基于小波分析的刚构桥损伤识别与评估研究

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连续刚构桥因其主梁与桥墩是刚性连接的,在竖向荷载作用下,主梁端部产生负弯矩,对中跨主梁的正弯矩有一定的卸载作用,因此跨中截面可以适当减小,同时桥下净空大,视野开阔,而且由于墩梁固结,不需要支座,整个桥梁连成一体,抗震性能较好等优点而被广泛应用,但运营多年后,往往表现出各种各样的损伤工况(以裂缝最为常见),因此,有必要对桥梁进行损伤位置识别及损伤程度的评估,对桥梁状况做一个科学、合理的判断,为桥梁的维修加固等做技术服务。本文以运营多年的云南飞龙大桥(连续刚构)为依托工程,对损伤位置的定位和损伤程度的评估进行研究。(1)查阅相关文献,总结桥梁结构损伤识别和损伤评估的国内外研究现状,针对现研究阶段存在的问题,提出小波分析的损伤识别与评估。(2)运用有限元软件midas建立飞龙大桥的无损和局部损伤有限元模型,将所得数据在matlab中进行小波分析,通过小波系数残差图中奇异点出现定位损伤位置,说明小波分析在连续刚构桥上有很好的适用性。(3)为了进一步说明小波变换在连续刚构桥上的适用性,将损伤识别分为单处损伤和多处损伤两种工况,发现小波变换在单处损伤工况中的识别效果要优于多处损伤工况,在相同的损伤程度下,中跨处峰值大于边跨处峰值;在多处损伤工况下,若多处损伤程度差距较大,损伤程度较小者,可能存在信号掩盖而无法识别。针对连续刚构桥低损伤无法准确识别的情况,本文将其进行分段处理,在一定程度上能提高损伤识别的精度。(4)寻求桥梁损伤评估的稳定指标参数,应用Lipschitz指数来进行函数的正则性判断,研究发现Lipschitz指数与损伤程度之间存在明显的线形关系,它只与损伤程度相关,是一个稳定的评估指标。(5)将实桥的实测数据应用文章中的小波基进行连续小波变换,进行损伤位置识别与损伤程度的评估,给出目前运营阶段连续刚构桥的实际状况,就运营阶段的状况给出科学合理的建议。
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