桥梁动态应变监测：温度影响分离与解析模态分解法

"这篇论文探讨了如何使用解析模态分解法(Analytical Mode Decomposition, AMD)从大跨度桥梁动态应变监测数据中分离出温度影响，以便准确评估桥梁在动荷载下的实际状态。作者通过对比分析悬索桥钢桁架跨中上弦杆的温度应变片和工作应变片的功率谱密度，识别出两种应变信息的分界频率，并以此为基础应用AMD方法将工作应变时程分解为慢变和快变两部分。实验结果显示，这种方法能有效分离出由温度变化引起的应变，同时也能剔除温度应力导致的应变。此外，通过雨流计数法(Rainflow Counting Method)对快变成分进行分析，证明快变成分保留了动荷载产生的应变信息，具有较高的工程实用性。" 本文主要涉及以下知识点： 1. **桥梁动态应变监测**：对于大跨度桥梁，动态应变是评估其结构健康和安全的重要指标。由于桥梁会受到各种荷载（如风荷载、交通荷载等）以及环境因素（如温度变化）的影响，因此动态应变数据需要经过处理才能反映真实的结构响应。 2. **温度效应**：温度变化会导致材料热胀冷缩，对桥梁结构产生温度应力和应变，这在大跨度桥梁中尤为显著。准确分离温度影响对于理解桥梁在动荷载下的真实行为至关重要。 3. **解析模态分解法(AMD)**：AMD是一种信号处理技术，用于将复杂信号分解成多个独立的模式或成分。在本研究中，AMD被用来区分和分离温度变化和动荷载导致的应变信号。 4. **功率谱密度分析**：通过分析应变片输出信号在不同频率段的能量分布，可以识别出温度应变和动荷载应变的特征频率，为后续的信号分离提供依据。 5. **信号分离**：AMD方法根据分界频率将工作应变时程分为慢变和快变两部分，慢变部分主要对应温度变化引起的应变，而快变部分则主要反映了动荷载的作用。 6. **雨流计数法**：这是一种常用于疲劳分析的方法，用于统计和归类应力应变数据中的循环载荷。在本研究中，雨流计数法用于验证快变成分的有效性，证明其保留了动荷载应变信息。 7. **工程应用价值**：分离出的快变成分能够为桥梁健康监测提供更精确的数据，有助于评估桥梁在动荷载下的运营状况，从而提高桥梁维护和管理的效率。 该研究提供了一种有效的方法来处理桥梁监测数据，使得工程师可以更好地理解和评估桥梁结构在复杂环境条件下的行为，对于桥梁健康监测和安全管理具有重要意义。