基于小波分析的跨海大橋斜拉索風(fēng)致?lián)p傷識(shí)別

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(1.浙江工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310014;2.浙江大學(xué) 建筑工程學(xué)院， 浙江 杭州 310012)

基于小波分析的跨海大橋斜拉索風(fēng)致?lián)p傷識(shí)別

郭健1，徐洪東1，江定宇2，趙欽1，孫炳楠2

(1.浙江工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310014;2.浙江大學(xué) 建筑工程學(xué)院， 浙江 杭州 310012)

海域環(huán)境下服役的斜拉索要承受強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、環(huán)境腐蝕、重車過(guò)橋和溫度效應(yīng)等破壞荷載的作用，可能出現(xiàn)損傷破壞，降低拉索的強(qiáng)度和服役壽命.因此，如何有效快速地識(shí)別斜拉索是否發(fā)生了損傷，進(jìn)一步識(shí)別出哪根索出現(xiàn)了損傷，這對(duì)于橋梁運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)獲得第一手的構(gòu)件損傷信息是十分重要的.以浙江舟山跨海大橋中的金塘大橋?yàn)楣こ瘫尘埃⒘孙L(fēng)荷載作用下的斜拉橋數(shù)值模型，基于小波分析方法研究了斜拉索損傷對(duì)橋面加速度測(cè)試信號(hào)的敏感性，實(shí)現(xiàn)了斜拉索損傷時(shí)刻的識(shí)別；構(gòu)建了一種多尺度的損傷指標(biāo)和損傷位置識(shí)別方法，進(jìn)行了斜拉索損傷位置的識(shí)別，并分析驗(yàn)證了這種損傷識(shí)別方法的有效性和適用性.

跨海大橋；斜拉索；小波分析；風(fēng)致?lián)p傷識(shí)別；損傷指標(biāo)

跨海橋梁中經(jīng)常采用大跨度斜拉橋的結(jié)構(gòu)形式[1].如東海大橋、杭州灣跨海大橋和舟山連島工程金塘大橋的主通航孔都采用了斜拉橋.從結(jié)構(gòu)易損性分析的角度出發(fā)，海域環(huán)境下服役的斜拉橋要承受強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、環(huán)境腐蝕、重車過(guò)橋和溫度效應(yīng)等破壞荷載的作用，斜拉索在復(fù)雜海域環(huán)境下將是易損構(gòu)件，受到的損傷可能為索內(nèi)鋼絲疲勞斷絲、索錨處損傷[2-4].這些損傷將降低結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，從而引起更大的結(jié)構(gòu)損傷積累，損傷積累到一定程度將可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的突發(fā)性失效[5]，如廣州海印大橋的斷索就造成橋梁進(jìn)行換索.因此，斜拉索的損傷識(shí)別在跨海斜拉橋的運(yùn)營(yíng)中尤為重要，目前斜拉索損傷識(shí)別的研究方法，主要有：1) 基于動(dòng)力指紋的分析方法.如Thabit等[6]以索振頻率對(duì)損傷的敏感性來(lái)識(shí)別斜拉索損傷，但這種基于動(dòng)力指紋分析方法的定位能力尚有不足之處；2) 基于人工智能的分析方法.如Arangio等[7]通過(guò)貝葉斯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)斜拉索進(jìn)行損傷識(shí)別，但這種基于人工智能的方法存在收斂性等問(wèn)題；3) 基于統(tǒng)計(jì)的分析方法.如Sohn等[8]用一個(gè)統(tǒng)計(jì)過(guò)程技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)基于振動(dòng)的索的損傷識(shí)別.但這種方法的理論模型需要較多實(shí)測(cè)的先驗(yàn)知識(shí)和先驗(yàn)驗(yàn)證；4) 基于系統(tǒng)識(shí)別的方法.這種方法主要是使用模型修正的方法，如Zhong等[9]以模型修正法對(duì)某座斜拉橋進(jìn)行了損傷識(shí)別，但這種方法需要建立精確的有限元模型，且由于振動(dòng)測(cè)試自由度不足以及測(cè)量信噪比高等原因，在應(yīng)用上受到一些限制.

