基于优化VMD的悬索桥挠度温度效应分离方法

摘要：

为了研究悬索桥实测挠度的温度效应分离,进一步分析悬索桥实测挠度与温度之间的关联性,采用了变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)方法对挠度信号进行处理.通过经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和VMD对仿真信号的对比分析,发现VMD较EMD对噪声有更好的鲁棒性,解决了EMD所存在的模态混叠现象,但仍存在端点效应.提出采用3段交叉信号分解消除VMD分解所存在的端点效应,考虑模态个数、惩罚因子对VMD分解的影响,形成了基于优化VMD的温度效应分离方法.利用优化VMD方法将输入挠度信号分解成一系列具有不同尺度的本征模函数(intrinsic mode function,IMF).根据各个分解模态的中心频率,结合实际温度变化的周期性判定对应的挠度组分,对由温度引起的挠度分量进行组合,研究了悬索桥不同截面挠度与温度的关联性,相关系数均达到0.9以上.结果表明,该方法能有效地分离信号中不同的频率组分,同时还能提取出挠度信号中的趋势项,通过分析各个模态与实测温度的关联性,证明温度效应主要集中在低频段,悬索桥挠度变化主要受温度影响;在模态个数的选择过程中,发现随着模态个数的增大,低频信息的中心频率逐渐趋于稳定,高频信息被分解得更加精细.验证了该方法可用于桥梁长期健康监测的数据分析及桥梁损伤识别.

关键词：桥梁工程;信号分离;变分模态分解;挠度;温度效应

所属期刊栏目：38

分类号：U441.4(桥涵工程)

在线出版日期：2021-08-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：88-96,119