两种小波分析方法在模型桩的三维效应中的应用.pdf

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1、2012年第3期(总184期)安徽建筑西种析方法在模型桩的三维效应中的应用Tw虽oWaveletAnalysisintheApplicationofThree-DimensionalEffectofModelPile陈贵博，王飞(安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥230001)摘要：通过对某大直径管桩在出现不同缺陷(裂缝)的实测低应变反多分辨分解各节点对应频率表1射波曲线运用小波变换和小波包进行降噪处理，分析并比较两种方法节点对应频段的实际效果。Cd1关键词：小波变换；小波包；降噪Cd2中图分类号：TU473．1文献标识码：B文章编

2、号：1007—7359(2012)03—0094—02Cd3Cd41小波分析Cd5低应变反射波法是基于一维波动方程发展起来的，它被广泛的应用于桩基完整性检测中，为保障工程的质量做出了巨大的贡献。随着工程的需求，越来越多的大直径桩被设计并投入使用，在对大直径桩检测过程中，出现了一些一维波动方程方法不能解释的现象，表明基于一维波动方程的检测方法不在适用。为了解决_T程实际中产生的问题，一些专家学者建立桩的鼍三维理论模型来研究应力波在桩中的传播问题，取得了一些成土果。陈凡、王仁军研究了纵波在桩体中的传播时，桩的横向尺工程寸、纵向尺寸与激励

3、波长之间的关系，并采用有限元方法数值与模拟研究了尺寸效应对低应变动测的影响。陈凡、罗文章通过基础有限元数值计算与实验速度曲线的对比分析研究，提出了计算处不同点激励速度值时间差的关系式，并从振型的角度解释了管图1抗弯实验现场布置理桩顶面不同测点处高频干扰随加载脉冲变宽时的衰减现象，并通过实验验证桩身缺陷下的应力反射波变化。黎正根、龚育龄对由于大直径桩的三维效应产生的几何弥散现象和横向惯性效应进行了分析和探讨，并通过实测曲线来验证。柯宅邦、刘东甲建立了空间轴对称条件下桩土系叫删肌"统瞬删蜘态振冽札动计一算模型，利用有限差分法计算了完整桩

4、在瞬态轴向激振力作用下的动力响应，探讨了三维效应的重要因素。关于三维效应引起的高频干扰问题，陈凡、柯宅邦【都进行了系统的研究，在他们的研究基础上，分别利用小波变换和小波包方法对采集到的低应变实测信号进行降噪处理，并对二种方法进行比较。2应用实例在我院对3根管桩的抗弯性能进行测试时，笔者对其进行图2未加载时桩小波变换与小波包降噪对比图反射波法的测试。管桩的型号为PHC—B800(110)，桩身混凝土强度为C80，桩长13m，实验现场设计如图1所示，桩身利用2安根据抗弯实验的加载过程，测试了几组数据，并从中挑选个钢制底座临空支起来，二个

5、底座对称放置，在桩身中部等距徽出未加载时、加载至240kN时、加载至286kN时和卸载后4个放置2个千斤顶提供反力。建阶段的数据做分析研究。小波变换和小波包对比图见图2～图筑5。收稿日期：2o12—02—22测试仪器采用武汉岩海公司的RS一1616K(s)~桩动测仪，作者简介：陈贵博(1978一)，男，河北陶县人，毕业于合肥工业大学，学一士．工程师。传感器为压电型加速度计，采用小波变换方法对检测信号进行安徽建筑2012年第3期(总184期)波包降噪的曲线在桩顶与桩底附近有明显的扩径的反射信号，由于钢质支架引起的，由于钢材的密度比较大

6、，在支撑管桩是二者接触的十分紧密，引起了接触面附近的波阻抗变化产生了反射信号，而小波变换降噪的曲线中则被平滑了。小波包对于信号细节信号的处理效果要比小波变换好。图3是千斤顶同时加载到240kN时，桩身第一次产出裂缝时测试的信号。在对动测信号降噪时，小波变换方法不能有效的消去噪声，曲线的后半段振荡的依然比较厉害，主要是干扰——■●■_波没有被完全滤去。小波变换方法在重构是利用的是第5层的I『I===I细节信号，该层包含从0-2230Hz范围内的细节信号，而根据文____■—■献【11、【2】、【3]的成果，干扰波的频率也在这个范围内，

7、所以小波采样点数变换方法不能够有效去除高频干扰。而小波包方法是利用一个图3加载到240kN时小波变换与小波包降噪对比图节点的细节信号的强度来估计噪声干扰的强度，进而选取阚值来对干扰信号处理。从图中的降噪曲线中可以发现，小波包方法可以有效的降低噪声的干扰，在曲线的中部的裂缝缺陷信号清晰可见，在曲线的后半段振荡信号被有效的去除了。通过对比，可以发现小波包方法在消除三维效应引起的高频干扰的效果要比小波变换好。图4是加载到286kN时测试的曲线，桩身出现大范围的裂缝，从降噪曲线中可以看见在桩身中部的缺陷反射幅度要大于240kN时的曲线，说明

8、小波包在降噪的同时，有效地提取了特征反射信号。图5为卸载后测试的曲线，从测试的曲线中可以发现曲线的特征与图2想类似，主要是由于卸载后，在桩身预应力的作岩土用下，桩身出现的裂缝复原了，表现为完整桩的特征曲线。一采样点数工图4加载到286