桥梁设计、施工、不恰当的使用和自然灾害等原因,使得许多桥梁产生老化、破损、裂缝等损伤,从而导致桥梁结构发生垮塌、断裂等严重后果,造成人们生命财产的重大损失。小波分析方法是近年来国际上发展起来的一种新的时-频分析方法,它具有空间局部化性质,在信号奇异性检测方面有着独特的优势。因此,采用小波分析理论研究桥梁结构的损伤诊断方法,具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文采用小波分析理论,通过建立桥梁结构的有限元模型,研究损伤对桥梁结构模态参数的影响,给出了桥梁损伤识别的原理。以mexh小波为母小波,通过对损伤桥梁进行连续小波变换,由小波系数模极大值曲线来识别桥梁损伤的位置,建立了一种利用小波分析理论识别桥梁结构损伤的方法。 本文以含损伤的连续钢箱梁桥为研究对象,建立了连续钢箱梁桥的三维有限元模型,利用有限元法分析研究连续钢箱梁的振动特性,通过计算得到了连续钢箱梁的振型、转角、应变和曲率模态。采用小波分析方法对损伤连续钢箱梁的模态参数进行连续小波变换,由小波系数模极大值位置识别连续钢箱梁桥内损伤的位置,建立了一种基于模态参数识别连续钢箱梁桥损伤的小波分析方法。通过对一含有不同损伤的三跨连续钢箱梁桥的数值计算分析,验证了方法的有效性。 本文以含损伤斜拉桥为研究对象,通过对含损伤斜拉桥的有限元计算分析,分别研究斜拉桥主梁损伤、斜拉索损伤以及主梁和斜拉索同时损伤斜拉桥的动力特性。以Mexh小波为母小波,通过对损伤斜拉桥的模态参数进行连续小波变换,由小波系数模极大值位置识别主梁和斜拉索损伤的位置。建立了基于模态信息识别含损伤斜拉桥的小波分析方法。 本文通过有限元计算分析和对转角、应变和曲率模态的小波变换方法,分别研究了单塔斜拉桥和双塔斜拉桥在主梁损伤、斜拉索损伤以及主梁和斜拉索同时损伤等不同损伤工况下的损伤识别问题,获得了满意的效果,验证了方法的正确性。本文方法对于斜拉桥结构的损伤诊断具有指导意义。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U441.4

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