本发明专利技术提供了一种基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法、装置及终端，包括获取第一挠度值和第二挠度值、并得到主梁挠度差分布曲线，求解主梁挠度差的一阶导数；利用墨西哥帽mexh小波将主梁挠度差的一阶导数作一维连续小波变换，确定斜拉索损伤索位置；建立Kriging代理模型，形成残差构造目标函数，得到损伤指数。本发明专利技术提供的基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法、装置及终端，通过获得主梁挠度差一阶导数的小波变换系数分布曲线以判断斜拉索的损伤索位置，再建立Kriging代理模型，得到损伤指数，上述识别方法可以方便地进行斜拉索损伤的识别，具有良好的准确度，可信度高，实用性强。实用性强。实用性强。
【技术实现步骤摘要】
基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法、装置及终端
[0001]本专利技术属于斜拉索损伤识别方法
，更具体地说，是涉及一种基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法、装置及终端。
技术介绍
[0002]斜拉桥是大跨度桥最主要的桥型之一，其跨越能力较强，主要由主梁、斜拉索和塔柱三部分组成，其中斜拉索是最主要的受力构件。但是，斜拉索在服役过程中极易受到环境作用产生腐蚀，使斜拉索的表面出现坑蚀、断丝等损伤，严重危害了桥梁的使用安全性。因此，在斜拉索的服役过程中，需要能够及时发现损伤索、并采取相应的措施。
[0003]目前，斜拉索损伤识别方法主要有直接检测方法和间接检测方法两种，直接检测方法主要包括目测法和索力检测法。其中，目测法受到环境的制约，具有一定的局限性，索力检测法则难以通过自动监测来实施。而间接检测方式主要通过基于动力参数（频率、加速度、曲率模态等）的方法来识别斜拉索损伤，该方法容易受环境噪声的影响，所测参数极易受到污染，从而降低了损伤识别的精度。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法、装置及终端，能够识别斜拉桥中斜拉索的损伤，提高保证损伤识别的精准性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法，包括以下步骤：获取健康状态下斜拉索与主梁锚固点处主梁的第一挠度值，并获取损伤状态下斜拉索与主梁锚固点处主梁的第二挠度值；用第二挠度值减去第一挠度值得到主梁挠度差，获取桥梁参数，根据主梁挠度差及桥梁参数获得主梁挠度差分布曲线，求解主梁挠度差的一阶导数；选取预设尺度，利用墨西哥帽mexh小波将主梁挠度差的一阶导数作一维连续小波变换，获得主梁挠度差一阶导数的小波变换系数分布曲线，根据奇异性分析确定斜拉索是否发生损伤，若发生损伤，确定损伤索位置；建立Kriging代理模型，形成残差构造目标函数，修正Kriging代理模型的损伤参数，得到损伤指数。
[0006]在一种可能的实现方式中，利用墨西哥帽mexh小波将主梁挠度差的一阶导数作一维连续小波变换，获得主梁挠度差一阶导数的小波变换系数分布曲线步骤包括：根据主梁挠度差、主梁挠度差的一阶导数和第一公式确定挠度差一阶导数的小波变换系数，第一公式为：
其中，为斜拉索i，j为主梁挠度差的一阶导数，为小波变换系数，为的共轭函数，a为尺度因子，b为平移因子，，,。
[0007]在一种可能的实现方式中，选择预设尺度，利用墨西哥帽mexh小波将主梁挠度差的一阶导数作一维连续小波变换，获得主梁挠度差一阶导数的小波变换系数分布曲线，根据奇异性分析确定斜拉索是否发生损伤，若发生损伤，确定损伤索位置步骤中，包括：选用Gauss函数的二阶导数形成的墨西哥帽Mexh小波：当主梁挠度差一阶导数的小波变换系数分布曲线在靠近斜拉索位置从左向右由负变正穿过X轴时，交点位置即为损伤索位置。
