基于小波分析的基桩完整性检测

论文摘要

随着桩基的大量应用,桩基质量带来的工程问题越来越多,这使得对桩基完整性进行检测日益重要。基桩作为一种常用的基础形式,在各个工程领域得到了广泛的应用,取得了一定的社会效益和经济效益。因桩基础属隐蔽工程,为保证其安全可靠性,对其进行质量检测尤为重要。低应变反射波法具有费用低、方便快捷、操作简单等优点,在基桩完整性检测中被广泛采用。但是由于传统应力波反射法对波形的判读主要依靠测试人员的经验,使的桩基检测结果存在较大的误差,其理论基础、测试技术、特别是后处理分析手段尚有待完善的地方。小波理论作为一门理论科学,它与应用科学紧密结合在一起,作为一种技术工具和方法,在信号处理、模式识别、太空探索等各方面得到了广泛的应用。小波分析是近些年发展起来的一种新的时频分析方法。小波分析克服了短时傅里叶变换的缺陷,具有多分辨率分析的特点,广泛应用于各个时频分析领域。本文首先综述了低应变反射波法的基本原理,阐述了低应变反射波法的测试技术和基桩完整性检测依据,讨论了低应变反射波法的局限性和适用范围以及测试盲区的问题,并结合工程实际对检测信号进行分析和判读基桩完整性。其次,在充分介绍小波理论的基础上,本文分析了傅里叶变换和短时傅里叶变换,详细介绍了连续小波变化和离散小波变换,讨论了小波变换的时频局部化特点,阐述了多分辨分析和小波包理论以及小波包分解与重构算法,综述最好小波基的选择等问题。最后,利用小波函数的性质,本文选取双正交小波基db6,通过MATLAB软件和RS基桩动测仪,将小波分析应用到桩基信号消噪,确定桩基浅部缺陷位置、消除基线漂移,以其用多分辨分析对信号进行处理。通过与传统的低应变反射波法信号分析方法进行比较,结果表明这些分析将助于基桩完整性的正确判读。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基桩应力波检测的国内外研究历史和现状
• 1.3 小波发展简史与国内外研究现状
• 1.3.1 小波发展简史
• 1.3.2 小波变换的国内外研究现状
• 1.4 本文的结构和内容
• 第2章 基桩低应变反射波法动力检测技术
• 2.1 反射波法的基本原理
• 2.1.1 反射波法的基本模型
• 2.1.2 应力波在桩身的传播和缺陷诊断
• 2.2 反射波法的局限性和适用范围
• 2.2.1 反射波法的局限性
• 2.2.2 反射波法测试盲区的问题
• 2.3 低应变反射波法的测试技术及工程实例分析
• 2.3.1 低应变反射波法的测试技术
• 2.3.2 低应变反射波法检测依据
• 2.3.3 测试结果的计算与分析
• 2.3.4 工程实例分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 小波变换的理论基础
• 3.1 傅里叶变换
• 3.2 短时傅里叶变换
• 3.3 小波变换
• 3.3.1 连续小波变换
• 3.3.2 离散小波变换
• 3.4 多分辨分析
• 3.5 信号的分解与重构—Mallat算法
• 3.6 正交小波包
• 3.6.1 小波包的定义
• 3.6.2 小波包的子空间分解
• 3.6.3 小波包分解与重构算法
• 3.6.4 最好基的选择
• 3.6.5 几种常用的小波
• 3.7 本章小结
• 第4章 小波分析应用于基桩完整性检测
• 4.1 小波滤波和消噪在基桩信号分析中的应用
• 4.2 利用小波变换确定浅部缺陷位置
• 4.3 小波变换消除信号基线偏移的应用
• 4.4 小波多分辨分析应用于动测信号处理
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目