基于希尔伯特-黄变换的铁路桥梁结构健康监测

第２７卷，第１期２００６年１月

文章编号：１００１—４６３２（２００６ｌ

０１４）００１０７

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ＣＨＩＮＡ

铁道ＲＡＩＬＷＡＹ

科学

Ｖｂｌ＿２７Ｎｏ．１

ＳＣＩＥＮＣＥ

Ｊａｎｕａｒｙ，２００６

基于希尔伯特一黄变换的铁路桥梁结构健康监测

ＮｏｒｄｅｎＨｕａｎ９１，ＫａｎｇＨｕａｎ９２

（Ｌ

ＮＡＳＡＧｏｄｄａｒｄＳｐａｃｅＦｌｉｇｈｔＣｅｎｔｅｒ，Ｇｒｅｅｎｂｅｌｔ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，２０７７１ＵＳＡ；

２．ＡｃｃｅｌｅｒａｔｅｄＣｏｓＰＥｆｆｅｍＴｒａｎｓｉｔｆｏｒＣｅｎｔｕｒｙ２１，１２０１ＭａｉｎＳｔｒｅｅｔ，Ｓｕｉｔｅ８００，Ｄａｌｌａｓ，ＴＸ７５２０２ＵＳＡ）

摘要：桥梁结构健康监测直观检杳法具有一定的局限性。新的基于希尔伯特黄变换（ＨＨＴ）的非破坏性桥粱结构健康监测方法，依赖于瞬变荷载测试和简便的数据收集，核心是近年来针对非稳态和非线性时问序列分析而新发展起来的ＨＨ＇Ｉ、，由经验模态分解和Ｈｉｌｂｅｒｔ潜分析构成。该方法对桥梁结构健康性的最终判断依据是基于数据的非线性特征、自由振动和强迫振动的频率对比、桥梁对轻荷载度重荷载的响应。浚方法的优点是；无需以前的数据，简便的数据采集，最少程厦地下扰交通，以及细微差刖的精确定量解释。工程实例的分析结果表明这种新方法应用于铁路桥梁结构健康临洲的呵行性。

关键词：希尔伯特一黄变换；铁路桥梁；结构健康监测中图分类号：Ｕ４４６．３

文献标识码：Ａ

随着民用基础设施的老化，结构健康监测成为一个紧迫的问题。为了维护桥梁的安全性能，必须对桥梁进行定期检查。当前的检杏方法主要是直观检查：工程师必须仔细检查桥的每一段，验证它的安全性。直观检查法带有：＃观性，并且有缺陷，缺少严格客观的标准。例如，对由于疲劳和老化而状态逐渐恶化的桥梁，损伤在任何时候都不明显。此外，直观检查法不适合复杂结构的桥梁：有可能是因为桥的某些部件难十接近；也可能足因为组成桥的部件数非常多，检查所需的时问太长；也可能是因为损伤过于微弱无法人工识别。由于这些限制，人工检查的结果虽然可以得到，但却不完全可靠。根据Ｄｏｅｂｌｉｎｇ等人（１９９６，１９９８）Ｌ“２一的研究，理想的观测方法必须满足下列条件：

１）具有稳健性、客观性及可靠性；２）能够辨识损伤的存在；３）能够定位损伤的位置；４）能够判定损伤的程度；

５）能够提供数据估计设施剩余寿命。

直观检测方法肯定不满足上述要求。从这些要求中可以看出，应优先选择非破坏性检测方法，这种方法要采用精确的传感器并结合严格的数据分

收稿日期：２００５

Ｏ。＿０２

析。开发直观检查法的替代技术一直是联邦公路管理局（Ｃｈａｓｅ

ａｎｄ

Ｗａｓｈｅｒ，１９９７）一“Ｔｕｒｎｅｒ－Ｆａｉｒ—

ｂａｎｋ公路研究中心桥梁管理项目的中心研究主题。在公路桥粱非破坏评估的新技术研究方面，已经启动了一项大的研发课题。其目标就是定位、定量并且估算桥梁的损伤程度，但这些技术大多数重点在公路桥梁而非铁路桥梁。尽管其中一些技术也可以应用于铁路桥梁，但经验表明虽然是可行的，却都不实用。

