泄流結(jié)構(gòu)損傷診斷的數(shù)據(jù)級與特征級融合方法研究.pdf

1、近年來，高水頭、大流量的水工泄流結(jié)構(gòu)的安全問題在水利界受到廣泛關(guān)注。在泄流結(jié)構(gòu)服役過程中，其長期受到水流荷載作用，隨之誘發(fā)的振動問題導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的病害或損傷，情況嚴(yán)重的甚至影響水利樞紐的正常運(yùn)行?；诙嘣葱畔⑷诤霞夹g(shù)的泄流結(jié)構(gòu)性態(tài)監(jiān)測與損傷識別體系的建立，不僅能夠全面系統(tǒng)地監(jiān)測泄流結(jié)構(gòu)的災(zāi)變演化，更有利于保障大壩的安全運(yùn)行。在基于信息融合技術(shù)的水工泄流結(jié)構(gòu)損傷診斷領(lǐng)域，數(shù)據(jù)級融合是將多個同類型傳感器的振動響應(yīng)信號，按一定準(zhǔn)則，融

2、合為一個更加全面、準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)動力特性（頻率）的信號，為泄流結(jié)構(gòu)損傷敏感特征量的提取奠定基礎(chǔ)；特征級融主要針對結(jié)構(gòu)多個不同類型的損傷敏感特征量，在特征級層面進(jìn)行融合，獲得對同一損傷的一致性描述，實(shí)現(xiàn)對泄流結(jié)構(gòu)實(shí)際健康狀態(tài)的評估。目前有關(guān)泄流結(jié)構(gòu)損傷診斷的信息融合方法研究不多，為此，本文主要開展以下兩個方面的研究工作：
　?。ㄒ唬┬沽鹘Y(jié)構(gòu)多傳感器振動信號的數(shù)據(jù)級信息融合方法研究。針對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)級融合方法對振動響應(yīng)信號相似度要求高，且具

3、有融合系數(shù)固定的缺陷，以及在高拱壩結(jié)構(gòu)泄洪振動測試中，傳感器測試精度受環(huán)境噪聲及測點(diǎn)布置影響等問題，本文提出了基于改進(jìn)方差貢獻(xiàn)率的高拱壩多傳感器振動響應(yīng)數(shù)據(jù)級融合方法，該方法通過定義各測點(diǎn)不同時刻信號相對于該測點(diǎn)信號振動總能量的百分比進(jìn)行修正，使各測點(diǎn)的融合系數(shù)在動態(tài)分配時保持在同一能量水平。并結(jié)合某拱壩數(shù)值模擬試驗(yàn)和二灘高拱壩原型工程實(shí)例，驗(yàn)證了該算法在實(shí)際工程中的可行性；與相關(guān)函數(shù)的融合算法進(jìn)行對比分析，該方法在高拱壩振動測試的信息

4、提取上有明顯的優(yōu)勢，且具有更好的動態(tài)融合性和適用性。
　　（二）泄流結(jié)構(gòu)損傷診斷的特征級信息融合方法研究。以水工弧形閘門主框架結(jié)構(gòu)為研究對象，采用基于柔度靈敏度動力損傷識別方法，分別對其單位置、非對稱位置和對稱位置單元三種損傷工況進(jìn)行識別，發(fā)現(xiàn)該方法在識別對稱結(jié)構(gòu)非對稱位置單元損傷情況下，存在單元誤判和損傷程度識別偏差較大的缺陷；采用基于應(yīng)變改變率的靜力損傷識別方法，其損傷程度的識別效果依舊不好。本文分別利用D-S證據(jù)理論、Bay