基于车桥响应和提升小波变换的梁桥损伤识别研究

摘要

桥梁随着服役年限的不断增长将会出现各种累积性的病害，若不能及时发现，后果往往不堪设想，直接危害到公共交通体系的稳定和人民生命财产的安全，因此对于现役桥梁的定期损伤监测和性能状态评估成为现阶段亟待突破和发展的重要问题。而现有的基于动力试验的各种传统损伤识别方法，往往存在各种各样的弊端，如依赖初始模型和实验数据，检测过程中阻断交通，布设大量传感器成本高昂等。针对这些问题，本文建立了移动车辆的多精度模型，采集车辆荷载激励下的车桥加速度响应，结合提升小波变换理论进行损伤识别，并且通过算例验证了该法的有效性。本文工作大致包括以下内容:
　　1、全面总结了前人在利用移动车辆荷载作用下的车桥响应进行损伤识别的相关研究方向的理论和应用成果，并将其归纳总结，分门别类，对各种方法的基本原理和应用范例的效果进行了简要论述。
　　2、全面梳理了小波分析理论的发展历程，并详细阐述了小波变换的基本原理和提升小波变换的基本流程，以及小波在奇异性检测中的应用，同时讨论了小波基函数的选取原则。
　　3、从工程应用的角度出发，在传统小波变换方法和理论的基础上，引入提升小波变换理论，提出了利用桥梁在不同大小的移动车辆荷载作用下的加速度响应差值进行损伤识别的方法。首先采集桥梁测点在不同大小移动荷载作用下的加速度响应并做差，其次对响应差值进行提升小波变换，从小波系数的空间变化峰值辨别损伤的位置，同时讨论了不同损伤程度、损伤位置、多处损伤、测点位置、行车速度、环境噪声对损伤识别效果的影响。
　　4、建立了考虑耦合作用的车桥动力系统，将车辆简化为由车体、车轮、车轮弹簧阻尼器和悬挂系统弹簧阻尼器四个组件构成的单轴弹簧质量阻尼器模型，根据车桥耦合振动数值分析方法，编制基于MATLAB和ANSYS的耦合振动程序，计算桥梁测点、车体测点和轮轴测点处的加速度响应，对其进行提升小波变换识别损伤的位置，并比较分析三者的识别效果优劣。另外除了对损伤程度等因素进行参数化分析之外，还研究了车辆参数对损伤识别效果的影响，为试验车辆的设计提供了依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 基于移动车辆荷载的损伤识别方法研究

1．3 存在的问题

1．4 本文研究的主要内容

第二章 提升小波分析基本理论

2．1 小波变换

2．2 小波在信号奇异性检测中的应用

2．3 提升小波变换

2．4 小波基函数的选取

2．5 本章小结

第三章 基于提升小波和加速度差的桥梁损伤识别

3．1 移动力作用下的动力响应数值分析

3．2 桥梁损伤模拟方法

3．3 基于不同荷载作用下加速度响应差值和提升小波变换的损伤识别

3．4 小结

第四章 基于车桥耦合和提升小波变换的损伤识别方法

4．1 车桥耦合振动数值分析

4．2 基于车桥响应和提升小波变换的损伤识别

4．3 小结

第五章 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

发表论文和科研情况

致谢