上述系统有很多困难。首先，主要是由于视野的限制。在利用精密的图像观测设备细致地检查损伤前，必需首先定位出损伤位置。对丁ｎ一个复杂结构，定位损伤位置实在太困难ｒ。其次，在根据结构安全性进行损伤评估时还面临更艰难的任务。如果不采用动态测试，那么将测量结果与结构安全状态联系起来几乎不可能，结果是虽然有了这些复杂深奥的技术，现今用于桥梁管理的数据仍然是几乎完全基于昂贵静载试验后、不可靠的直观检查。仅有可行的替代方法则在于通过结构振动特性的改变来辨识结构损伤和健康监测（Ｓａｌａｗｕ，１９９７

Ｆａｒｒａｒｅｔ

ａｎｄ

ａｌ，１９９７）”’。。但过去试图利用振动作为

结构健康临测１二具的努力遇到很多困难，关键在于

作者简介：ＮｏｒｄｅｎＨｕｍｕｇ（黄锷）（１９３７），男，湖北武汉人，美围工程院院

万方数据　

【｝Ｉ国铁道科学

第２７卷

缺少好的数据分析方法。新的非破坏性桥梁安全性检查系统～”基于希尔伯特一黄变换（ＨＨＴ）新的数据分析方法。该方法由经验模态分解（Ｅｍｐｉｒｉ—

ｃａｌＭｏｄｅ

Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，简称ＥＭＤ）和Ｈｉｌｂｅｒｔ

谱分析（ＨｉｌｂｅｒｔＳｐｅｃｔｒａｌ

Ａｎａｌｙｓｉｓ，简称ＨＳＡ）

构成，它由Ｈｕａｎｇ等人（１９９６，１９９８，１９９９，２００３）∽＿１“及Ｗｕ和Ｈｕａｎｇ（２００４）“一等人提出并发展。这一方法立即在覆盖地球物理Ｔ程和生物医学工程（Ｈｕａｎｇ

１９９８ｂａｎｄＣ，Ｈｕａｎｇ，１９９９）＿ｉ２－－ｉ４］

等众多领域得到应用。桥梁安全性能检测方面的特殊应用在专利文献Ｈｕａｎｇ（１９９８ａ）Ｅ６中有详细说

明。

针对桥梁安全检测，Ｈｕａｎｇ（１９９８ａ）Ｌ６０提出利用瞬态荷载以及榆验桥梁振动数据的非线性特征来出，要得到非线性和非稳态数据的准确解释，必须（１９９８）Ｌ“提出的专用于非线性和非稳态数据分析的ＨＨＴ方法。这个方法在分析数据时进行两步操Ｍｏｄｅ由Ｈｉｌｂｅｒｔ变换定义的频率和能量都有内在的物理目前方法的缺点在Ｈｕａｎｇ等人（２００５）＿１５－的Ｈｕａｎｇ

ｅｔ

ａｌ

１９９８）Ｌ】“８一新发明的Ｈｉｌｂｅｒｔ谱分

Ｈｕａｎｇ（１９９８ａ）ｏ的方法基于下面两个观察结

１）当桥出现结构缺陷时，力应变关系将会超万　

方数据在Ｈｕａｎｇ等人（１９９８）［８３的文中指出这一非线性变形应该表现为波内频率调制。

２）如果荷载直接加载于损伤位置，结构响应应该最强。这是来源于影响线的逻辑推理。影响线表示在结构上任意给定点的加载对结构卜其他各点荷载的影响。

主要结论如下；任何结构在设计荷载范围内，其响应应该为线性的、弹性的；结构在加载和自由振动情况下，应表现出其真实频率；当结构受到损伤时，它的强度降低。对于受损伤的结构而言，甚至在设计荷载范嗣内，也会有不规则的大变形，展现出非线性。这种非线性可以是材料的非弹性响应的结果，或者足受损的承载构件的不均匀横截面引起。通过利用ＨＨＴ独特的分析瞬态非线性信号的能力，能精确地判定损伤位置而不需要损伤位置的先验知识。

