基于节点曲率和小波分析的梁式桥多尺度损伤识别

以新沂河大桥为工程背景,提出了一种基于节点曲率和小波分析(NCWA)的梁式桥多尺度损伤识别方法。首先基于结构弯矩-曲率基本关系和结构微损伤对其应力重分布影响很小的假定,结合小波分析的消噪功能,采用奇异值分解(SVD)方法求解节点曲率损伤前后的线形矩阵方程,推导了基于节点曲率的损伤指标,并通过简支梁试验验证了该方法的理论可行性,最后新沂河大桥多尺度数值模型试验和动载试验验证了基于NCWA识别方法的损伤敏感性和抗噪性。结果表明:在不考虑噪声干扰作用下,基于节点曲率的损伤识别方法能较好实现结构不同尺度的损伤识别,但小尺度单元区域的识别效果普遍优于大尺度单元区域;在考虑噪声干扰作用下,基于NCWA的损伤识别方法基本能够实现结构小尺度下的损伤识别,小尺度单元区域的比大尺度单元区域的损伤识别抗噪性更好。提出的基于NCWA的多尺度损伤识别方法具有应用到实际工程健康监测中的潜力,可为梁式结构损伤及安全预后奠定必要的基础。

基于改进小波包能量的梁式结构损伤识别

利用小波包变换技术将结构的节点曲率响应分解到不同模态,选择能量较大的结构单阶模态响应构造损伤指标,使得损伤指标具有较强的噪音鲁棒性和损伤敏感性。通过统计损伤指标超过损伤预警值的次数来识别损伤,进一步降低了环境噪音对识别结果的影响。通过多种不同损伤工况的简支梁数值算例和实验验证了该方法的有效性。结果表明,该方法能够用于工程实际,当响应信号中的噪音在10%以下时,此方法能够准确的识别出较小程度的结构损伤。