本文選題：橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)　切入點(diǎn)：損傷識(shí)別　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是既有橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營(yíng)的重要保障,損傷識(shí)別作為其中至關(guān)重要的一環(huán),其準(zhǔn)確與否與橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的效率直接相關(guān),因此研究高精度的損傷指標(biāo)具有極高的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文綜述了結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),并簡(jiǎn)要分析了目前廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)之不足,提出了基于改進(jìn)HHT的橋梁結(jié)構(gòu)震后損傷識(shí)別指標(biāo),并以某斜拉橋振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑槔?對(duì)文中所提方法進(jìn)行驗(yàn)證,所做的主要工作及結(jié)論如下:(1)針對(duì)傳統(tǒng)線性濾波器在處理時(shí)變與非線性響應(yīng)信號(hào)時(shí)的不足,采用近幾年被引入到結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號(hào)處理的形態(tài)學(xué)濾波器作為降噪手段,并以仿真信號(hào)為例確定了圓形結(jié)構(gòu)元素作為最優(yōu)結(jié)構(gòu)元素,降噪結(jié)果表明形態(tài)學(xué)濾波器能在降噪的同時(shí)最大程度的保留結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號(hào)。(2)介紹了三種模態(tài)混疊的改進(jìn)方法——EEMD、CEEMD、AEEMD,并分析了以上三種方法的優(yōu)點(diǎn)和局限,在此基礎(chǔ)上結(jié)合形態(tài)學(xué)濾波器與排列熵提出了一種改進(jìn)的HHT方法——PAEEMD,并以斜拉橋振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)測(cè)動(dòng)力響應(yīng)對(duì)以上方法的模態(tài)混疊改進(jìn)效果進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果發(fā)現(xiàn)EMD模態(tài)混疊問(wèn)題最為嚴(yán)重,但其分解速度最快;EEMD(CEEMD)改進(jìn)效果有限,分解速度僅次于EMD;AEEMD大幅改善了模態(tài)混疊問(wèn)題,但分解速度太慢,不適合于實(shí)時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè);借助形態(tài)學(xué)濾波器的降噪前處理,PAEEMD在改善模態(tài)混疊方面略優(yōu)于AEEMD,同時(shí)大幅提高了 AEEMD的分解速度,較適合于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中損傷指標(biāo)的構(gòu)建。(3)將改進(jìn)的HHT方法——PAEEMD應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)震后損傷識(shí)別,提出了 IMF特征能量比損傷指標(biāo),分別對(duì)五種工況下橋梁結(jié)構(gòu)損傷狀況進(jìn)行評(píng)估,并與傳統(tǒng)的頻率損傷指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,文中提出的損傷指標(biāo)能有效的識(shí)別結(jié)構(gòu)微弱損傷和準(zhǔn)確的定位損傷,是一種有效的結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)。
[Abstract]:The health monitoring system of bridge structure is an important guarantee for the safety operation of existing bridge structure. Damage identification is one of the most important parts of the system, and its accuracy is directly related to the efficiency of the health monitoring system of bridge structure. Therefore, it is of great theoretical significance and practical value to study the damage index with high accuracy. This paper summarizes the research status and development trend of structural damage identification, and briefly analyzes the deficiency of structural damage index which is widely used at present. The damage identification index of bridge structure based on improved HHT is proposed, and the method proposed in this paper is verified by taking the shaking table test model of a cable-stayed bridge as an example. The main work and conclusions are as follows: (1) aiming at the shortcomings of traditional linear filters in dealing with time-varying and nonlinear response signals, the morphological filter introduced into structural response signal processing in recent years is used as a means of noise reduction. Taking the simulation signal as an example, the circular structure element is determined as the optimal structure element. The denoising results show that the morphological filter can retain the structural response signal to the maximum extent while reducing the noise. In this paper, three improved modal aliasing methods, EEMDN CEEMDN AEEMDM, are introduced, and the advantages and limitations of the above three methods are analyzed. On the basis of this, an improved HHT method, PAEEMD, is proposed by combining morphological filter and permutation entropy. The improved effect of modal mixing is verified by the measured dynamic response of the shaking table test model of cable-stayed bridge. The results show that the improved method is effective. The problem of EMD mode aliasing is the most serious. However, the speed of decomposition is limited, and the decomposition speed is second only to that of EMD-AEEMD, but the decomposition speed is too slow to be suitable for real-time bridge structure health monitoring. With the help of morphological filter, the preprocessing of noise reduction is slightly better than AEEMD in improving mode aliasing, and the decomposition speed of AEEMD is greatly improved. The improved HHT method is applied to the damage identification of bridge structure after earthquake, and the damage index of IMF characteristic energy ratio is put forward, which is more suitable for the construction of damage index in bridge structure health monitoring. The damage status of bridge structure under five working conditions is evaluated and compared with the traditional frequency damage index. The results show that the damage index proposed in this paper can effectively identify the weak damage and accurate location damage of the bridge structure. It is an effective structural damage index.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U446

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本文編號(hào)：1604607