基于大坝监测强震响应信息的结构损伤识别研究

摘要

我国西南多地震地区一座座库容数十亿甚至数百亿立方米高坝正在崛地而起，若这些高坝出现破坏将带来难以估量的后果，因此对其在服役期内的损伤识别意义重大。本文主要基于小波分析与数据统计特性分析识别坝体损伤，通过混凝土重力坝振动台动力模型破坏试验研究，结合数值计算分析了混凝土重力坝在地震作用下的损伤过程，研究了坝体的损伤时刻、损伤位置及损伤程度。主要内容如下：
　　（1）在强震作用下，混凝土坝将经历从线弹性到损伤破坏的非线性发展过程，从而引起结构动力学特征发生变化，这一响应过程信息能够通过布置在大坝上的各种监测仪器记录下来。针对小波变换对奇异点反映不敏感、容易发生误判等问题，提出了一个基于小波变换的损伤预警指标sk。
　　（2）采用线弹性模型模拟混凝土重力坝的位置损伤，通过坝体弹模（E）的降低模拟结构刚度的降低来体现结构不同程度的损伤，利用小波变换与加速度响应相关性分析结构响应识别结构的损伤位置与程度。利用加速度响应相关性研究了一处损伤与多处损伤，并验证了此方法具有一定的抗噪能力。
　　（3）采用仿真混凝土材料浇筑重力坝模型，在大型振动台上进行动力模型破坏试验，研究混凝土重力坝在不同的地震过程中的损伤破坏过程，对不同地震动峰值加速度PGA下大坝整体损伤进行了探讨；利用经验模态分解对实验信号进行去噪研究，结果表明，不需要选择基函数的经验模态分解法对于信号的消噪同样有效；并且利用小波变换分析了结构某个位置是否出现损伤。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外相关研究概况

1.3 本文主要工作

2 理论研究

2.1 从傅里叶分析到小波分析

2.2 连续小波变换

2.3 离散小波变换

2.4 多分辨率分析（Multiresolution Analysis）

2.5 小波分析检测信号奇异性

2.6 经验模态分解

2.7 材料参数与地震动选取

3 基于结构响应信息识别结构损伤时刻

3.1 预警指标识别坝体损伤时刻

3.2 应用分析

3.3 本章小结

4 基于加速度相关性与小波变换识别结构损伤位置与程度

4.1 基于小波变换识别损伤位置

4.2 基于加速度响应相关性识别结构损伤位置与程度

4.3 本章小结

5 实验验证

5.1 数据采集设备

5.2 基于经验模态分解的大坝实验响应信号降噪处理

5.3 基于频谱分析的大坝损伤识别

5.4 基于小波变换的大坝损伤识别

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