基于聲發(fā)射和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的混凝土橋梁損傷預測研究

袁明， 王爍， 顏東煌， 劉昀,2， 黃練

(1.長沙理工大學 土木工程學院， 湖南 長沙 410114； 2.湖南交通職業(yè)技術學院 路橋工程學院，湖南 長沙 410132)

橋梁因長期暴露在外部荷載和不利的環(huán)境因素下，容易出現(xiàn)各種損傷和破壞[1-3]。橋梁裂縫寬度是評價混凝土橋梁損傷程度的重要觀測參數(shù)。目前，各種無損檢測技術已被成功應用于檢測和識別橋梁結構的裂縫[4]，例如，視覺檢測、數(shù)字圖像關聯(lián)技術(DIC)[5]、帶攝像頭的無人機(UAV)[6]和聲發(fā)射技術(AE)[7]。其中，聲發(fā)射技術是一種新型的動態(tài)無損檢測技術，可以接收結構內(nèi)部釋放的微弱應力波，并將其轉化為電信號進入系統(tǒng)進行處理。20世紀90年代就有部分國外學者發(fā)現(xiàn)聲發(fā)射可以應用于混凝土橋梁結構的監(jiān)控[8-9]。隨著聲發(fā)射技術的發(fā)展和完善，該技術的分析方法也在不斷進步。此外，由于聲發(fā)射技術在被動檢測和綜合監(jiān)測能力方面的優(yōu)勢，它經(jīng)常被用于實時損傷檢測[10-11]。不少試驗研究表明：不同的材料在外界荷載作用下，聲發(fā)射信號會表現(xiàn)出不同的特征和趨勢。因此，如何準確分析聲發(fā)射信號，是研究聲發(fā)射技術在橋梁損傷檢測中的重要問題。目前常用的聲發(fā)射信號分析方法包括特征參數(shù)分析法和時頻分析法。Tonelli等[12]分析了負載下退役橋梁的聲發(fā)射信號參數(shù)的特點；張艷博等[13]利用時頻分析法研究了花崗巖的破裂過程；袁明等[14]提出了一種改進的損傷模型,采用三次多項式模型建立聲發(fā)射參數(shù)與應力水平之間的定量關系，從而推導出混凝土梁的損傷演化方程，并從試件與構件層次采用3種損傷模型對損傷量進行了計算。……