混凝土桥梁裂缝扩展过程声发射信号的分形与小波包综合分析

摘要：

为量化混凝土桥梁裂缝从微观萌生到宏观扩展过程中声发射(AE)信号变化规律,开展了混凝土斜拉桥模型声发射试验研究.综合采用波形分形计算方法、快速傅里叶谱变换(FFT)、小波包分解方法,分析了试验中AE信号的分形盒维度、主频演变规律、频带能量分布特征和分形盒维度演变规律,进而研究混凝土桥梁裂缝扩展过程中AE信号分形和频谱演化特征.研究结果表明:混凝土桥梁裂缝扩展过程中由宏观裂纹产生的AE信号分形盒维度比微观裂纹产生的AE信号分形盒维度大,且前者分布范围更广,波形相对更为复杂;混凝土桥梁裂缝扩展过程中微裂纹萌生阶段产生的AE信号以中低频信号为主,而宏观裂纹阶段产生的AE信号以中高频为主;本次混凝土斜拉桥模型静力加载过程中所有AE信号能量集中分布在0～234.375 kHz频段,其中混凝土微裂纹萌生和发展阶段AE信号能量主要分布在0～125 kHz中低频段,随着加载过程的进行,AE信号能量分布区间逐步向中高频段演变;试验中采集到的AE信号采用小波包变化分解,重构信号的分形盒维度在0～265.625 kHz频带区间具有随着频率增大而波动上升的现象,上升趋势呈三阶多项式变化,并且在混凝土宏观裂纹阶段的三阶拟合误差更小,规律性更好.说明可以用信号分形盒维度的大小反映信号频率的高低.

关键词：桥梁工程、混凝土桥梁、裂缝扩展、声发射信号、波形分形、频谱特征、小波包分解

所属期刊栏目：41

分类号：U445.7(桥涵工程)

资助基金：国家重点基础研究发展计划（973计划）;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;湖南省教育厅科学研究项目;湖南省交通科技项目;湖南省研究生科研创新项目

在线出版日期：2021-05-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：34-45