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桥梁建设2025年第03期:变温环境下基于主成分分析的桥梁损伤识别方法研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:王海良;李振华;孟庆领;田春艳;张鹤;

单位:天津城建大学土木工程学院;北京市市政工程研究院;北京市建设工程质量第三检测所有限责任公司;

摘要:为提高变温环境下桥梁动力响应损伤识别精度,提出引入主成分分析的小波包和分数阶傅里叶变换的损伤识别方法。该方法将原始信号F(t)进行小波包变换,再将小波包变换得到的小波包系数进行分数阶傅里叶变换,得到小波包和分数阶傅里叶变换各个节点能量,最后引入主成分分析,消除变温环境的影响,构建损伤指标进行损伤识别。以樟树市药都大桥为背景,按缩尺比1∶130制作该桥缩尺模型,进行变温环境下主梁动态损伤识别试验,分析未引入和引入主成分分析时的小波包变换、小波包和分数阶傅里叶变换2种方法在不同温度下对主梁损伤的识别情况。结果表明:未引入主成分分析时,采用小波包变换、小波包和分数阶傅里叶变换2种方法,温度变化对损伤指标影响较大。引入主成分分析后,2种方法均能明显剔除温度变化对损伤指标的影响,可准确识别损伤位置并反映损伤程度;不同工况下,采用小波包和分数阶傅里叶变换方法时,93%以上的损伤指标的极差率和96%以上的损伤指标的变异系数均小于小波包变换方法。

关键词:桥梁工程;;变温环境;;损伤识别;;小波包变换;;分数阶傅里叶变换;;主成分分析;;模型试验

基金资助:国家自然科学基金项目(52108163);; 江西省交通运输厅科技项目(2021H0006,2022H0026)~~