火灾后结构损伤检测数据小波分析法的研究

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基于小波包分析的结构损伤预警方法研究

测已成为国内外学术界与工程界的研究热点．在环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、劳效应疲以及突变效应等诸多因素共同作用下，大型工程结构将不可避免地发生局部损伤，而且有的构件
（）￡为具有尺度指标Ｊ位，
蔡正东（９２）男，士，理工程师，要研究领域为桥梁结构分析与控制１８一：硕助主
第１期
蔡正东，：于小波包分析的结构损伤预警方法研究等基
・１７・２
Ｅ３，一０１ … ，）则有（，，７，
出了结构实ห้องสมุดไป่ตู้时损伤预警的判据，过计算机仿真通
证实了该方法的可行性，证明该方法对损伤更并
２系统能量特征向量的提取
据前分析，设厂为健康监测系统实时监假（）测的信号，对其进行３小波包分解，层分解为
量特征向量对损伤更加敏感．关键词：波包分析；伤预警；点能量小损节中图法分类号：４．Ｕ４６３ＤＩ１．９３ｊｉｎ１０ —８３２１．１０１Ｏ：０３６／ｓ．０６２２．０００．３．ｓ
Ｖｏ１４ＮＯ．３．１Ｆｅｂ．２００１
基于小波包分析的结构损伤预警方法研究
蔡正东Ｄ张谢东
（中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 ” 武汉４０３）（汉理工大学交通学院３０４武武汉４０６）３０３

小波支持向量机在结构损伤识别中的应用研究

持向量机（ｕｐｒＶｅｔｒＭａｈｎ，ＶＭ）是一种ＳｐｏｔｃｏｃｉｅＳ
细分的高频成分进一步分解，且能够根据被分析并
信号的特征自适应选择相应频带，使其与信号频谱
相匹配，是一种更为广泛应用的小波分解方法。结构在不同的损伤状态下振动模式的不同可表现为振动信号的变化，因此不同损伤状态下的构件节点振动信号经小波包分解后在各频带上的投影是不同的。故可将振动信号在各频带投影序列的能量或与能量相对应的值作为特征向量［。种基于“ ７这］能量一伤状态 ” 损的特征提取方法的步骤如下。
部特征，系统时变性分析的合适工具。波分析在是小
土木工程领域有着广阔的应用前景［］小波包变换５。是小波变换的进一步完善与发展，小波变换没有对
完备的理论，进一步的发展和应用受到了限制。其支
率分析的特点，以在时域和频域内表征信号的局可
络方法、遗传算法等先进技术和智能方法，以最大可
程度地实现传感器的优化布置，测结构整体和局探
部损伤情况。神经网络具有很强的自适应能力，利用人工神经网络进行结构损伤识别是较有效的方法。然而由于神经网络学习算法缺乏定量的分析和机理
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一种基于小波的结构损伤识别方法研究

第９第２卷期
２１０２年３月
工程球物理学赧
ＣＨ１ＮＥＳＪＥ０ＵＲＮＡＩ）ＮＧＩ（ＦＥＮＥＥＲＩＮＧＧＥ（ＰＨＹＳＣＳ）Ｉ
Ｖ０．ＮＯ１９，．２Ｍａ．，２２ｒ０１
文章编号：６２７４（Ｏ２Ｏ — ０３ — ０１７９０２１）２２８３
ｌａｓａｄｏｈｒｕｋｏｏｄ，ａｄｔｅｄｍａｅｉｈｒｕｏｈｔｕｔｒｓｓｃｒｔ．Ｔｏｏｄｎｔｅｎｎｗｎｌａｓｎｈａｇｓａｍｆｌｆｒｔｅｓｒｃｕｅｅｕｉｙ
ｇａａｅｈｅａｅｙｆｔｕｔｒｓｎｍｉｍｉｅｈｅｕｒｎｔｅｔｓｆｔｏｓｒｃｕｅａｄｎｉｚｔｍａｎｔｎｎｃｃｓ，ｔｋｉｅｆｃｉｅｉｅａｅｏｔａｎｇｆｅｔｖｍｅｈｄｓｏｈｅｅｓｉｇｅｉｅｒｎｔｕｔｒｓｆｒｔａａｄｅｉｉａｉｓｐａｔｃａｌｔｏｆｔｘｉｔｎｎｇｎｅｉｇｓｒｃｕｅｏｈｅｄｍｇｅｉｎｔｆｃｔｏｎｉｒｉｕｌｒｙｎｅｅｓｒｎｒｎ．Ｔｈｅｐａｅｘｒｃｓｔｏａｒｑｎｃｆｔｉｕａｅｒｓｏｅｓｇ— ｃｓａｙａｄｕｇｅｔｐｒｅｔａｔｈｅｍｄｌｆｅｕｅｙｏｈｅｓｍｌｔｅｐｎｓｉ
（ＣｈｉａＲａｉｗａｙＳｉｎｌｙｕａｎＳｕｖｙａｅｉｒｕｐＣｏ．ｄ．，ＷｕｎＨｕｉ３０３，ｒｅｎｄＤｓｇｎＧｏＬｔｈａｂｅ４０６Ｃｈｉａ）ｎ