根据这些结论，检测未知位置损伤的理想方法应该是各态历经的瞬态荷载。当这个荷载直接加载于损伤点，响应会最强。这种加载条件利用一辆移动的车辆可以很容易实现，不幸的是，这种加载条件在过去由于缺少合适的数据分析方法而被刻意回受到数据分析方法的局限，一直以来假设结构避。现在由Ｊ一分析瞬态数据ＨＨＴ的出现，这不再是个问题。在做进一步讨论前，先总结在非破坏性结构健康监测中出现的有关问题。

振动数据是线性稳态的。这些假设并非事实，尤其在结构受到损伤时更加偏离事实。也许认为可以得到结构的完备认识，但实际上，认识全凭经验，是有局限性的。即使有全套设计图，在建造时引入的异常也使得这些设计图至多只是近似。由于缺少结构的完备知识，任何模型也只是一个近似。当对结构进行测试时，还会进一步受到传感器个数的限制，能否接触到结构所有位置的限制，以及来源于别处的噪声污染数据。最后，还有损伤响应、损伤描述、损伤对办ｉｆ载的低敏感度及损伤极限值的可靠性等等无法跨越的问题。所以这些困难都要求对损伤检测的规范进行改变。我们并没有得到这些问题的完美解决，但确实找到了一种非常吸引人的替代方法：基于ＨＨＴ的非破坏性方法。尽管这个方法并没有解决所有问题，但它的确改善了上述的大多数困难。对于ＨＨＴ这个方法的中心部分，稍后将会给出简单的概要。

辨识损伤。在Ｈｕａｎｇ等人（１９９８）［８０文中明确指借助于一种不同于傅立叶或傅立叶型小波分析的其他方法。Ｈｕａｎｇ（１９９８ａ）Ｅ”的方法基于Ｈｕａｎｇ等人作。第一步是ＥＭＤ方法，数据此时根据其蕴含的特征尺度分解成一组内模式函数（ＩｎｔｒｉｎｓｉｃＦｕｎｃｔｉｏｎ，简记为ＩＭＦ）。通过这个途径，数据在源于数据的一组基下被展开。第二步是Ｈｉｌｂｅｒｔ谱分析，是将Ｈｉｌｂｅｒｔ变换应用于ＩＭＦ并构造时频能量分布，即Ｈｉｌｂｅｒｔ谱。在这种情形下，在任意点意义，因而数据的时问局部性得到保持。Ｈｕａｎｇ（１９９８ａ）［６３精确地利用了该新方法的特点。

１新方法

文中有详述，我们将采用Ｈｕａｎｇ（１９９８ａ）¨ｏ等提出的替代方法。这是一种完全不同的方法：利用瞬态荷载并记录动态响应，然后利用（Ｈｕａｎｇ，１９９６

ａｎｄ析来分析数据。它同时适用于非稳态非线性数据。

果。

出线性极限。然后，能观察到振动波形产生变形。

第１期

基于希尔伯特一黄变换的铁路桥梁结构健康监测

２损伤检测准则

受到数据分析方法的限制，过去损伤辨识的实践主要依靠于模态分析，例如Ｄｏｃｂｌｉｎｇ等人（１９９６，１９９８）Ｌｌ’２］。模态分析遇到的问题如上所述。这里将利用ＨＨＴ的功能来精确得到瞬时频率。此外，也将利用ＨＨＴ来区分线性振动和非线性振动。这也是ＨＨＴ方法的关键成功之处。

