小波多分辨分析在钢结构应力监测的应用研究

《小波多分辨分析在钢结构应力监测的应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第4卷第2期VoJ．4No．22012年6月Jun．2012小波多分辨分析在钢结构应力监测的应用研究邓志勇，樊可清，叶肖伟2(1．五邑大学信息工程学院，广东江门529020；2．香港理工大学深圳研究院，广东深圳518000)【摘要】在钢结构应力监测过程中，温度对应力监测结果影响明显，为了得到钢结构真实的载荷应力，采用小波多分辨分析方法对实时测量数据进行分解和重构，首先对信号进行去噪，然后利用温度数据与各分解层下应力数据的相关关系，剔除出温度应力部分，研究结果表明，采用小波多分辨分析方法处理后的应力数据更能准确的反映钢结构真实的载荷应力响应。【关键词】应力监测；小波变换；

2、多分辨分析；温度应力；抬升裙楼【中图分类号】TP391；TU391【文献标识码】A【文章编号】1674—7461(2012)02—0030—05行，在施工过程中对抬升裙楼关键构件的应力进行0引言监测，主要选取双轴对称的4榀主桁架(TR1、TR2、TR4、TR5)的上弦杆、下弦杆、斜腹杆及裙楼7层平深圳证券交易所营运中心位于深圳市福田中面内斜撑作为监测对象，对抬升裙楼56组关键构件心区，结构主体总高度约237m，是深圳市标志性建断面进行应力监测(可按双轴对称关系分为东南筑，如图1所示，其抬升裙楼距地36m，采用超长巨角、西南角、西北角和东北角4个区域，每个区域14型悬挑钢

3、桁架结构体系，是目前世界上最大的高空个监测断面)，西南角具体监测断面如图2所示，其大跨度空间悬挑结构。由于其钢结构悬挑跨度大、余按双轴对称关系分布。距地高、受力情况复杂，为了确保施工安全有序进图1深圳证券交易所营运中心图2抬升裙楼应力监测断面布置(西南角)【作者简介】邓志勇(1986一)，男，湖南永州人，硕士研究生。主要研究方向：信号与信息处理技术、结构健康监测、故障诊断与智能技术。小波多分辨分析在钢结构应力监测的应用缉究31应力监测的目的是监测施工过程中构件的真器钢弦线性热膨胀系数12．2microstrain／％，CF2为实载荷应力情况，实测应力数据表明，原始应力监

4、深交所监测桁架钢梁线性热膨胀系数12．0micros—测信号不仅包含载荷应力响应部分，同时也包含train／oC。风、温度等影响因素引起的响应，特别是温度应力1．2温度对结构应变的影响分析影响显著，而同时信号伴随着施工现场大量噪声的通常结构应变的测试的目的是要测量在荷载干扰，具有多尺度特征，采用传统的滤波方法往往作用下结构测点的应变，但环境温度变化时，由于达不到预期的效果，为此，本文针对小波多分辨结构材料的热胀冷缩，测点处除有荷载产生的应变分析理论在多尺度数据处理方面的优势J，通过外，还存在温度应变，这会对结构试验产生很大的对实时应力数据进行小波多分辨分析，首先对信号误

5、差。对于静定结构，温度变化引起结构的膨胀收进行去噪，然后利用温度数据与各分辨率下应力数缩能够自由进行，因此，其温度应变能在应变计上据的相关关系，剔除出温度应力部分，结果取得了得到充分的体现；对于超静定结构，由于约束的作不错的效果。用，温度变化引起结构的收缩和膨胀并不能自由的进行，在应变计上测得到的结果只能反映温度应变1温度对结构应力监测的影响的一部分，甚至没有反映。因此实际结构的温度应温度对结构应力监测的影响主要分为两个方变是非常复杂的，不但与温度变化的分布有关，还面：一是温度对应变测试仪器、应变计(应变片、应与结构形式、约束情况有关。变传感器)的影响，使得应力监测结果

6、本身产生误2小波多分辨分析差；二是温度变化使结构产生温度应力，混淆了结构荷载应力的监测。小波多分辨率分解的过程是，先选择一个特殊1．1温度对应变计影响分析功能的基小波(母小波)，基小波经过伸缩和平移应变计受到环境温度变化的影响会使测试结后，变换成一系列具有相同功能的小波序列，然后果产生误差，称为温飘。应变计受温度影响主要包将信号投影到小波序列的空间，可实现信号的多分括两部分：辨分解：粗分辨率(近似)部分包含信号低频部分，(1)应变计本身的传感特性受温度影响，例如：高分辨率(细节)部分包含信号高频部分，信号低频电阻应变片的阻值会随温度改变而改变，振弦式应部分继续进行多分辨

7、率分解，小波多分辨率分解过变传感器的频率与应变的对应关系也随温度的变程具体如下：化而改变。采用电阻应变片测试时，需采用温度补基小波(t)连续小波变换定义：偿技术，采用振弦式应变传感器测试时，需在不同0，b)=[f，]温度下对传感器进行标定，得到相应的频率与应变的标定曲线，进而减小或消除温度对应变计影响。：_Tff)l0>0本工程采用性能等级高的GK4000振弦式应变传感器，尽可能地减小温温度对应变计本身的影响。其中，(t)是基小波；0是尺度参数，b是时间(2)应变计材料与监测结构材料的线膨胀系数参数。表示对的共扼运算。小波变换把原来的不同