小波分析在桥梁健康监测中的应用研究

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1、DETECTIONANDSUPERVISIONFORMETROLOGY计量检测与监测交通标准化·2009年7月上半月刊（总第200期）小波分析在桥梁健康监测中的应用研究白先梅，韩西，陈长万，李治学（重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074）摘要：基于钢筋混凝土梁信号采集试验，选用恰当的小波基函数，利用小波分析技术在信号处理和数据分析领域的优势，通过小波分析对信号进行分解和重构，分析桥梁结构在振动时振动信号的奇异性，最终可实现桥梁健康监测中的损伤预警和对结构工程损伤的早期诊断，从而为结构的维修加固提供可靠的依据。关键词：傅立叶变换；小

2、波分析；桥梁结构健康检测中图分类号：U442.2文献标识码：A文章编号：1002-4786（2009）07-0022-04DOI：10.3869∶j.1002-4786.2009.07.003ApplicationofWaveletAnalysisinBridgeHealth22MonitoringBAIXian-mei，HANXi，CHENChang-wan，LIZhi-xue（SchoolofCivilEngineering&Architecture，ChongqingJiaotongUniversity，Chongqing400

3、074，China）Abstract：Basedonsignalcollectiontestofsteel-reinforcedconcretebeams，therightwaveletfunctionischoseandtheadvantageofwaveletanalysistechnologyinsignalprocessinganddataanalysisfieldistakentodecomposeandreconstructthesignalthroughwaveletanalysis.What′smore，thevibr

4、ationsignalsareanalyzed.Theearlywarningtowardsdamageandconfirmationofstructuraldamagecanberealized，thusitprovidesareliablebasisforthemaintenanceandreinforcementofstructure.Keywords：Fouriertransform；waveletanalysis；healthmonitoringofbridge为了保障桥梁结构的安全性、完整性和耐久断，必将提高破损诊断系统的

5、性能。本文结合试验性，已建成的大型桥梁结构需要采用有效的手段来研究了小波分析理论在桥梁结构健康监测中的应监测和评估其损伤程度及安全状态。基于动力信号用，力求简单而快速地判断结构是否损伤，并对结分析的结构检测方法是近年来国内外研究比较活跃构损伤进行定位。的方法之一，它是以信号的时域分析和频域分析方1傅立叶变换的局限性法为基础，具有较强的理论性和实用性。而小波变傅立叶变换一直是信号处理领域中最完美、应换作为一种新的信号处理方法，综合了时域和频域用最广泛且效果最好的一种分析方法，它架起了时分析方法的优点，克服了二者的缺点，用不同的尺域与频域

6、之间的桥梁。但是傅立叶变换对结构振动度或者分辨率来观察信号。如果将其用于破损诊测试数据的分析大多是单一地在频域或时域里进行TRANSPORTSTANDARDIZATION．1HALFOFJUL.，2009（No.200）交通标准化·2009年7月上半月刊（总第200期）DETECTIONANDSUPERVISIONFORMETROLOGY计量检测与监测的，其信息表达具有一定的局限，另外它在把信号检测方法。从时间域转换到频率域的过程中，往往会使时间信3利用小波分析确定损伤位置以及损伤程度的方息完全丢失了，因此仅仅观察信号的傅立叶变换无法

7、法确定信号特征发生变化的时段。通常，对于稳态3.1选取裂缝为损伤评定指标信号而言，在整个时间域上有很少的信号特征变裂缝是评定结构健康状况最直观的标准，因此化，故傅立叶变换是足够的。然而，大多数的信号在本次模型试验过程中测取了裂缝信息，作为简支包含了大量非稳态和瞬态特征，在分析非稳态信号梁损伤的评定标准之一，以便和小波分析结果进行时，频率特征是随时间变化的，而傅立叶变换由于比较。梁的裂缝试验如图1所示。不能产生信号的时变频率内容，故在这种情况下需100（30）千斤顶要一种既能反映时间域又能反映频率域特征的基函数来对信号进行变换。分配梁裂

8、缝2小波分析简介hcr小波变换是一种时频域分析方法，具有多分辨lcr510率分析的特点，可以在时域和频域内表征信号的局部特征，很适用于对非平稳信号中夹带瞬态奇性成图1梁的裂缝试验示意图分的探测，同时还常被用于信号分解、编