结构损伤识别方法研究

结构损伤识别方法研究对现有的结构损伤识别方法进行概括，并对其进行简要的介绍。

根据每种方法的特点分析其适用条件和优缺点。

标签：结构损伤识别；神经网络；小波变换0、前言随着社会经济的快速发展，现代化建筑物越修越高，越修越复杂，由于各种自然荷载和人为荷载的不断作用，使得构件内部或构件之间连接出现损伤，这间接导致结构承载力下降，而且结构从投入使用开始就面临着损伤累计的问题，并且这些建筑物服役的年限越来越长，一旦发生事故，将会造成不可估量的人身和财产损失。

一般损伤识别研究主要分为两部分：一是对损伤位置的识别；二是对损伤程度的判断。

1、结构损伤识别的研究现状目前，关于结构损伤识别的问题日益成为国内外的热点问题。

对于工程结构进行损伤研究开始于20世纪40年代，近几十年结构损伤识别的理论研究取得了飞速发展，但在实际工程中的应用却很有限。

结构损伤识别技术基本上可以分为两大类：局部损伤识别和整体损伤识别。

1.1 结构损伤识别的局部法目前常用的局部损伤识别方法有目测法、染色法、声发射法、射线法、磁扰动法等，该法是对结构的局部进行定期检查。

局部损伤识别广泛应用于船舶等领域，但也存在着很多限制和弊端，如：该法只适用于小型结构的损伤检测，而对大型复杂的结构损伤识别并不明显，另外，无法对某些结构实施在线及时的检测。

但将传感器固定在一些重要部件上，对这些部件进行远距离在线检测，较好的弥补了这一缺陷。

该技术广泛应用于航空航天、公路桥梁和民用建筑，其优点是可以直接确定构件的裂纹及其位置。

局部损伤识别技术对于压力容器、油箱等小型有规则的结构能有很好的识别效率，但对于大型、复杂的结构，这种技术用来检测结构的每一部分是不可能的。

因此，局部损伤识别技术仅适用于检测结构的特别部件或局部结构。

1.2 结构损伤识别的整体法结构损伤识别的局部法只适用于小型简单结构的损伤识别，因此基于多学科交叉的原理，得出了损伤识别技术的基础理论。

结构可以看作由刚度、质量、阻尼矩阵组成的力学系统，因此寻求物理参数和模态参数之间的对应关系便成为结构损伤识别的核心问题。

基于小波分析的结构损伤诊断

Ｋｅｒｓｙｗｏｄ：ｗａｅｅｒｎｆｒ；ｄｍａｅｗａｅｅｐｃｅｖｌｔａｓｏｍｔａｇ；ｖｌａｋｔｔ
当建筑结构出现损伤时，如何从损伤结构的测试信息来识别结构损伤是当前热门研究之一。不同形式的结构损伤导致不同的力学性能变化，这些性质也被广泛的用于损伤探测。现有的许多方法如，模态频率方法、传递函数法… 、振法、械阻抗共机
上均可进行局部分析，并开拓了许多新的应用领域。
瞬态信号或图像的突变点（信号变化急剧之处）常包含有很重要的故障信息，如，械故障、例机电力系统故障、电图心电图中的异常、脑地下目标的位置
数学分支。利用小波变换自适应分辨分析的优良性质，使在地震信号处理、模式语音识别、震勘测、地机
ＡｂｔａｔＩｈｓｐｐｒｔｅｔｒｅｍｅｈｄｎｒｄｃｄｉｅａｌｉｈｉｃｄｓｔｅｗａｅｅｎｌｓｔｏｓａｉｉｌｓｒｃ：ｎｔｉａｅ．ｈｈｅｔｏｓｉｉｔｏｕｅｎｄｔｉｗｈｃｎｌｅｈｖｌｔａａｙｉｍｅｈｄ，ｔｔｔａｓｕｓｓｃ
ｗａｅｅ — ｂａｅｅｈｎｄｔｖｌｔｐｃｅｅｈｄｗｉｈｎｕａｅｗｏｋ，ｈｅｄｆｅｅｈｒｃｅｉｔｃｏａｈｍｅｈｏｓａｖｌｔｓｄｍｔｏａｈｅｗａｅｅａｋｔｍｔｏｔｅｒｉｎｔｒｔｉｆｒｎｔｃａａｔｒｓｉｆｅｃｔｄｉ１ｄｓｉＣ＆ｅｏｄＳＵＳｄ．

