桥梁结构损伤预警

近年来，以振动测试和模态分析为基础的结构整体状态监测技术在机械工程与航空航天工程等领域得到了较为成熟的应用。它是指对整个结构施加某种激励，然后通过结构动力响应信息的有效采集与分析处理来了解整个结构状态，其核心是以模态参数识别为目标的试验模态分析技术。

试验模态分析又称为模态分析的试验过程，它是指选择适当方式激励试验结构，通过拾振系统量测与记录激励和响应的时间历程，运用数字信号处理技术求得结构系统的频响函数（传递函数）或脉冲响应函数，得到系统的非参数模型，然后运用参数识别方法，求得结构系统的模态参数（模态频率和模态向量等）和物理参数（质量、阻尼和刚度矩阵）。

在试验模态分析的基础上，结构整体状态监测技术根据结构模态参数和物理参数的变化来把握工程结构的实际性态，从而为结构的维护、维修与管理决策提供依据和指导。

尽管近些年在机械工程与航空航天工程等领域出现了一些整体状态监测技术较为成功的应用，然而，由于桥梁、大坝、高层建筑等大型工程结构的模态参数（模态频率和模态振型等）对局部损伤不敏感以及易受环境因素和测量噪声等影响，以振动测试和模态分析为基础的整体状态监测技术应用于大型土木工程结构却不能尽如人意。

因此，如何根据量测得到的结构动力响应来解释桥梁、大坝、高层建筑等大型工程结构的损伤状况与安全状态，仍是土木工程领域面临的一大挑战。

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包能量谱进行结构损伤预警和损伤识别开始得到研究。研究表明，基于小波包能量谱的结构损伤预警方法与结构频率和振型等模态参数相比，具有更好的损伤预警适用性、损伤敏感性和噪声鲁棒性。

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