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斜拉桥结构施工状态下连续小波变换损伤识别方法的研究

作　者: 谭珂
导　师: 唐雪松；陈星烨
学　校: 长沙理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 桥梁结构 损伤识别 施工状态 连续小波变换 模态振型
分类号: U441.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 39次
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内容摘要


桥梁在建造过程中,结构损伤往往是比较容易被忽视的。由于施工水平的限制,再加上结构在复杂的自然环境中造成损伤,以及在建造过程中的临时荷载对结构的损害,会在很大程度上降低桥梁的建造质量。使得桥梁在建造过程中留下了安全隐患。因此,损伤诊断技术己经成为桥梁工程领域内的研究热点问题,而发展施工过程中对桥梁结构的损伤识别技术也将会是研究的重点和热点问题。小波分析是一种新兴的时频分析手段,在处理结构测试数据时具有极大的优势,在结构损伤识别分析中有着广阔的发展空间和应用价值。为了研究在建桥梁的损伤识别问题,本文采用连续小波变换进行损伤识别的研究分析。首先利用ANASYS和MIDAS软件进行结构模态分析,获得结构的各阶振动模态。然后将获得的振动模态作为输入信号导入MATLAB中,进行Morlet小波变换,用于结构的损伤识别。本文在第三章利用ANSYS建立了一个两跨连续梁的损伤模型,对于不同位置、不同程度的结构损伤的识别效果进行了分析讨论。对于各阶模态的损伤识别效果进行了分析对比。同时,对于位移模态、角位移模态与曲率模态的损伤识别效果,进行了分析比较。在第四章,以在建的广东李家沙特大斜拉桥为工程背景,在施工状态下,选取四个典型的施工工况(最小双悬臂状态、最大双悬臂状态、边跨合龙状态、中跨合龙状态)为分析对象,利用MIDAS建立有限元模型,在第三章研究成果的基础上,对四个工况下的损伤模型进行损伤识别分析与研究。研究结果表明,曲率模态的连续小波变换对结构损伤较为敏感,损伤识别的效果较好。另外,损伤识别效果受一定边界条件的影响。但总的来说,曲率模态的连续小波变换信号能够快速、可靠地识别出施工过程中结构的损伤位置与损伤程度。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-21
  1.1 引言  10-12
  1.2 结构损伤识别的研究现状  12-20
    1.2.1 损伤的概念与结构损伤识别的基本内容  12
    1.2.2 无损检测方法  12-13
    1.2.3 基于结构静力测试的损伤识别方法  13-14
    1.2.4 基于结构动力特性的损伤识别方法  14-18
    1.2.5 小波分析在结构损伤识别中的应用  18-20
  1.3 本文主要研究内容  20-21
第二章 小波分析基本理论  21-34
  2.1 傅里叶变换  21-23
    2.1.1 傅里叶级数  21
    2.1.2 傅里叶变换  21-23
  2.2 小波分析理论  23-30
    2.2.1 小波和小波变换  23-25
    2.2.2 连续小波变换  25-27
    2.2.3 离散小波变换  27-28
    2.2.4 多分辨率分析与Mallat 算法  28-29
    2.2.5 小波包分析  29-30
  2.3 常用小波函数  30-34
    2.3.1 Haar 小波  31
    2.3.2 Daubechies（dbN）小波  31-32
    2.3.3 Morlet 小波  32-33
    2.3.4 Mexican Hat（mexh）小波  33-34
第三章 基于连续小波变换简单结构损伤识别  34-45
  3.1 前言  34
  3.2 连续小波变换的损伤识别理论  34-36
  3.3 基于连续小波变换的连续梁结构损伤识别  36-43
    3.3.1 计算与损伤模型  36
    3.3.2 不同位置损伤的识别  36-39
    3.3.3 损伤程度的识别  39-40
    3.3.4 各阶模态识别的效果  40-42
    3.3.5 模态类型的选择  42-43
  3.4 本章小结  43-45
第四章 桥梁结构在施工状态下的损伤识别研究  45-68
  4.1 前言  45
  4.2 工程概况  45-47
  4.3 数值分析  47-67
    4.3.1 最小双悬臂状态下的损伤识别  50-56
    4.3.2 最大双悬臂状态下的损伤识别  56-60
    4.3.3 边跨合龙状态下的损伤识别  60-63
    4.3.4 中跨合龙（成桥）状态下的损伤识别  63-67
  4.4 本章小结  67-68
结论与展望  68-70
  结论  68-69
  展望  69-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
附录  75

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 结构原理、结构力学 > 桥梁强度与疲劳损伤
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