[0008]一些实施例中，用第二挠度值减去第一挠度值得到主梁挠度差，根据主梁挠度差获得主梁挠度差分布曲线，求解主梁挠度差的一阶导数步骤中，包括：根据主梁挠度差、桥梁参数以及第二公式确定主梁挠度差的一阶导数，桥梁参数为相邻两个斜拉索与主梁的锚固点之间的间距，第二公式为：其中：下标i，j表示损伤索位置；n为斜拉索与主梁锚固点数量，为斜拉索k与主梁锚固点位置坐标，为相邻两个斜拉索与主梁的锚固点之间的间距。
[0009]一些实施例中，第二挠度值减去第一挠度值得到主梁挠度差步骤中，包括：根据第一挠度值、第二挠度值以及第三公式确定挠度差值，第三公式为：其中，为斜拉索k与主梁锚固点的第二挠度值，为斜拉索k与主梁锚固点的第一挠度值，为斜拉索k与主梁锚固点的挠度差，，n为斜拉索与主梁锚固点的数量。
[0010]在一种可能的实现方式中，获取健康状态下斜拉索与主梁锚固点处主梁的第一挠度值，并获取损伤状态下斜拉索与主梁锚固点处主梁的第二挠度值步骤中，包括：获取健康状态下斜拉索和主梁各锚固点位置主梁的第一分挠度值以及损伤状态下斜拉索和主梁各锚固点位置主梁的第二分挠度值；根据第一分挠度值以及三次样条插值技术获得第一挠度值；根据第二分挠度值以及三次样条插值技术获得第二挠度值。
[0011]在一种可能的实现方式中，建立Kriging代理模型，形成残差构造目标函数步骤中，包括：根据有限元模型模拟不同位置、发生不同程度损伤时的模拟主梁挠度差，建立Kriging代理模型，并根据模拟主梁挠度差和主梁挠度差确定残差构造目标函数；建立Kriging代理模型后，采用平方相关系数以及平方误差准则对Kriging代理模型的精度进行评价；平方相关系数：
(1)平方误差准则：(2)其中，为Kriging代理模型预测的响应向量的第i个分量，为数值模型模拟计算的实际响应向量的第i个分量，为的平均值，N为的长度。
[0012]当和，说明代理模型预测的响应满足精度要求，否则通过加点准则进行修正，选用多点加点准则对Kriging代理模型进行修正；根据主梁挠度差、模拟主梁挠度差以及第四公式确定残差构造目标函数，第四公式为：其中，为Kriging代理模型估计的点对应的挠度差向量的第i个分量，为主梁挠度差向量的第i个分量，为由损伤指数变量构成的向量，N为向量长度。
[0013]一些实施例中，建立Kriging代理模型，形成残差构造目标函数，修正Kriging代理模型的损伤参数，得到损伤程度步骤中，包括：根据获取的第二挠度值、模拟主梁挠度值及第五公式确定损伤指数，第五公式为：其中，为斜拉索i损伤后的弹性模量，为斜拉索i无损伤时的弹性模量；根据损伤指数以及第六公式确定损伤程度确定损伤程度，第六公式为：，=1
‑
其中，为损伤指数，为损伤程度。
[0014]本专利技术还提供了一种基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别装置，其特征在于，包括：第一数据获取模块，用于获取健康状态下斜拉索与主梁锚固点处主梁的第一挠度值，并获取损伤状态下斜拉索与主梁锚固点处主梁的第二挠度值；第二数据获取模块，用于获取桥梁参数，桥梁参数为相邻两个斜拉索与主梁的锚固点之间的间距；第一计算模块，用于根据第二挠度值和第一挠度值确定主梁挠度差；第二计算模块，用于根据主梁挠度差以及桥梁参数确定主梁挠度差的一阶导数；第三计算模块，用于根据主梁挠度差的一阶导数确定主梁挠度差一阶导数的小波
系数、并生成主梁挠度差一阶导数的小波变换系数分布曲线；第四计算模块，用于建立Kriging代理模型，并根据Kriging代理模型确定模拟主梁挠度值和第二挠度值的残差值；以及，损伤识别模块，用于根据小波变换系数分布曲线及奇异性分析确定斜拉索是否发生损伤，若发生损伤，确定损伤索位置；并根据粒子群算法修正Kriging代理模型中的损伤参数，用于使得目标函数最小以获得损伤指数。