采用基于小波分析的方法來(lái)識(shí)別斜拉索的損傷.小波分析是近年來(lái)快速發(fā)展起來(lái)的一種時(shí)頻域分析方法，能對(duì)穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)信號(hào)進(jìn)行多尺度分析.因小波具有多尺度分析的時(shí)頻局部性等特征[10-11]，被廣泛地應(yīng)用于眾多學(xué)科，在進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)信號(hào)的特征提取、奇異性檢測(cè)方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì).研究中以浙江舟山跨海大橋的金塘大橋主通斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?，通過(guò)測(cè)試斜拉索與主梁連接處的加速度信號(hào)，基于小波分析研究加速度信號(hào)對(duì)斜拉索損傷的敏感性，構(gòu)建斜拉索的損傷識(shí)別方法.

1 小波分析理論

小波分析是建立在傳統(tǒng)的傅里葉變換的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種時(shí)頻局部化分析方法，它的數(shù)學(xué)工具就是小波變換.傳統(tǒng)的傅立葉變換，它的頻域分辨率最高，但在時(shí)域無(wú)分辨率能力，只適用于分析平穩(wěn)信號(hào).而小波變換在時(shí)域和頻域上同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)，提供了一個(gè)靈活的時(shí)頻窗，低頻處時(shí)窗變寬，高頻處時(shí)窗變窄，非常適合對(duì)含有穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)成份的信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析[12].因此小波分析非常適合對(duì)穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)信號(hào)進(jìn)行多尺度分析.

(1)

稱ψ(t)為一個(gè)基本小波或母小波.將基小波ψ(t)經(jīng)平移和伸縮后得到一組函數(shù)，稱其為小波函數(shù)，即

(2)

式中：a為伸縮因子；b為平移因子.

對(duì)于任意函數(shù)f(t)∈L2(R)的連續(xù)小波變換，即

(3)

其重構(gòu)公式為

(4)

對(duì)ψ，a0，b0作某些特殊的選擇，則ψm,n可以構(gòu)成L2(R)的標(biāo)準(zhǔn)正交基.

2 面向損傷識(shí)別的數(shù)值模型

2.1 工程背景

浙江舟山跨海大橋中的金塘大橋是一座跨度為77 m+218 m+620 m+218 m+77 m=1 210 m的雙索面五跨連續(xù)鋼箱梁斜拉橋，采用半漂浮結(jié)構(gòu)體系.如圖1所示.主橋采用正交異性板板流線形扁平鋼箱梁，梁高3.0 m，寬30.1 m.鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)梁段為14 m，14 m梁段在橫隔板處張拉斜拉索.斜拉索采用平行鋼絲斜拉索，全橋共168根斜拉索.索塔為鉆石形，采用C50海工耐久性混凝土.上塔柱高68.5 m，中塔柱高92.0 m，下塔柱高41.0 m.塔柱采用空心箱形斷面.左塔在邊跨和中跨各有21根索，分別為L(zhǎng)B1～LB21，LZ1～LZ21；同樣，右塔在邊跨和中跨各有21根索，分別為RB1～RB21，RZ1～RZ21.

圖1 大橋布置圖Fig.1 Bridge layout

2.2 模型建立

為了選取合適的計(jì)算模型開展損傷識(shí)別研究，采用有限元分析軟件ANSYS建立三種空間數(shù)值模型進(jìn)行計(jì)算效率和計(jì)算精度的對(duì)比，分別為單主梁模型、三主梁模型和梁板組合模型.通過(guò)對(duì)比分析，單主梁模型與三主梁模型的靜力計(jì)算結(jié)果差別很小，所顯示出的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特點(diǎn)更明顯，而梁板組合模型的構(gòu)造過(guò)于復(fù)雜，繁雜的建模細(xì)節(jié)易出現(xiàn)差錯(cuò)，并可能導(dǎo)致計(jì)算出現(xiàn)較大的誤差.

基于數(shù)值建模的目標(biāo)，并考慮靜動(dòng)力分析精度、計(jì)算效率因素，通過(guò)對(duì)比研究[13]，認(rèn)為用于斜拉索損傷識(shí)別的大跨度斜拉橋有限元建模采用單主梁模型更適用，所建立的單主梁計(jì)算模型如圖2所示.

