小波变换在简支梁桥和连续梁桥中的损伤识别应用研究

摘要

预应力钢筋混凝土简支梁桥和连续梁桥在中国市政公路桥梁中广泛使用，由于交通运输能力的要求不断提高，这些桥梁往往负荷过重，远远超出其设计承载能力，再加上这些桥梁结构已经服役多年，力学性能显著下降。
　　桥梁结构损伤日积月累，成为交通运输发展的一个顽疾，轻则桥毁，重则人亡。因此，有必要对桥梁结构进行损伤识别，制定有效加固措施，避免安全事故发生。
　　桥梁运营多年后会带有损伤，而损伤会使桥梁结构模态参数改变，进而影响力学响应，为检测结构损伤，须知道模态参数和力学响应的关系，从力学响应中寻找影响其突变的模态参数，对比损伤前后模态参数的改变，以此作为结构损伤特征，进行检测和识别。近年来，小波变换迅速发展，在时-频两域分析信号均可局部化，受到各个领域研究者的青睐。本文借助小波对结构响应进行小波变换，进行损伤识别，主要做了以下工作：
　　1.阐述了本文研究的背景和意义、桥梁结构损伤识别常见方法及小波理论在桥梁结构损伤检测中的应用。
　　2.简要介绍了小波理论（包括其发展过程），从傅立叶变换到小波变换过程及小波变换理论核心内容。
　　3.阐述基于小波异常信号检测与识别原理，包括小波变换实质、奇异点位置识别和Lipschitz指数计算，并介绍了选择小波函数的原则和常用的几种小波函数。
　　4.介绍了简支梁损伤力学模型，用有限元软件模拟一个简支梁，预设单损伤和多损伤，并且损伤程度不同，经过分析后，得到各阶位移模态振型，通过中心插值法得到各阶曲率模态，将各阶曲率模态看作信号，在Matlab小波工具箱中选取bior6.8小波，对其进行分析，得到多尺度下各阶小波变换系数，将损伤前后的小波系数作差，以此作为损伤指标，依据第3章小波异常信号检测与识别原理，计算Lipschitz指数，将其大小作为衡量结构损伤严重性的一个重要指标。
　　5.连续梁桥损伤识别，用有限元软件模拟某座变截面连续梁桥，采用第4章的方法进行连续梁桥损伤识别，并确定其损伤位置和损伤程度。
　　6.对本文工作了一个结论和展望。

目录

声明

1.绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本课题研究的目的和意义

1.4本文研究内容

2.小波理论介绍

2.1引言

2.2小波理论产生的历史背景和发展过程

2.3小波理论概要

2.4本章小结

3.基于小波异常信号检测与识别

3.1引言

3.2小波异常信号检测识别

3.3小波函数的选择

3.4常用小波介绍

3.5本章小结

4.基于模态曲率的损伤识别

4.1引言

4.2损伤梁的计算模型

4.3结构损伤指标和损伤位置识别

4.4简支梁的数值模拟

4.5本章小结

5.基于小波变换的连续梁桥损伤识别

5.1引言

5.2工程概况

5.3有限元模拟损连续梁损伤分析

5.4本章小结

6.结论和展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