›› 2005, Vol. 26 ›› Issue (7): 1073-1079.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于反射波特征小波分析的工程基础无损检测

曹茂森1, 2,任青文1,刘福胜2,张 健3   

  1. 1. 河海大学 土木工程学院, 江苏 南京 210098; 2. 山东农业大学 水利土木工程学院,山东 泰安 271018;3. 枣庄市台儿庄水利局,山东 枣庄,277400
  • 收稿日期:2004-02-05 出版日期:2005-07-11 发布日期:2013-12-17
  • 作者简介:曹茂森,男,1971年生,副教授,博士,主要从事土木工程健康诊断与损伤机理研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No.50379005);水利部科技创新基金资助项目(No. SCX2000-56)

Nondestructive detection for engineering foundations using wavelet-based reflection wave analysis

CAO Mao-sen1,2, REN Qing-wen1, LIU Fu-sheng2, Zhang Jian3   

  1. 1. College of Civil Engineering , Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. College of Water Conservancy and Civil Engineering, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China; 3. Tai’er Zhuang Bureau of Water Conservancy, Zaozhuang 277400, China
  • Received:2004-02-05 Online:2005-07-11 Published:2013-12-17

摘要: 针对现有工程基础无损检测中反射波分析的不足,对Morlet和Marr小波及其小波变换进行了深入分析,指出它们在反射波分析上具有优势互补性。结合两个小波的优势,提出了Morlet小波域能量密度谱辨识动力学特征和Marr小波域模谱提取奇异特征的反射波分析方法,并构建了基于小波域香农熵的Morlet最优基小波确定技术。由反射波的动力学特征可以识别损伤模式,由反射波的奇异特征可以实施损伤定位,两者相结合构成了一条有机的基于反射波特征小波分析的工程基础精细无损检测技术路线。模型实验分析中概括归纳了工程基础的基本损伤模式,并验证了技术路线的可行、有效性。

关键词: 反射波, 小波分析, 小波域香农熵, 工程基础, 无损检测

Abstract: Aiming at improving the analysis precision of reflection waves in nondestructive detection for civil engineering foundations, the characters of Morlet and Marr wavelets and the properties of their transforms are thoroughly investigated and the complementary advantages of these two wavelets in reflection wave analysis are discussed in detail. By combining the advantages of these two wavelets, a novel method for reflection wave analysis is proposed, which utilizes power density spectrum of Morlet wavelet to extract the dynamic characteristics of reflection waves and employs modulus spectrum of Marr wavelet to capture the singular features of reflection waves, in addition involves the key technique of using Shannon entropy of wavelet transform to determine the optimal mother wavelet of Morlet wavelet. Damage patterns may be identified in terms of the dynamic characteristics of reflection waves and damage positions may be located in terms of the singular features of reflection waves. Thus a promising technology is constituted for nondestructive detection of civil engineering foundations. The basic damage patterns of civil engineering foundations are demonstrated in the physical model experiment, and the feasibility and effectiveness of the technology are validated by both numerical and physical experiments.

Key words: reflection wave, wavelet analysis, Shannon entropy of wavelet transform, engineering foundation, nondestructive detection

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