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矮塔斜拉桥结构损伤识别的Hilbert-Huang变换方法研究的中期报告
摘要
本文针对矮塔斜拉桥结构损伤的识别，提出了一种基于Hilbert-Huang变换方法的中期报告。首先，针对矮塔斜拉桥结构的特点，确定了损伤识别的关键参数，并采用加速度传感器对实际桥梁进行了振动数据采集。接着，应用经验模式分解（EMD）方法对采集到的振动数据进行分解，得到多个内固有模态函数（IMFs）。然后，采用Hilbert变换对每个IMF进行包络分析，得到其包络线。最后，采用基于包络线的能量特征和熵特征来进行损伤识别。
实验结果表明，该方法能够很好地识别出不同位置和程度的桥梁结构损伤，且具有很高的准确率和稳定性，为有效监测和维护矮塔斜拉桥结构提供了一种新的方法。
关键词：矮塔斜拉桥；损伤识别；Hilbert-Huang变换；经验模态分解；包络分析；能量特征；熵特征
Abstract
Inthispaper,amid-termreportonthestudyoftheHilbert-Huangtransformmethodforidentifyingstructuraldamageinshorttowercable-stayedbridgesisproposed.Firstly,thekeyparametersfordamageidentificationoftheshorttowercable-stayedbridgestructureweredeterminedaccordingtoitscharacteristics,andthevibrationdataoftheactualbridgewerecollectedusinganaccelerationsensor.Then,theempiricalmodedecomposition(EMD)methodwasappliedtodecomposethecollectedvibrationdataintomultipleintrinsicmodefunctions(IMFs).Afterwards,theHilberttransformwasusedtoperformenvelopeanalysisoneachIMFtoobtainitsenvelopeline.Finally,theenergycharacteristicsandentropycharacteristicsbasedontheenvelopelinewereusedfordamageidentification.
Experimentalresultsshowthattheproposedmethodcaneffectivelyidentifystructuraldamageintheshorttowercable-stayedbridgeatdifferentlocationsanddegreeswithhighaccuracyandstability,whichprovidesanewmethodfortheeffectivemonitoringandmaintenanceofshorttowercable-stayedbridgestructures.
Keywords:Shorttowercable-stayedbridge;Damageidentification;Hilbert-Huangtransform;Empiricalmodedecomposition;Envelopeanalysis;Energycharacteristics;Entropycharacteristics.