火灾后混凝土结构损伤检测方法探讨

凝土块时应同时抽取构件内部未烧损的混凝土块进行电镜分析，以便进行对比分析，高判断结果提
的精度。２２３热发光法．．
种能相互弥补的方法进行综合检测，得到较准确来
的数据。
参考文献：
最早提出用热发光法检测火灾混凝土的是英国苏格兰斯特拉思克莱德大学土木工程系的ＩｉａｎＡａｄｉＭａＬｏｌｓａｃｅｄ教授。中国科学院地质研究所的ｒ
２１２碳化深度检测法．．
多，也越疏松。孔隙率大，吸水率必然也随之增长。
分别称得切片干燥时和吸水饱和时的重量，得到可
吸水率。同时做张拉应力试验。从而得到每个切片
样本的吸水率和张拉应力损失，混凝土损伤深度与建立关联。
一பைடு நூலகம்
采用直径为６ｍ的电钻，在混凝土构件上钻ｍ个深度为３～５ｍ的孔，除孔内粉尘，一个０３ｍ清将直径６ｍｍ的楔形胀管螺栓插入孑内，当胀管到达Ｌ
混凝土的测定深度时停止；开槽靠尺检查和调整用
的相关原理，这在火灾混凝上检测的发展上是一个突破。就目前而言，由于火灾情况错综复杂和火灾混凝土结构与性能的特殊性，还找不到一种能够全面检测的方法，因此在实际工程检测中大都采用多

基于振动信号小波变换的结构损伤识别试验研究

进行了理论研究和试验验证。２小波变换定义及损伤识别原理
２１小波变换定义．
随着社求也日益提高，大型复杂结构如重要高层建筑、对海
岸结构、型桥梁、器系统、大武宇宙飞船、天飞机等航的要求也日益严格，而这些复杂结构在其服役期内，由于受到设计荷载以及各种其他突发因素的作用，会使结构发生损伤，而威胁整个结构的安全。此从外，结构的老化将造成结构强度的降低、刚度的退化，这也可以看作是结构的一种损伤，化结构加固需要老
［图分类号］Ｔ３７中Ｕ１
［献标识码］Ａ文
ＴｒｊＳｔｙｏｅｈｄｆＤａａｅＩｅｔｆｃｔｏｓｄｏａｅｅａｆｒｆＶｉｒｔｏｉｎａａｌｕｄｎＭｔｏｓｏｍｇｄｎｉａｉｎＢａｅｎＷｖｌｔＴｒｎｓｏｍｏｂａｉｎＳｇｌｉ
行了动力试验，加速度、度和位移信号进行离散小波变换的多尺度分析，对速细节系数模极大值出现的位置与结构损伤时刻
相符，证了该方法可以有效地对结构发生损伤的具体时刻进行识别。验［键词］离散小波变换；尺度分析；构健康监测；伤识别关多结损
第３２卷第１期２０年２月０１
工程抗震与加固改造

