小波变换在旧桥实时监测系统中应用研究

论文摘要

车辆的超载、超限运行,桥梁养护经费的不足,使桥梁长期处在病态的工作状态。既有旧桥的安全运营一直是人们较为关注的热点问题,国内、外桥梁不断发生的坍塌事故,给人们敲响了警钟。近年来,桥梁的实时监测成为比较活跃的研究领域,它涉及多门学科,多项技术,是一项非常实用的在线监测系统。使人们对桥梁结构的工作状态、健康情况有了一个明确地认识。小波变换理论是近年来迅速发展起来的新兴学科,已成为众多领域的研究热点。本文首先对国内外桥梁的监测研究现状进行了全面、系统的评述,介绍了桥梁实时监测系统的构成及工作过程,然后详细介绍了小波变换的概念和它具有良好时频局部与多分辨率分析特性,及在桥梁实时监测系统中应用的可行性,并利用Matlab和ANSYS仿真试验验证了小波变换在信号去噪和小波的奇异性检测原理分析突变信号的能力。最后,结合三座既有桥梁的现场试验,对结构的动力信号进行实时监测,通过对信号的小波分析,观察不同尺度下信号图像,来判断结构损伤的存在。由于多尺度分析方法具有较高的计算效率,能够通过预警阀值的设置,来进行实时监测的在线预警。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1-1 旧桥实时监测的必要性
• §1-2 桥梁结构实时监测的概念
• §1-3 国内外研究现状
• 1-3-1 实时监测技术的应用
• 1-3-2 实时监测系统的构成
• §1-4 桥梁结构监测的理论研究发展
• 1-4-1 信号分析与参数识别
• 1-4-2 振动的损伤识别方法
• §1-5 当前桥梁实时监测的主要问题
• §1-6 本文研究背景
• §1-7 本文研究的主要内容
• 第二章 小波变换理论
• §2-1 小波变换的产生、发展
• §2-2 小波变换在土木工程中的应用
• §2-3 多尺度分析与 Mallat 算法
• §2-4 小波变换理论
• 2-4-1 小波和小波变换
• 2-4-2 小波包分析
• §2-5 小结
• 第三章 小波变换的监测信号分析
• §3-1 小波变换的多尺度性
• §3-2 小波变换去噪
• 3-2-1 去噪原理
• 3-2-2 去噪的实现
• §3-3 仿真监测信号分析
• 3-3-1 Matlab 仿真试验
• 3-3-2 ANSYS 仿真试验
• §3-4 小结
• 第四章 小波变换对旧桥结构损伤的分析和预警
• §4-1 小波变换用于突变信号检测的原理
• §4-2 小波变换模极大值的确定方法
• 4-2-1 Lipschitz 指数
• 4-2-2 小波变换极大值与 Lipschtiz 指数的关系
• §4-3 小波变换在旧桥实时监测中的应用
• 4-3-1 仿真试验
• 4-3-2 现场试验
• §4-4 阀值预警
• §4-5 小结
• 第五章 结论与展望
• §5-1 结论
• §5-2 展望
• 参考文献
• 致谢