圖2 面向損傷識(shí)別的計(jì)算模型Fig.2 Numerical model of damage identification

在計(jì)算模型中，索塔采用三維變截面梁?jiǎn)卧狟EAM44來(lái)模擬，索塔橫梁上的預(yù)應(yīng)力以等效應(yīng)力考慮，每個(gè)塔柱共劃分161個(gè)單元；斜拉索采用三維桿單元LINK10模擬，彈性模量采用Ernst的等效彈性模量，斜拉索的初始應(yīng)力換算成初始應(yīng)變來(lái)施加，斜拉索通過(guò)一個(gè)橫向剛臂和一個(gè)豎向剛臂與主梁相連；主梁采用等截面梁?jiǎn)卧狟EAM4模擬，共劃分為365個(gè)單元，橫隔板采用集中質(zhì)量單元MASS21模擬，總共劃分為366個(gè)單元；梁內(nèi)壓重塊采用集中質(zhì)量單元MASS21模擬，分配到對(duì)應(yīng)的主梁節(jié)點(diǎn)上.索塔與鋼箱梁之間設(shè)置了橫向抗風(fēng)支座和豎向支座，將橋面系下部與橫梁在支撐位置處的節(jié)點(diǎn)在橫向和豎向耦合；而在過(guò)渡墩和輔助墩的位置處，在中間梁對(duì)應(yīng)位置處約束橫向、豎向位移和繞縱向的轉(zhuǎn)動(dòng).通過(guò)以上模擬，整個(gè)橋面系在縱向?yàn)榘肫◇w系.

本橋位于I類地表，成橋狀態(tài)下橋位處10 m高的100年一遇基本風(fēng)速為40.16 m/s，顫振檢驗(yàn)風(fēng)速為81.8 m/s.100年一遇的主梁重心高度的基本風(fēng)速介于47.59～48.34 m/s，在該風(fēng)速下，大橋主要表現(xiàn)為抖振.因此在將風(fēng)的作用轉(zhuǎn)化為風(fēng)荷載時(shí)，不考慮橋的自激力.數(shù)值計(jì)算中以AR(p)線性濾波器法生成主梁和橋塔上的風(fēng)場(chǎng).將作用在主梁上的風(fēng)場(chǎng)離散為336個(gè)作用點(diǎn)的風(fēng)速時(shí)程，將作用在橋塔上的風(fēng)場(chǎng)離散為168個(gè)作用點(diǎn)的風(fēng)速時(shí)程，各作用點(diǎn)按建立的有限元模型取計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置.風(fēng)荷載分為靜力風(fēng)荷載(平均風(fēng)作用)和動(dòng)力風(fēng)荷載(脈動(dòng)風(fēng)作用).靜力風(fēng)荷載的施加是先計(jì)算結(jié)構(gòu)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上的平均風(fēng)速，根據(jù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到的測(cè)力結(jié)果，計(jì)算橋塔上的阻力、斜拉索上的阻力以及主梁上的升力、阻力和扭矩，然后得到橋塔以及主梁上的靜力風(fēng)；動(dòng)力風(fēng)荷載的施加是將生成的風(fēng)速時(shí)程代入Scanlan的準(zhǔn)定常抖振力計(jì)算公式，求得抖振力后將抖振力施加于主梁節(jié)點(diǎn)上.施加風(fēng)荷載后對(duì)結(jié)構(gòu)做瞬態(tài)分析，采用Rayleigh阻尼，分析步長(zhǎng)為0.2 s，計(jì)算時(shí)長(zhǎng)為409.6 s.

2.3 數(shù)值分析與實(shí)測(cè)的頻率特征對(duì)比分析

為了驗(yàn)證建立的有限元模型的有效性，將金塘大橋荷載試驗(yàn)實(shí)測(cè)的頻率與有限元模型計(jì)算的前12階頻率進(jìn)行比較，如圖3所示.從圖3中可以看出：通過(guò)有限元模型計(jì)算出的結(jié)構(gòu)前12階頻率與實(shí)測(cè)頻率相差不大，第1，2階頻率有微小偏差，第3，4，5階頻率基本重合，因此認(rèn)為所建立的有限元模型還是十分接近實(shí)橋，能滿足精度要求.同時(shí)，隨著頻率階數(shù)的增大，計(jì)算模型的結(jié)構(gòu)頻率與實(shí)測(cè)頻率間的誤差有所增大，這主要是由于高階振型與結(jié)構(gòu)的局部振動(dòng)特性相關(guān)，本計(jì)算模型對(duì)實(shí)橋局部細(xì)節(jié)的模擬還有誤差.