由于ＨＨＴ町以方便地定义非线性波形变形，这一点被首先用于指示损伤是否存在。将采用下列

方法：

对比结构已知主频和新测得到的主频；对比健康结构和损伤结构的主频；对比轻载和重载的主频。

所有结构的设计都在弹性范围之内。冈而，当结构刚完工仍然完好时，在设计荷载下，结构应表现出线性。如果能够得到这类数据，它们将会非常有参考价值。但在大多数情形下，无法得到它们。目前更多的是利用』日的但仍然健康的结构作为参考。这里介绍的一种新的实用方法是利用线性响应和非线性响应的区别。这一点是关键所在，因为ＨＨＴ能够用来辨识波形的非线性变形。为了利州结构的这些特征，将采用在结构上加轻载和重载时产生的不同响应。如果结构是健康的，响应应该是线性的，并且只要荷载在设计范围内，无论加载条件如何都会有清晰对称的正弦波形。如果结构受损，结构响应便会不同。在轻载条件下，结构可能仍然表现出线性；一旦加载增加，受损结构将会表现出非线性。振动波形将会变形，产生波内频率调制，自然使得Ｈｉｌｂｅｒｔ边缘谱变宽。结构的非线性行为便成为明确的损伤警示标志。接Ｆ米应该采用合适的措施：例如限制荷载或者速度。如果损伤进一步恶化，结构的目Ⅱ度可能被永久改变。这样，结构主频将会改变。为了充分利用不同加载条件Ｆ的线性和非线性响应，必须采用频率比试验。记ｍ为桥梁频率，ｗ。为新桥的频率，定义频率比Ｓ为

ｓ一旦

（１）

（ｃＪｎ

根据Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ（１９９０）［１“，

ｒｏ－８５≤Ｓ≤１

安全

Ｊ０．７５≤Ｓ＜０．８５预警

（２）

ｌＳ＜０．７５

需要仔细检查

推理很简单：根据梁的理论，梁的主频与粱刚

万　方数据度的平方根成比例。因而，当频率比降到ｏ。７０，

刚度可能减小到４９％，此时情况非常严重，需要仔细检查。在这种条件下，最初安全系数降为１。

尽管这个准则合理．但它却不是实际可用的。因为极少有桥在初建成的频率记录。当然桥梁的优势在于它通常有重复跨度。一般不可能所有桥跨同时都受到 样的损伤。为了利用这一事实，Ｌｉ等人（２００３）ＬＩ“提出对频率比进行修改，将。。作为健康且无损伤的旧桥桥跨的频率。同时将Ｎｉｓｈ—ｉｍｕｒａ的判断准则修改如下：

ｒ０ ９０≤ｓ≤１安全

＿０．８０≤Ｓ＜０．９０预警

（３）

【Ｓ＜０．８０

需要仔细检查

这种修改是合理的，圉为所有的结构都会随着老化而略微变软。因而，在没有初始状态数据时，Ｈ采用稍微低的ｕ。，得到逻辑上可替代的频率比判断准则。应该采取进＾步的研究，以给这种修改的定量作出有效性评价。简占之，将用瞬时频率的变异来检测损伤，因为瞬时频率的变异来源于下列两个原因。

首先，变异归凼于桥梁的非线性特征：网为损伤产生结构刚度的改变。损伤可能超过也可能没有超过线性弹性极限，但刚度的突然改变会导致振动波形变形或者频率降低，从而要么导致波内频率调制，要么导致频移。这些都是局部结构损伤至关重要的特征。Ｈｕａｎｇ等人（１９９８）Ｌ８１文中讨论指出波内频率调制是非线性振荡的明确表现。

其次，加载的瞬态特征能帮助我们定位损伤点。当测试加载刚作用在桥上时，在源于瞬念响应的最初频率变化之后，艇着测试加载沿桥移动，余下的便是强迫振动。当测试荷载经过桥时，它将遍历每一点包括损伤点。当测试荷载到达损伤点时，响应将会最强。因而，当频率首次出现非线性，或者变得低于自由振动的值时，该处即是损伤点。该位置可以通过测试荷载经过受损位置的时刻来定位。这也是损伤检测的另－种重要的鉴别特征。

