本文關(guān)鍵詞：地面干涉雷達(dá)技術(shù)在橋梁動(dòng)態(tài)檢測中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：橋梁在風(fēng)力、行車荷載、溫度、地震等因素的影響下,自身會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變形,不僅嚴(yán)重影響了旅客的舒適度,還會(huì)對(duì)列車的安全運(yùn)營造成影響。近年來,我國高速鐵路發(fā)展迅速,建設(shè)了大量高速鐵路橋梁。為了保證橋梁的安全運(yùn)營,需要采集橋梁的振動(dòng)參數(shù),對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測,而常用的儀器難以達(dá)到很好的測量效果。地面干涉雷達(dá)(GB-InSAR),采用步進(jìn)頻率連續(xù)波技術(shù)、合成孔徑雷達(dá)技術(shù)和干涉測量技術(shù),可以進(jìn)行高頻動(dòng)態(tài)測量,尤其適于橋梁動(dòng)態(tài)檢測。本文研究地面干涉雷達(dá)技術(shù)及其在橋梁動(dòng)態(tài)檢測中的應(yīng)用。與常用的變形檢測技術(shù)相比,地面干涉雷達(dá)技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用價(jià)值。本文結(jié)合佛羅倫薩大學(xué)研制的地面干涉雷達(dá)系統(tǒng)——IBIS系統(tǒng),系統(tǒng)歸納了地面干涉雷達(dá)技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和IBIS系統(tǒng)在國內(nèi)外的應(yīng)用實(shí)例,總結(jié)了地面干涉雷達(dá)技術(shù)的三個(gè)核心技術(shù)。為了研究微波雷達(dá)的測量精度,設(shè)計(jì)了緩慢變形精度測試,研究了角度觀測誤差對(duì)觀測精度的影響。緩慢變形精度測試,利用IBIS-S系統(tǒng)對(duì)千分尺和角反射器的組合進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測,測試結(jié)果表明,IBIS系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測量的精度可以達(dá)到亞毫米級(jí),能夠準(zhǔn)確地檢測出目標(biāo)物的微小變化。針對(duì)角度觀測誤差對(duì)觀測精度的影響,推導(dǎo)了橫豎向位移中誤差的計(jì)算模型,以實(shí)測數(shù)據(jù)分析了角度觀測誤差對(duì)觀測精度的影響,得出了有意義的結(jié)論。在高速鐵路動(dòng)態(tài)檢測中,大氣因素對(duì)微波測量的影響較大。本文深入分析了氣象數(shù)據(jù)校正法和選取穩(wěn)定點(diǎn)校正法。在此基礎(chǔ)上,利用龍伯球和角反射器研究大氣因素對(duì)IBIS-S系統(tǒng)測量精度的影響,結(jié)果表明,選取穩(wěn)定點(diǎn)校正法可以消除部分大氣因素的影響,提高IBIS-S系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢測的測量精度。由于IBIS-S系統(tǒng)測量得到的是距離向的位移,而實(shí)際需要水平和豎直向的位移,本文推導(dǎo)了橫向位移、豎向位移的計(jì)算模型,并應(yīng)用于橋梁和聲屏障的動(dòng)態(tài)檢測分析。利用IBIS-S系統(tǒng)對(duì)某高速鐵路連續(xù)梁1/4梁跨的豎向位移、簡支箱梁1/2梁跨的橫向位移進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測分析,得出了列車通過時(shí)引起橋梁動(dòng)態(tài)變化的規(guī)律,為橋梁結(jié)構(gòu)的安全檢測和評(píng)估提供了科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)。當(dāng)列車高速通過時(shí),聲屏障在自重、風(fēng)荷載和列車脈動(dòng)力等因素的影響下,會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)變形,聲屏障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對(duì)行車安全至關(guān)重要。本文利用IBIS-S系統(tǒng)對(duì)某高速鐵路聲屏障的橫向位移進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測,并對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行了深入分析,探討了IBIS-S系統(tǒng)用于聲屏障動(dòng)態(tài)檢測的可行性。橋梁檢測中得到的數(shù)據(jù)序列,表現(xiàn)為非線性、非平穩(wěn)的特點(diǎn),傳統(tǒng)的傅里葉變換和小波分析不能準(zhǔn)確地分析這些信號(hào),希爾伯特-黃變換(HHT)適用于非線性、非平穩(wěn)的信號(hào)分析。本文研究了HHT在橋梁動(dòng)態(tài)檢測中的應(yīng)用。詳細(xì)分析了HHT方法的兩個(gè)步驟:經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和Hilbert變換,以及HHT方法的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。利用MATLAB編程語言對(duì)IBIS-S系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢測的橋梁振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行希爾伯特-黃變換。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,當(dāng)列車通過時(shí),本征模式函數(shù)的瞬時(shí)頻率會(huì)有一個(gè)明顯的突變,說明HHT方法可以用于橋梁非線性、非平穩(wěn)的動(dòng)態(tài)分析。進(jìn)一步探討了地面干涉雷達(dá)動(dòng)態(tài)檢測數(shù)據(jù)用于橋梁結(jié)構(gòu)安全分析的可行性。
【關(guān)鍵詞】：地面干涉雷達(dá) 橋梁檢測 動(dòng)態(tài)測量 希爾伯特-黃變換
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U446
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)12-14
• 第2章 GB-INSAR技術(shù)的基本原理14-19
• 2.1 步進(jìn)頻率連續(xù)波技術(shù)15-16
• 2.2 合成孔徑雷達(dá)技術(shù)16-17
• 2.3 干涉測量技術(shù)17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 第3章 微波雷達(dá)精度測試19-34
• 3.1 緩慢變形精度測試19-23
• 3.1.1 方案設(shè)計(jì)19-20
• 3.1.2 測試結(jié)果與分析20-23
• 3.2 角度觀測誤差對(duì)觀測精度的影響23-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第4章 大氣因素對(duì)動(dòng)態(tài)檢測結(jié)果的影響分析34-41
• 4.1 大氣因素對(duì)微波測量影響34-36
• 4.1.1 氣象數(shù)據(jù)校正法35
• 4.1.2 選取穩(wěn)定點(diǎn)校正法35-36
• 4.2 方案設(shè)計(jì)36-38
• 4.3 結(jié)果與分析38-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第5章 高速鐵路動(dòng)態(tài)檢測與分析41-56
• 5.1 橫向位移、豎向位移計(jì)算模型41-42
• 5.2 1/4 梁跨豎向位移動(dòng)態(tài)檢測42-46
• 5.3 1/2 梁跨橫向位移動(dòng)態(tài)檢測46-50
• 5.4 聲屏障橫向位移動(dòng)態(tài)檢測50-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 第6章 HHT在橋梁動(dòng)態(tài)檢測中的應(yīng)用56-68
• 6.1 傳統(tǒng)信號(hào)處理方法56-57
• 6.2 希爾伯特-黃變換57-61
• 6.2.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解57-60
• 6.2.2 Hilbert變換60-61
• 6.3 HHT方法的優(yōu)缺點(diǎn)61-62
• 6.4 實(shí)例分析62-67
• 6.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 研究生期間發(fā)表的論文及參與的科研項(xiàng)目74

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