【摘 要】
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桥梁在我国交通领域中有极其重要的地位,GNSS-RTK技术在其变形监测中起到了关键作用。本文基于GNSS-RTK技术对使用中的大跨度桥梁进行动态变形测试和频率识别,通过对获取的数据进行降噪处理并进行频谱分析,最后有限元模型结果对比,为桥梁评估提供参考依据,研究内容主要有:(1)首先,阐述了GNSS-RTK系统监测作业原理及其优点,分析了GNSS-RTK在桥梁监测中存在的各种误差,并说明解决误差的具
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桥梁在我国交通领域中有极其重要的地位,GNSS-RTK技术在其变形监测中起到了关键作用。本文基于GNSS-RTK技术对使用中的大跨度桥梁进行动态变形测试和频率识别,通过对获取的数据进行降噪处理并进行频谱分析,最后有限元模型结果对比,为桥梁评估提供参考依据,研究内容主要有:(1)首先,阐述了GNSS-RTK系统监测作业原理及其优点,分析了GNSS-RTK在桥梁监测中存在的各种误差,并说明解决误差的具体方法。重点研究了不同环境下引起的多路径误差大小,得出光滑水面对监测结果有重要影响。(2)由于经验模态分解(EMD)的存在模态混叠及单一滤波无法有效抑制多路径噪声,因此提出了CEEMDAN-WT多滤波结合的分析方法。相比EMD,既有效缓解了模态混叠问题,又减小信号重组误差,提高作业效率。(3)针对小波函数的不唯一性,阈值选取的问题,本文进行了研究。通过多次仿真试验及大桥实测试验证明,采用Sym N与d BN及不同的阈值降噪有不同的降噪效果,其中采用软阈值总体降噪效果更好。(4)在采取CEEMDAN-WT联合滤波对信号降噪过程中,为能对CEEMDAN分解得到的IMF分量进行有效保留,提出自相关归一化函数特性及相关系数R用作有效IMFs的筛选。随后,利用GNSS-RTK对天津海河斜拉桥X、Z方向部分数据进行处理。结果表明:对所提IMFs筛选方法及多滤波联合能达到良好的降噪效果;采用db8软阈值降噪结果最佳,X、Z方向的信噪比(SNR)值最大,分别为7.520d B、20.488d B,均方根误差(RMSE)值最小,分别为1.720mm、4.353mm,均优于EMD、单一的CEEEMD的降噪效果;经降噪后,能更清晰看出大桥X、Z方向的实时变形位移信息,且Z方向局部变形较大,结构柔性较好。(5)采取GNSS-RTK对天津富民悬索桥进行监测,同时与加速度计监测结果进行对比。利用上文所提多滤波算法对数据实行降噪处理,并对桥梁的模态参数(频率)进行分析,最终成功提取出大小不同交通荷载下的结构1阶频率,分别为0.761Hz、0.788Hz。相比同时间段加速度计得到的结构1阶频率(0.774Hz),RTK所得结果与有限元分析误差更小,为2.37%。
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