小波包分析在结构损伤识别中的应用

通过数值算例验证了该方法的可行性。关键词：小波包分析损伤识别小波包节点能量节点能量平方比
，１（ ”ｌ式中，处的结构无损和结构损伤时的尸Ｅ响））；点ｃ
，
，
应定义为Ｅ，ｄ）（）Ｅ／（。Ｏ引言小波分析是近几年来发展起来的新的数学分支，非常适合对非３算例３１模型概述选用如图２所示的１．８单元的简支梁桥模型，模稳态信号进行处理，被誉为数学显微镜，在土木工程领域有着广阔的型的基本参数如下：元长度Ｌ０１截面面积Ａ＝．ｘ，面单＝．ｍ，２５ｌ截应用前景… 。小波包分析比小波分析具有更高的频率分辨率，在结构损伤识别中已经得到广泛的应用。本文采用小波包分析技术，对简支惯性矩Ｉ０７ｘＯｅ材料密度ｐ７０ｋ／￣弹性模量Ｅ２Ｏｐ，＝．６ｌ－，ｍ＝５０ｇｍ，＝ＯＧａ，．。＝０梁的实时损伤报警进行了数值研究，基于小波包节点能量给出了小结构阻尼比ｅＯ３波包节点能量平方比结构实时损伤预警判据，通过数值算例验证了该方法的可行性。１小波包分析理论小波包是由一系列线性组合的小波函数 ∥（），ｔ组成即
国塞堇旦
小波包分析在结构损伤识别中的应用
’ 周玉玲（通途公南阳路勘察设计有限公司）
摘要：提出了基于小波包节点能量相对变化量的结构损伤识别方法，况，为测点总数；采用ｍ节点能量平方比作为损伤定位依据，从而能对结构损伤进行无模型定位，最后２５构造ＷＰＥ的平方比为基础的平方比向量ｄ（：（＝．Ｃｎ）ｎ）

结构损伤识别中的小波变换法研究

结构损伤识别中的小波变换法研究
张晓兵
摘要：小波变换在结构损伤识别中使用归结为，对对结构服役状态的监测和对结构损伤的定位和评估两类，并选取典型的使用实例进行介绍和评论，后对小波理论在该领域的应用前景进行了展望。最
关键词：结构，小波理论，奇异性，裂纹，损伤
化就定义为：
现实的事情，通过对结构刚度的监测来判断结构损伤，该方法实现了直接通过结构的在线监测信号来判断结构损伤速度，并依此
ｗ（，＝Ｉ，）（￣ａ６ｆ）√ （
ａ一∞ 、
“
）ｘｄ
（）来判断结构的可靠性。但遗憾的是，１对损伤时刻的监测工作只能
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・
５８・
第３２卷第２１期２００６年１１月
山西建筑
ＳＡＮＸＩＡＲＣＨＩ（ＵＲＥＨＴＥ
ＶｏＩ３．２Ｎｏ（０６２－０８０１０．８５２０｝１０５－２
以观察信号特征。另一类方法是将小波多分辨率分析应用于结
１小波理论简介
傅立叶变换将信号从时域换算到频域，给出了信号的频率分
构损伤监测中。郭健【等利用小波多分辨率特性对梁结构的加２］速度振动信号进行了监测，利用高频信号重构出了结构发生损伤的时刻。对信号两层分解，从其第一层的高频信号可以看出在时刻１的地方发生了损伤。这对于结构的监测是有效的，常在５Ｓ通现有的损伤检测中要么和完好结构对比、么和有限元模型对要

