基于小波理论桥梁结构损伤识别

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1、致谢本论文是在导师刘海卿教授的指导下完成的，凝聚了刘海卿教授的心血，在此谨向我的导师致以深深地敬意和谢意！在这两年多的读研过程中，刘教授严谨的学术态度，求真务实、锐意进取的科研精神深深影响着我。教授不仅在专业知识上给予我悉心的指导，而且帮助我树立正确的学术观，严谨、务实、博学、创新，这些都将使我受益终生。今天，我的论文得以顺利完成倾注了导师大量的心血和汗水。在接受专业知识之余，我也从教授身上获得了宝贵的人生经验，以后将是我克服困难，努力向前的动力。刘教授用自己的实际行动影响着团队中的每一个人，在刘老师

2、的悉心教导下，团队充满活力与创新精神，大家互相帮助，共同研究交流学习成果，使我受益匪浅。能够成为团队的一员，为团队做出自己的贡献，我感到十分荣幸。感谢团队中的兄弟姐妹，在你们的帮助和鼓励下，我才得以顺利完成学业。特别感谢师姐袁景博士，师兄王锦力博士帮我解决了许多问题，并鼓励我在探索中不断进步。父母对我的学习一直给予无私的支持，也正是由于他们的理解、信任，才使我取得今天的成绩。感谢父母多年来的照顾，我一定继续努力，报答父母的养育之恩。本文中参考了大量的中外文献，在此向各位作者表示感谢。摘要近年来，小波分

3、析对非稳态信号的时频分析已经取得迅速发展，其优越性是傅里叶分析所不能及的。虽然应用小波变换识别损伤在机械结构中已经比较成熟，但是在土木结构工程损伤识别中应用较少，所以研究和发展基于小波分析的土木工程结构损伤识别方法是非常有意义的。本文首先简要介绍了小波变换的发展、演变过程及其基本概念和理论，着重介绍了小波对结构异常信号的检测和识别。随后利用小波变换本身的特性和优点，对基于小波分析的土木工程结构损伤识别理论和方法进行了深入研究，提出了将结构曲率模态信号进行小波变换的土木工程结构损伤识别方法，并用数值模拟

4、桥梁算例进行了验证。通过小波变换系数的模极大值出现位置判断梁损伤位置，针对比较难判断的梁端部位损伤，提出小波变换系数残差作为损伤指标。对于损伤程度的判断，采用在小波系数的模极大值处求得Lipschitz指数，利用Lipschitz指数与信号在某点的奇异性的关系，得出损伤的程度。结果表明，应用小波变换可以准确的识别桥梁的损伤位置和损伤程度。利用Midas/Civil软件对某连续梁桥进行数值模拟，结果表明，小波变换系数残差作为指标可以准确识别连续梁桥的损伤位置，Lipschitz指数作为指标可以识别连续梁

5、桥的损伤程度。关键词：小波变换；损伤检测；桥梁结构；曲率模态-I-AbstractInrecentyears,waveletanalysisofthenon-stationarytime-frequencyanalysishasmaderapiddevelopment,itsadvantagescannotbereachedbytheFourieranalysis.Usingwavelettransformidentificationdamageinmechanicalstructureisrelat

6、ivelymature,butincivildamagedetectioninstructuralengineeringapplicationsless,Therefore,researchanddevelopmentofcivilengineeringstructuraldamageidentificationmethodbasedonwaveletanalysisisverymeaningful.Thispaperbrieflydescribesthedevelopment,evolutionan

7、ditsbasicconceptsandtheoriesofthewavelettransform,focusesonthestructuralabnormalitiessignaldetectionandidentificationofwavelet.Thenweusewavelettransformfeaturesandadvantages,in-depthstudyonwaveletanalysisbasedonstructuraldamageidentificationofcivilengin

8、eeringtheoryandmethods,andsimulatethesimplysupportedbeamhasbeenverified.Weusethewavelettransformmodulusmaximacoefficientsoccurrencetodeterminedamagelocationofbeam,andformoredifficulttodeterminethebeamareadamage,usewaveletcoeffici