基于小波分析的刚构桥损伤识别与评估研究

摘要

连续刚构桥因其主梁与桥墩是刚性连接的，在竖向荷载作用下，主梁端部产生负弯矩，对中跨主梁的正弯矩有一定的卸载作用，因此跨中截面可以适当减小，同时桥下净空大，视野开阔，而且由于墩梁固结，不需要支座，整个桥梁连成一体，抗震性能较好等优点而被广泛应用，但运营多年后，往往表现出各种各样的损伤工况（以裂缝最为常见），因此，有必要对桥梁进行损伤位置识别及损伤程度的评估，对桥梁状况做一个科学、合理的判断，为桥梁的维修加固等做技术服务。本文以运营多年的云南飞龙大桥（连续刚构）为依托工程，对损伤位置的定位和损伤程度的评估进行研究。
　　（1）查阅相关文献，总结桥梁结构损伤识别和损伤评估的国内外研究现状，针对现研究阶段存在的问题，提出小波分析的损伤识别与评估。
　　（2）运用有限元软件 midas建立飞龙大桥的无损和局部损伤有限元模型，将所得数据在matlab中进行小波分析，通过小波系数残差图中奇异点出现定位损伤位置，说明小波分析在连续刚构桥上有很好的适用性。
　　（3）为了进一步说明小波变换在连续刚构桥上的适用性，将损伤识别分为单处损伤和多处损伤两种工况，发现小波变换在单处损伤工况中的识别效果要优于多处损伤工况，在相同的损伤程度下，中跨处峰值大于边跨处峰值；在多处损伤工况下，若多处损伤程度差距较大，损伤程度较小者，可能存在信号掩盖而无法识别。针对连续刚构桥低损伤无法准确识别的情况，本文将其进行分段处理，在一定程度上能提高损伤识别的精度。
　　（4）寻求桥梁损伤评估的稳定指标参数，应用Lipschitz指数来进行函数的正则性判断，研究发现Lipschitz指数与损伤程度之间存在明显的线形关系，它只与损伤程度相关，是一个稳定的评估指标。
　　（5）将实桥的实测数据应用文章中的小波基进行连续小波变换，进行损伤位置识别与损伤程度的评估，给出目前运营阶段连续刚构桥的实际状况，就运营阶段的状况给出科学合理的建议。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景与研究意义

1.2损伤识别的研究现状

1.3损伤评估的研究现状

1.4损伤识别存在的问题

1.5本文研究的目的与意义

1.6本文主要研究内容

第二章 小波分析的基本理论

2.1小波的发展

2.2连续小波变换

2.3离散小波变换

2.4多分辨分析理论

2.5常见小波基与Mallat算法

2.6本章小结

第三章 基于小波分析的结构损伤原理

3.1引言

3.2损伤奇异点的位置识别

3.3小波损伤程度确定

3.4小波基与分析尺度的确定

3.5本章小结

第四章 基于小波分析的连续刚构桥损伤识别

4.1引言

4.2有限元模型的建立

4.3小波系数残差的损伤位置敏感性与适用性研究

4.4连续刚构桥的分段损伤识别

4.5本章小结

第五章 基于小波分析的连续刚构桥损伤评估

5.1引言

5.2损伤程度的整体评估

5.3损伤程度的识别

5.4实桥的损伤识别与评估

5.5本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