基于小波分析的结构损伤识别方法研究

基于小波分析的结构损伤识别方法研究一、本文概述本文旨在探讨和研究基于小波分析的结构损伤识别方法。

结构损伤识别是土木工程领域的一个重要研究方向，对于保障建筑物的安全运营和延长其使用寿命具有重要意义。

随着小波分析理论的发展和应用，其在信号处理、图像处理、故障诊断等领域表现出强大的优势。

因此，本文尝试将小波分析理论引入到结构损伤识别中，以期能够提出一种更为准确、高效的结构损伤识别方法。

本文将对小波分析的基本理论进行简要介绍，包括小波变换的基本定义、性质以及常用的小波函数等。

然后，重点阐述如何将小波分析应用于结构损伤识别中，包括信号预处理、小波变换的实现、损伤特征的提取以及损伤识别算法的设计等步骤。

在此基础上，本文将通过数值模拟和实验研究，对所提出的基于小波分析的结构损伤识别方法进行验证和评估。

对本文的研究结果进行总结，并探讨该方法在实际应用中的可能性和前景。

本文的研究不仅有助于推动小波分析在土木工程领域的应用，也为结构损伤识别提供了新的思路和方法。

希望本文的研究能够为相关领域的学者和工程师提供一定的参考和借鉴。

二、小波分析基本理论小波分析（Wavelet Analysis）是一种数学工具，特别适合于处理非平稳信号和局部特征提取。

小波分析的基本思想是通过一系列具有特定性质的小波函数（也称为基函数或母小波）来分析信号。

这些小波函数在时间和频率上都具有局部性，因此能够有效地揭示信号在不同时间和频率段的特性。

小波分析的基本元素包括小波函数、尺度函数和小波变换。

小波函数通常具有紧支撑性和正交性，能够在时间和频率上同时提供局部化信息。

尺度函数则用于控制小波函数的伸缩和平移，从而实现对信号的多尺度分析。

小波变换是小波分析的核心，它将信号从时间域转换到小波域，从而得到信号在不同尺度和位置上的小波系数。

这些系数反映了信号在不同尺度上的局部特征，可以用于信号去噪、特征提取和模式识别等多种应用。

在结构损伤识别中，小波分析具有独特的优势。

基于小波包分析的结构损伤识别研究进展

第３６卷，１期第
２０１年２月１
公路工程
ＨｉｈｙＥｎｉｅｒｎｇｗａｇｎｅｉｇ
Ｖｏ．６，Ｎｏ１１３．Ｆｅｂ．，２０１１
基于小波包分析的结构损伤识别研究进展
要］小波包分析是对小波分析中没有细分的高频部分进行进一步分解，一种更为精细的时频分解方是
法，实现对非稳定信号的时频分析。首先阐述了结构损伤的小波分析和小波包分析的基本理论，后主要围绕可然小波包能量谱损伤指标，别对其在结构损伤的定位、小损伤识别、线健康监测和预警、料缺陷检测、值积分微在材数分计算误差消除等方面的试验研究和应用情况进行了全面介绍，后指出了结构损伤识别的小波包ｓａｄｗａｅｅａｋｔａａｙｉ，ｔｅｅｔｅｏｖｌｔｐｃｅｎｒｙｓｅｔｕｄｍｔｅｆｗａｅｅｎａｙｉｎｖｌｔｐｃｅｎｌｓｓｈｎｃｎｒｎｗａｅｅａｋｔｅｅｇｐｃｒｍａ－
肖本林，郑建强邓友生，
（．１中南大学信息物理工程学院，湖南长沙４０８；２湖北工业大学土木工程与建筑学院，湖北武汉１０３．４０８）１０２４０６；３湖南大学土木工程学院，南长沙３０８．湖【摘

基于小波分析的结构损伤检测发展现状与展望

定的检测手段与方法来判断结构是否存在损伤，并对损伤进行定位及评估成了当前国内外学术界、工程界极为关注且研究活跃的领域。结构发生损伤
时，同程度地引起结构参数如质量、会不刚度和阻尼的变化，进而导致结构自振频率、振型和阻抗的变化。
一
成像、流体力学、数值计算、机器视觉、故障诊断和结构损伤检测等领域具有非常广阔的应用前景并且取
得了一定的研究进展。近年来，土木工程结构领域的发展日新月异，各
种大型复杂结构（如海洋平台、高耸建筑和大跨度桥
梁等）断出现。而旧有结构在长期复杂的服役环境不中会受到各种载荷和突发陛外在因素的影响，而不可避免地导致结构系统的损伤积累和抗力衰减，极端情况下可能引发灾难性的突发事故。因而如何通过一
ＡｂｔａｔＴｅｓｒｃｕａａｇｅｅｔｎｂｓｄｏｖｌｔｎｌｓｓｉｂｃｍｉｇａｈｔｅｅｒｈｓｂｓｒｃ：ｈｔｔｒｌｄｍａｅｄｔｃｉａｅｎｗａｅｅａｙｉｓｅｏｎｏｓａｃｕ－ｕｏａｒ
（．１上海交通大学船舶与建筑工程学院，上海２０３；萍乡高等专科学校机电系，０００２．江西萍乡３７０）３００
摘要：基于小波分析的结构损伤检测技术，以其良好的应用前景，已成为目前学术界、工程界研究的热点。在回顾和总结了小波分析理论及其在结构损伤检测中研究现状的基础上，对今后的发展进行了讨论和展望。关键词：振动与波；伤检测；损小波分析；小波神经网络

