基于小波包能量分析法的螺栓球節(jié)點連接區(qū)受力監(jiān)測

徐 菁, 茍康康, 劉 客, 張春巍

(青島理工大學(xué) 土木工程學(xué)院, 山東 青島 266033)

螺栓球節(jié)點具有適應(yīng)性強、不產(chǎn)生附加的節(jié)點偏心、避免大量的現(xiàn)場焊接工作、運輸和安裝方便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于空間網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中.然而，在安裝或使用過程中由于連接區(qū)受力變化過大，會造成栓桿被拉斷和套筒的承壓破壞，如果不能及時發(fā)現(xiàn)和補救，將導(dǎo)致節(jié)點連接失效，成為結(jié)構(gòu)健康運營的安全隱患.因此，對螺栓球節(jié)點連接區(qū)的受力監(jiān)測進行研究具有重要的意義.

針對螺栓球節(jié)點連接區(qū)的安全監(jiān)測問題，國內(nèi)外的眾多學(xué)者提出了不同的方法，德國Mero體系是在連接的桿件上開孔以識別節(jié)點高強度螺栓是否旋擰到位，但開孔的同時也帶來了問題，比如截面應(yīng)力集中和凈截面強度削弱，降低了節(jié)點區(qū)域的強度和剛度[1]；日本工程師在大連電視塔工程中選擇了在螺帽孔處插入內(nèi)窺鏡，以識別高強度螺栓是否到位，這種方法要求有較高的操作技術(shù)，并且導(dǎo)致施工成本大幅度增加，不適合推廣[2].

基于壓電陶瓷傳感器的小波包能量分析法[3]可以在不損傷整體剛度和強度的前提下，低成本地完成這種隱蔽性很高部位的受力監(jiān)測.小波包分析最初由Wickhauser、Mayer和Coifman提出，近些年來得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展[4-9].陳萬年[10]通過有限元模擬以及對鋼筋混凝土簡支T梁的試驗，使用小波包能量分析法實現(xiàn)了損傷位置和程度的判別；李宏男、孫紅敏[11]使用小波包能量分析法并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確識別了結(jié)構(gòu)的損傷；……