隧道結(jié)構(gòu)損傷識別的小波分析方法研究.pdf

1、隧道是交通運輸系統(tǒng)的重要組成部分，隧道結(jié)構(gòu)的安全是交通運輸系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的前提。在實際工程應(yīng)用中，由于隧道設(shè)計、施工和自然災(zāi)害等原因，往往使得許多隧道產(chǎn)生老化、裂縫、破損等損傷，可能使隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂、垮塌等嚴(yán)重后果，從而導(dǎo)致人們生命財產(chǎn)的重大損失。小波分析方法是國際上近年來發(fā)展起來的一種新的時-頻分析方法，它具有空間局部化性質(zhì)，在信號奇異性檢測方面有著獨特的優(yōu)勢。采用小波分析方法，研究隧道結(jié)構(gòu)的損傷識別問題，不僅具有重要的理論意義，而且

2、對于工程實際具有重要的應(yīng)用價值。
　　 本文采用小波分析理論，研究損傷對隧道結(jié)構(gòu)動力特性的影響，針對位移模態(tài)、轉(zhuǎn)角模態(tài)和曲率模態(tài)，分別建立了隧道結(jié)構(gòu)的損傷識別原理。
　　 本文以含有損傷的隧道結(jié)構(gòu)為研究對象，建立了隧道結(jié)構(gòu)的曲梁單元模型，利用有限元法分析隧道結(jié)構(gòu)的振動特性，通過計算得到隧道的位移模態(tài)、轉(zhuǎn)角模態(tài)和曲率模態(tài)。以dbN小波為母小波，并采用小波分析對模態(tài)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)小波變換，用單元的尺寸減小來模擬隧道的局部損傷，

3、計算表明小波系數(shù)模極大值的突變位置與損傷位置相吻合，從而驗證了本文方法的有效性。
　　 本文提出了二維剛性地基隧道模型，建立了相應(yīng)的隧道損傷識別小波分析方法。采用有限元計算分析，研究二維剛性地基隧道損傷結(jié)構(gòu)的振動特性，通過計算得到了隧道損傷模型的位移模態(tài)、轉(zhuǎn)角模態(tài)和曲率模態(tài)，并利用dbN小波對模態(tài)參數(shù)分別進(jìn)行連續(xù)小波變換，采用單元的尺寸減小來模擬隧道的局部損傷，計算表明小波系數(shù)模極大值的突變位置與模擬損傷位置相一致，從而驗證了本

4、文方法的有效性。
　　 在考慮地基對隧道結(jié)構(gòu)影響的基礎(chǔ)上，本文提出了二維彈性地基隧道模型，建立了相應(yīng)的隧道損傷識別小波分析方法。通過研究隧道結(jié)構(gòu)的振動特性，得到彈性地基隧道模型的位移模態(tài)、轉(zhuǎn)角模態(tài)和曲率模態(tài)，利用dbN小波對其模態(tài)參數(shù)分別進(jìn)行連續(xù)小波變換，采用單元的尺寸減小來模擬隧道的局部損傷，計算表明小波系數(shù)模極大值的突變位置與模擬損傷位置相吻合，從而驗證了本文方法的有效性。
　　 本文以湖南省東常高速公路太陽山隧道為