基于小波分析的结构损伤检测

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基于小波分析的结构损伤检测
文章编号：０６—１５（０６００４０１０３分析的结构损伤检测
王步宇
（江大学建工学院，州１０７浙杭Ｉ０２）３
ｃｔｓｔａｔａｄａｔｇｓｏｅｎｉｐｏｆａｉｔｎｈｆｃｉｅｅｓｏａｇｄｎｉｃｔｎｈ — ａｅｈｔｓａｖｎａｅｆｈｏｓｒｏｂｌｙａｄｔｅｅｆｔｎｓｆｍａｅｉｅｔｉａｉ．ＴｅｉｉｈｔｅｉｅｖｄｆｏｄｎｉｃｔｎａｃｒｃｆｈａｅｅｅｒｌｎｔｏｋｉｂｔｒｔａｈｒｄｔｎｌＢｅｗｏｋｅｔａｉｃｕａｙｏｅｗｖｌｔｎｕａｅｗｒｓｅｔｈｎｔｅｔｉｏａＰｎｔｒ．ｉｆｏｔｅａｉＫｅｒｓｖｂａｉｎａｄｗｖ；ａｅｅａｓｒ；ａｇｅｅｔｎ；ｖｌｔｎｕａｎｔｒｙｗｏｄ：ｉｒｔｎａｅｗｖｌｔｔｎｆｍｄｍａｅｄｔｃｉｗａｅｅｅｒｌｅｗｏｋ；ｓｒｃｏｒｏｏｔｕ —
ＷＮＧ廖ＭｙＡ —ｕ
（ｒｈｔｔｒｎｉｅｒｇＩｓｔｔｏｈｊｎｎｖｒｉ，Ｈｎｚｏ１０７ＣｉａＡｃｉｃｕａＥｇｅｉｔｕｅｆｅｉｇＵｉｅｓｙａｇｈｕ３０２，ｈｎ）ｅｌｎｎｎｉＺａｔ
ＡｂｔａｔＤｎｍｉａｈｒｃｅｉｔｆｈａｇｔｃｕｅｉｌｃｌｉｓｒｃ：ｙａｃｌａａｔｒｉｏｅｄｍａｅｓｒｔｒＳｏａｔｃｓｃｔｕｍｅ—ｖｒｎ．Ｗａｅｅｒｎｆｒａｉｔａｖｌｔａｓｏｍｔｃｎｓｇｉｈｅａｌｏｉｎｌｉｉｅｉｎａｄｆｅｕｎｙｒｇｏ．Ｔｅｗｖｌｔｐｃｅｅｈｉｕａｏａｉｎｆｔｅｄｔｉｆｇａｎｔｙｓｍｅｒｇｏｎｒｑｅｃｅｉｎｈａｅｅａｋｔｔｃｎｑｅｃｎｆ — ＣＳｏａｈｐｉｔｆｉｎｌｔｌｒｂｅｗｉｄｗ．ＳｔａｋｆｃｕｌｎｌｓｏｎｎｉｅｒｄｎｍｉａＨｎｅｃｏｎｇａｈａｔａｌｎｏｏｓｗｉｅｏｉｃｎｍａｅｅｆｔａａｙｅｔｏｌａｙａｃｌｅａｎ