圖3 計(jì)算模型頻率與實(shí)測(cè)頻率Fig.3 Comparison of frequency of calculation and test

3 敏感性分析及損傷指標(biāo)構(gòu)造

3.1 加速度信號(hào)的損傷敏感性分析

在橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中，橋面處的加速度信號(hào)一般比較容易獲得，這里對(duì)計(jì)算模型中索梁節(jié)點(diǎn)處豎橋向(Z軸方向)的加速度進(jìn)行數(shù)值采樣，采樣頻率取200 Hz.計(jì)算中斜拉索的損傷模擬通過(guò)單元?jiǎng)偠鹊恼蹨p實(shí)現(xiàn)，假定損傷發(fā)生時(shí)刻為204.8 s，所取的損傷工況如表1所示.對(duì)加速度信號(hào)所做的小波分析的時(shí)程數(shù)據(jù)窗口在(204.8±60) s之間.

表1 索的損傷工況Table1 Damage condition of cable

在損傷工況1下，將計(jì)算模型中得到索梁連接節(jié)點(diǎn)處的所有加速度信號(hào)，用db6小波進(jìn)行多尺度分析，以觀察不同尺度的振動(dòng)信息對(duì)索損傷的敏感性.取索損傷附近的節(jié)點(diǎn)350(LZ21與主梁的連接處)的加速度信號(hào)經(jīng)小波分解和重構(gòu)的結(jié)果如圖4所示.

圖4 節(jié)點(diǎn)350處加速度信號(hào)的小波分解Fig.4 Acceleration signal based on wavelet on 350

觀察節(jié)點(diǎn)處的加速度信號(hào)在不同尺度上的小波分解信號(hào)，從圖4可以看出：在加速度信號(hào)的不同尺度上所表現(xiàn)出的對(duì)損傷的敏感性不一樣.圖4中在d1尺度和d2尺度上都表現(xiàn)出了索出現(xiàn)損傷，發(fā)生損傷的時(shí)間點(diǎn)就是信號(hào)發(fā)生奇異性變化的時(shí)刻.

3.2 損傷指標(biāo)構(gòu)造

在線的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中橋面加速度傳感器一般可獲取大量的連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，為了使小波變換的方法能用于快速分析連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)量化地反映損傷的發(fā)生.我們定義損傷指標(biāo)為

(5)

式中：ak為損傷發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)τk上的信號(hào)；N為采集的信號(hào)數(shù)目，N=f0ΔT，ΔT為觀察窗的寬度，取40 s；f0為采樣頻率，取50 Hz.

對(duì)圖4中這樣在索梁相接處的加速度小波分解信號(hào)用式(5)計(jì)算損傷指標(biāo)λk時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)峰值的奇異點(diǎn)時(shí)刻和損傷出現(xiàn)的時(shí)刻并不完全重合，會(huì)出現(xiàn)微小的偏移，偏移量與小波基的選擇有關(guān).為了降低小波變換產(chǎn)生的偏移，更好地反映結(jié)構(gòu)的損傷特性，選取損傷發(fā)生時(shí)刻附近范圍內(nèi)的最大值作為式(5)中的ak進(jìn)行計(jì)算，即取max{ak-a,…,ak,…,ak+a}，a為需考慮的偏移量，這里取a=3.