[0015]本专利技术还提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法，其特征在于，包括以下步骤：获取健康状态下斜拉索与主梁锚固点处主梁的第一挠度值，并获取损伤状态下斜拉索与主梁锚固点处主梁的第二挠度值；用所述第二挠度值减去所述第一挠度值得到主梁挠度差，获取桥梁参数，根据所述主梁挠度差及所述桥梁参数获得主梁挠度差分布曲线，求解所述主梁挠度差的一阶导数；选取预设尺度，利用墨西哥帽mexh小波将所述主梁挠度差的一阶导数作一维连续小波变换，获得主梁挠度差一阶导数的小波变换系数分布曲线，根据奇异性分析确定斜拉索是否发生损伤，若发生损伤，确定损伤索位置；根据所述主梁挠度差建立关于斜拉索损伤程度识别的Kriging代理模型，形成残差构造目标函数，修正Kriging代理模型的损伤参数，得到损伤指数。2.如权利要求1所述的基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法，其特征在于，利用墨西哥帽mexh小波将所述主梁挠度差的一阶导数作一维连续小波变换，获得主梁挠度差一阶导数的小波变换系数分布曲线步骤包括：根据所述主梁挠度差、所述主梁挠度差的一阶导数和第一公式确定所述挠度差一阶导数的小波变换系数，所述第一公式为：其中，为斜拉索i，j为所述主梁挠度差的一阶导数，为小波变换系数，为的共轭函数，a为尺度因子，b为平移因子，，,。3.如权利要求1所述的基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法，其特征在于，选择预设尺度，利用墨西哥帽mexh小波将所述主梁挠度差的一阶导数作一维连续小波变换，获得主梁挠度差一阶导数的小波变换系数分布曲线，根据奇异性分析确定斜拉索是否发生损伤，若发生损伤，确定损伤索位置步骤中，包括：选用Gauss函数的二阶导数形成的墨西哥帽Mexh小波：当所述主梁挠度差一阶导数的小波变换系数分布曲线在靠近斜拉索位置从左向右由负变正穿过X轴时，交点位置即为损伤索位置。4.如权利要求1所述的基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法，其特征在于，用所述第二挠度值减去所述第一挠度值得到主梁挠度差，根据所述主梁挠度差获得主梁挠度差分布曲线，求解所述主梁挠度差的一阶导数步骤中，包括：根据所述主梁挠度差、桥梁参数以及第二公式确定所述主梁挠度差的一阶导数，所述桥梁参数为相邻两个所述斜拉索与所述主梁的锚固点之间的间距，所述第二公式为：其中：下标i，j表示损伤索位置；n为所述斜拉索与所述主梁的锚固点数量，为所述斜拉索k与所述主梁的锚固点的位置坐标，为相邻两个所述斜拉索与所述主梁的锚固点之
间的间距。5.如权利要求1所述的基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法，其特征在于，所述第二挠度值减去所述第一挠度值得到主梁挠度差步骤中，包括：根据所述第一挠度值、所述第二挠度值以及第三公式确定挠度差值，所述第三公式为：其中，为所述斜拉索与所述主梁锚固点处所述主梁的所述第二挠度值，为所述斜拉索与所述主梁锚固点处所述主梁的所述第一挠度值，为所述斜拉索与所述主梁锚固点处的所述主梁挠度差，，n为所述斜拉索与所述主梁锚固点的数量。6.如权利要求1所述的基于主梁挠度差一阶导数小波变换的斜拉索损伤识别方法，其特征在于，获取健康状态下斜拉索与主梁锚固点处主梁的第一挠度值，并获取损伤状态下斜拉索与主梁锚固点处主梁的第二挠度值步骤中，包括：获取健康状态下所述斜拉索和所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨彦霄，苏木标，王微微，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：
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