基于小波分析的结构损伤识别方法研究进展

摘要：为提高结构损伤识别方法的精确性和适用性，将小波分析方法引入到结构损伤识别中。本文首先介绍了小波分析的由来、特性和研究意义，接着概述了国内外基于小波分析的结构损伤识别方法研究进展，通过分析－．Ｉ￣ｘ看出小渡分析用于结构损伤识别有着广阔的应用前景，本文最后针对进一步研究的方向提出了四点建议。关键词：损伤识别；小波分析；研究进展中图分类号：ＴＵ３１２文献标识码：Ａ文章编号：１００３ — ５１６８（２０１３）２３ — ００３５ — ０１
０期由于ｓ．Ｍａｌｌａｔ、Ｙ．Ｍｅｙｅｒ及Ｉ．Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ等人的奠基工作而迅速发展起来的一门新兴学科，它是建立在调和分析、泛函分析、傅立叶分析、逼近论和数值分析等的基础上发展起来的新的时频分析方法，它具有许多优良的特性。小波分析不仅提供了一种自适应的时频同时局部化的分析方法，而且其基函数的灵活性和算法的快速性为分析和解决实际问题带来很大的便利。近年来，在机械结构中应用小波变换识别损伤的方法已经比较成熟，但是在土木工程结构中应用较少，所以研究和应用基于小波分析的土木工程结构的损伤识别方法是很有必要的。１国内外基于小波分析在结构损伤识别中的研究进展Ｓｅｇａｗａ等ｌｌ＿采用Ｍｅｘｉｃａｎｈａｔ小波对系统输入加速度和加速度响应进行分析来识别结构由损伤引起的参数ｆ如刚度、阻尼）变化，研究模型为１一ＤＯＦ和４一ＤＯＦ两个系统，取得了精确的识别结果。Ｓｏｎｅ等呀Ｕ用小波变换对结构在地震作用下带有噪声的位移响应信号进行低周疲劳信号提取。费佩燕等【综述了小波分析的发展状况，并从４个方面介绍了其进展。阐述了小波未来研究的前景。徐洪钟等Ｅ４１￣ｊ用小波多层分解方法，对大坝观测的异常数据进行了检测，并通过一个工程实例验证了这种方法的有效性。李宏男等＿５介绍了一维小波分析的基本原理１和分类，及其在土木工程领域的主要应用，得出小波分析或以小波分析为基础的人工神经网络方法是结构损伤识别的一种很有前途的方法。孙增寿等回顾和总结了小波分析理论及其在结构损伤识别、损伤程度确定和损伤定位中的应用，对今后的研究进行了展望。郭健等同基于小波分析提出了结构损伤识别四阶段方法，可分阶段实现大型桥梁健康监测中的损伤预警、确认、定位及定量．较全面地展示了小波分析在桥梁健康监测中广阔的应用前景。李多田等对于小波分析产生的背景、小波分析在结构无损检测中的应用研究进行了综述，指出了无损检测技术越来越涉及到各学科知识的综合应用，从而实现学科间的交叉和融合，共同促进该领域的发展。薛岩波等［９１通过对单层｝昆凝土结构实验台加速度信号的小波分析，得出结构损伤的时刻，经过分析信号小波变换的尺度函数确定了损伤的位置，试验表明，该方法具有一定的实用价值。薛影会［，ｏｌ￣ｔＪ用小波变换本身的优良特性，研究了基于小波分析的土木工程结构损伤识别理论和方法．提出了对结构曲率模态信号进行小波变换的结构损伤识别方法，并通过一个数值模拟的桥梁结构算例进行了验证。雷理［１１】在数值模拟的基础上，验证了基于小波变换识别结构模态参数方法的可行性。因此将此方法应用在结构振动实测数据上的效果是以后研究工作需要解决的问题。孙磊以小波变换为基本分析手段，将其应用于桥梁健康监测中，从桥梁结构测试数据去噪、模态参数识别、损伤识别、警情分析等方面进行了较为系统的研究，研究成果具有工程应用价值。２基于小波分析的结构损伤识别方法展望通过查阅国内外相关的文献．我们可以看出已经有很多

基于小波包能量变异极值指数的结构损伤识别及实验研究

量的标志：
ｌ２５
四川建筑
第３０卷４期
２１．８０００
瓣
为不同频率段的输入信号受到增强或抑制作用。当一个含
《
有丰富频率成分的信号作为输入对结构进行激励时，由于损
伤的原因，一些频率成分被抑制，而另一些频率成分被增强，因此结构的输出与完好时相比，同一频带的信号能量会有差
一
设原始信号，ｔ的小波包系数为ｃ其解由下式求得：（）
・
些学者陆续提出了曲率模态法 … 一柔度矩阵法卜［、
＋ ∞
ｃ
，
等方法，这些方法往往依赖于对振型和频率等模态参数的测试，其过程需要人为参与，这不仅加大了损伤定位的误差，而且不符合桥梁预警系统对损伤定位自动化的要求。近年来，随着小波分析方法的发展，基于结构动力响应的小波分析和小波包分析进行结构损伤预警和损伤识别开始得到研究卜” 。。对损伤定位指标定位效果的验证过程中，目前的研究成果多为数值模拟研究，缺乏动力试验验证。针对以上问题，文提出了基于对桥梁动力响应的小波包能本量变异极值指数的损伤定位方法，通过简支梁的动力试验并验证了其灵敏性。
别。由此可知，在各频率成分信号的能量中包含着非常丰富
的桥梁结构损伤信息。小波包分析的作用就在于能将信号分解到不同频带，并通过提取各频带信号的能量值组成特征参数组，反映小波损伤的特征。在小波包分析中，选取各个频带内信号的平方和作为能