4 斜拉索的損傷識(shí)別

4.1 損傷位置的識(shí)別方法

為了實(shí)現(xiàn)在大橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中索的自動(dòng)損傷識(shí)別，需要在橋面各根索與梁的連接處布置加速度傳感器，采集沿Z方向的加速度數(shù)據(jù)，在對(duì)每一個(gè)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行小波多尺度分解后，再用式(5)分別計(jì)算每個(gè)加速度數(shù)據(jù)在d1和d2尺度上的損傷指標(biāo)，以分析索的損傷信息.在數(shù)值計(jì)算中，擬定左塔與主梁跨中相連接的邊索LZ21發(fā)生了損傷，以跨中為坐標(biāo)原點(diǎn)，斜拉索LZ21與左塔、主梁的連接點(diǎn)在X方向(縱橋方向)上的坐標(biāo)分別為-310 m和-8 m.LZ21發(fā)生不同程度的損傷時(shí)，Z方向的加速度信號(hào)在d1和d2尺度上的損傷指標(biāo)沿主梁長(zhǎng)度方向的分布規(guī)律如圖5，6所示.

這里還需要設(shè)定損傷預(yù)警值的大小，把圖5，6中的損傷指示程度分為比較清晰和非常清晰兩級(jí)，通過(guò)大量索損傷的數(shù)值采樣統(tǒng)計(jì)分析，可將預(yù)警指標(biāo)設(shè)定為一級(jí)預(yù)警指標(biāo)(d1=13，d2=12，如圖中實(shí)線所示)和二級(jí)預(yù)警指標(biāo)(d1=21，d2=19，如圖中虛線所示).

圖5 d1尺度上的損傷指標(biāo)Fig.5 Damage index on d1

圖6 d2上尺度的損傷指標(biāo)Fig.6 Damage index on d2

從圖5，6中可以看出：隨著損傷程度的增加，加速度信號(hào)在d1和d2尺度上的損傷指標(biāo)在損傷索與主梁連接位置附近(約±100 m范圍內(nèi))呈倒V形分布，峰值大，d1尺度增長(zhǎng)較d2尺度更為顯著，但d1尺度在損傷索與梁的連接位置處并無(wú)太大變化，這說(shuō)明損傷索處的d1尺度上損傷指標(biāo)對(duì)不同程度的索損傷是高度敏感的，并同程度的極大變化.同時(shí)也可以看出超越一、二級(jí)預(yù)警指標(biāo)的個(gè)數(shù)與損傷程度是成正相關(guān)的.

考慮到加速度信號(hào)在d1尺度上的損傷指標(biāo)在損傷索與主梁連接位置附近呈明顯的倒V形分布，將損傷指標(biāo)λk的峰值和與其相鄰節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行分析比較，如表2所示.從圖6中可以看出：峰值和與其相鄰節(jié)點(diǎn)的損傷指標(biāo)能較明顯地區(qū)別，由此認(rèn)為Z方向d1尺度上的損傷指標(biāo)可以作為損傷位置的判斷依據(jù).通過(guò)表2還可以看出：損傷指標(biāo)峰值都較相鄰左右節(jié)點(diǎn)的損傷指標(biāo)值大，且損傷程度越小，損傷指標(biāo)峰值與相鄰節(jié)點(diǎn)的值相差越大.從而總結(jié)出對(duì)索損傷位置的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，Z方向的加速度信號(hào)在d1尺度上損傷指標(biāo)最大值處的斜拉索即為損傷索.

表2不同損傷工況下d1尺度上損傷指標(biāo)λk的峰值及相鄰節(jié)點(diǎn)上的值

Table2Damageindexλkofthepeakandadjacentjointond1scaleaboutdifferentdamagecondition

損傷工況峰值左端峰值峰值右端損傷工況112．8732．2816．79損傷工況220．3234．1125．94損傷工況326．7634．6131．20

4.2 損傷定位方法的適用性分析

上述分析是將位于大跨度斜拉橋跨中處的LZ21作為損傷索，這具有一定的特殊性.為了驗(yàn)證這種損傷定位方法對(duì)所有斜拉索的適用性，擬定了斜拉索LZ3和LZ11分別出現(xiàn)10%損傷時(shí)，應(yīng)用構(gòu)建的損傷指標(biāo)λk來(lái)識(shí)別哪根索出現(xiàn)了損傷.d1尺度上的損傷指標(biāo)值分別如圖7，8所示.