小波在结构损伤检测中的应用

第 38 卷第 31 期 2012 年11 月文章编号： 1009-6825 （ 2012 ） 31-0051-03
山
西
建
筑
SHANXI
ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 31 Nov． 2012
· 51·
小波分析在结构损伤检测中的应用
杨兴彪1 周瑾2 刘承斌3
（ 1．桐庐县质量技术监督局，浙江桐庐 311500 ； 2．坤元资产评估有限公司，浙江杭州 310017 ； 3．浙江大学土木系，浙江杭州 310058 ）
2］陈富生，邱国桦，范重．高层建筑钢结构设计［M］．北京：过在节点处加宽梁翼缘，可以很容易实现强节点弱构件的要求，［中国建筑工业出版社， 2005．目前国内由于技术等因素，多采用手工组对，而箱形柱的工序较复杂，所用到的焊接方法较多，焊接越多，变形也就越大，造成的［ 3］钢结构论坛（ www． okok． org）．
摘
要：通过一根实测简支梁的振动信号，利用小波包分解技术进行损伤识别研究，识别得到不同频带上的能量比分布，分析了
பைடு நூலகம்
8 种损伤工况下的频带上的能量比分布变化，得出了一些初步的结果。关键词：数据处理技术，小波分析，频带能量比中图分类号： TU312． 3 文献标识码： A 实际上，通过损伤前后结构动态参数（频率、阻尼和振型等）的变化可以识别结构损伤，因为这些参数是构成结构动态响应方程的主要变量，但是这种方法却是建立在结构线性变化的假设上［3］，然而，结构发生损伤后，振动特性表现出非线性，材料本构关系进入塑性阶段。因此通过响应信号识别与定位结构损伤需要考虑结构非线性变化。线性和非线性系统动力特性的主要差别之一是非线性系统具有高次谐波和亚谐波。文献［ 4］指出基于累积误差（变形和装配精度）也就大，施工不好安装。箱形柱内隔板需采用电渣焊工艺，按目前国内的水平，一般要求板厚要做到 16 mm 以上，过小的板厚容易烧穿，板件变形大，也就意味着箱形柱截面不能过小，小截面的箱形柱很不合算。箱形柱的制作成本相对比较高，每吨加工费用要比 H 型钢高出 1 000 元～ 2 000 元，但箱形截面柱便于涂刷防火涂料和柱子的外包装修。

小波方法识别框架结构损伤

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第１０卷
第６期
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第一作者简介：￣
（６一）男，林梨树人，博士，究方１８，吉９教授，研ｆ３５３６３７３８（，），），），）组分信号中出现损
向：结构工程与防灾工程。
６期

火灾后混凝土结构损伤检测与处理分析

火灾后混凝土结构损伤检测与处理分析1 火灾损伤特点1.1 同其他如地震、材料老化腐蚀等损伤相比，火灾损伤有如下特点。

（1）火灾损伤随机性。

由于建筑所处的环境各异，造成火灾形成的三个条件即一定数量的可燃物质、有足够数量的氧气、火源具有一定的温度和足够的能量各不相同，这就必然出现火灾损伤的随机性。

（2）建筑损伤的随机性。

由于建筑材料的不同，木结构、钢结构、钢筋混凝土结构以及新兴的钢一混凝土混合结构，他们抵抗火灾能力各不相同这就导致建筑损伤的随机性。

1.2 钢筋混凝土结构火灾损伤特点同其他建筑材料相比，钢筋混凝土结构火灾后损伤有如下特点：（1）混凝土损伤的双重随机性。

（2）沿受火深度方向变化。

（3）混凝土温度场的非线性。

（4）抵抗火灾能力强。

大量火灾检测表明，由于羽化效应，火灾后受力构件的损伤程度由强到弱依次为：板、梁、柱，这恰恰与构件的重要程度相反，这就使得混凝土结构灾后可修复性增强。

由此可以看出，火灾后对温度判定是火灾检测基础，也是火灾损伤判定和加固修复重要依据。

随着科技的发展和先进检测仪器和设备的使用，一些新的火灾后钢筋混凝土结构温度判定检测方法层出不穷，这给火灾后结构加固修复技术提供了重要依据，进行结构灾后修复加固可以减少建设成本尽快投入使用，减少经济损失。

鉴于进行火灾后温度判定和损伤评估具有重要的意义，本文将就火灾后混凝土结构温度评定方法研究现状和发展趋势进行探讨。

2 火灾后混凝土结构的损伤检测当建筑物遭受到火灾后需要通过现场检测了解受灾程度，来判别建筑物还能否继续使用，如何处理，是否需要加固等等。

（1）取芯法：是检测未受损混凝土强度较直接和较精确的方法，但对于火灾混凝土，有时因为构件太小或破坏严重（强度<10MPa），难于获得完整的芯样。

其次，由于火灾混凝土损伤由表及里呈层状分布，所获芯样很难说具有代表性，确定的剩余强度只是构件的平均强度，只能作定性分析，不能定量分析。

（2）拉拔法：通过专门的工具锚入混凝土中，通过抗压强度推算抗拉强度以评定其质量。