圖7 斜拉索LZ3損傷10%Fig.7 10% damage of stayed cable LZ3

圖8 斜拉索LZ11損傷10%Fig.8 10% damage of stayed cable LZ11

從圖7，8可以看出：損傷指示明顯，所建立的損傷識(shí)別指標(biāo)和損傷定位方法適用性較好，均可識(shí)別出假定位置的斜拉索發(fā)生了損傷.但需要指出的是，對(duì)于橋塔和主梁邊跨的支座附近位置處的斜拉索，上述損傷識(shí)別方法已不適用，這是因?yàn)樵谥ё?，Z方向的主梁豎向位移和加速度都受到約束，失去了索的損傷信息.而支座處斜拉索的損傷風(fēng)險(xiǎn)也是最小的，可采用單獨(dú)在這4根索上安裝監(jiān)測(cè)儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)損傷識(shí)別.

4.3 損傷程度識(shí)別的方法思路

上述的損傷位置識(shí)別是通過(guò)分析Z方向d1尺度上損傷指標(biāo)的峰值所對(duì)應(yīng)的索梁節(jié)點(diǎn)位置來(lái)定位的.而從理論上講，每根索的損傷程度與所有損傷指標(biāo)λk中超越一、二級(jí)預(yù)警指標(biāo)的個(gè)數(shù)及量值是正相關(guān)的，且具有一定的映射關(guān)系.因此，索的損傷程度識(shí)別就成為一個(gè)損傷模式識(shí)別的問(wèn)題.按照模式識(shí)別的理論，通過(guò)統(tǒng)計(jì)更多的每一根索在不同損傷工況(更多損傷單元和損傷程度)下的損傷指標(biāo)值及超越一、二級(jí)預(yù)警指標(biāo)的數(shù)量，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或其他非線性模式識(shí)別的算法，就可以實(shí)現(xiàn)索的損傷程度識(shí)別.這也是筆者下一步將要開展的工作.

5 結(jié) 論

斜拉索是斜拉橋的重要受力構(gòu)件，其耐久性和安全性對(duì)于斜拉橋的正常使用和整體結(jié)構(gòu)安全十分重要.筆者應(yīng)用小波分析和數(shù)值分析，研究了風(fēng)荷載作用下橋面加速度測(cè)試信號(hào)對(duì)斜拉索損傷的敏感性，并構(gòu)建了一種基于小波多尺度分析的損傷指標(biāo)和損傷定位方法，通過(guò)分析不同尺度上的損傷指標(biāo)變化來(lái)識(shí)別大跨度斜拉橋拉索的損傷定位，并以多個(gè)索的損傷模擬，驗(yàn)證了方法的有效性和可行性.在得到初步損傷位置信息后，對(duì)于給定斜拉索的損傷程度判斷即可結(jié)合不同的模式識(shí)別算法來(lái)進(jìn)一步開展專項(xiàng)檢測(cè)及識(shí)別.

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Wind-induceddamageidentificationforstayedcablesofcross-seabridgesbasedonwaveletanalysis

GUO Jian1, XU Hongdong1, JIANG Dingyu2, ZHAO Qin1, SUN Bingnan2

(1.College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China;2.College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University, Hangzhou 310012, China)

Stayed cables in sea environments have to bear strong typhoon, environmental corrosion, heavy vehicles, temperature effects, and other failure loads. As a result, damage may occur and the strength and service life of cables structures will reduce. Therefore, it is very important to effectively find the damage occurred in cables and to identify the damage cable for the operation and maintenance of bridges. A numerical model of cable-stayed bridges under wind loads is established based on the Jintang bridge in Zhoushan Zhejiang. Based on the wavelet analysis method, the sensitivity of cable-stayed damage to the acceleration test signal of bridge decks is studied and the damage moment is identified. A multi-scale damage index is proposed for identifying the damage locations of cables. The validity and applicability of the damage identification method are verified and analyzed.

cross-sea bridge; stayed cables; wavelet analysis; wind-indeced damage identification; damage index

2017-06-26

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50808160，51578506)；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2016YFC0802201)

郭 健(1973—)，男，甘肅蘭州人，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士，研究方向?yàn)闃蛄汗こ蹋珽-mail:Guoj@zjut.edu.cn.

TU4

A

1006-4303(2017)06-0671-06

(責(zé)任編輯：劉 巖)