３损伤检测的工程实例研究

现在考虑一个桥梁的工程实例。除了Ｈｕａｎｇ等人（２００５）［“１研究的公路桥梁，我们将这个新方

法应用到实际瞬态荷载下铁路桥梁的测试。这个实例用于演示，简单的加速度数据也可用于损伤检测，将进一步展示ＨＨＴ结果提供的辨识损伤所需

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中国铁道科学

第ｚ７卷

的关键信息。选择台湾台北高速交通系统的一座桥梁作为测试对象。桥梁是由跨度为２５ｍ的预应力混凝土箱梁组成的高架桥中的一跨，梁简支于桥墩上。人工检查检测没有找到任何损伤。在我们的测试中，采用三轴力平衡ＫｉｎｅｍｅｔｒｉｃｓＥｐｉＳｅｎｓｏｒ型加速度传感器。传感器安装于桥的跨中，传感器的频率范围最高为２００Ｈｚ，用户可选择的记录范围为±０．２５９～４－＿４．００９，输出范围土２．５Ｖ，可由用户现场选择。

测试荷载选用正常的交通。测试步骤为等待，单车经过，并记录产生的振动。通过记录各种不同加载条件，能够对比不同加载条件下桥梁的振动特征。图１中（ａ）和（ｂ）给出了加速度传感器记录的位于跨中处的垂向加速度。如我们所见，加速度的记录信号在一个很小但很重要的范围内变化。无论经过的是轻车还是重车，所有经过车辆都触发了桥梁系统的振动。这也只能由瞬态加载才能实现。根据线性振动理论，如果加载是稳态的，系统应该随外力函数的频率变化而发生响应。下面将给出ＨＨＴ分析实例：首先，将信号分解成内模式函数分量（ＩＭＦ）。相应的Ｈｉｌｂｅｒｔ谱在图２（ａ）和（ｂ）中给出。从这些图中，可以看到在瞬态荷载卜－，桥最强的响应集巾于４Ｈｚ附近。尽管在此荷

∞删蝌嚣

（。）试验ｊ二况～。１３：—韪！鍪§时桥的加速度响应

≈Ｅ毒

趟磺异

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ｂ）试验工况一——ｃ２３ｚ卡车经过时桥的加速度响应

图ｌ在桥跨中记录的加速度原始振动

万　

方数据载下，响应能量集中于４Ｈｚ附近，在较大荷载条件下，能量分布扩散了，这预示着波内频率调制的开始。在下面将要讨论到的边缘谱中能量分布更加明显。

《

得酶

（ａ）试验工况叫１３ｚａ卡车经过时桥的加速度响应数

时间堵

据及第５个ＩＭＦ的Ｈｉｌｈｅｒｔ谱图

苣

１卦

酶

时间，ｓ

（ｈ）试验工况一——ｃ１３ｚａ卡车经过时桥的加速度响应数

据及第５十ＩＭＦ的Ｈｉｌｂｅｒｔ谱图

图２加速度数据的Ｈｉｌｂｅｒｔ谱

根据梁理论，响应频率应该为弹性模量和梁横截面惯性矩的函数。当梁响应是线性时，弹性模量或者应力应变之比应该是常数。如果梁受到损伤，它会变软，即在相同荷载下，将会比无损伤梁产生更大变形，于是表现出非线性。基于这个考虑，可以通过检查在不同加载条件下梁的反应，来ｒ，当荷载较轻时，结构反应出线性。如果结构完根据这些观察，能够通过图３（ａ）和（ｂ）中判断梁结构的响应是否是线性的。在大多数情形好，只要加载在设计范围内变化，就算是重载下，梁的反应也会是线性的。另一方面，如果结构受损，梁将会产生永久变形或者在重载下过度屈服。于是梁的响应会随加载条件的不同而发生变化：在

轻载卜－，它表现为线性，但在重载下变为非线性。

的边缘谱进一步地检验Ｈｉｌｂｅｒｔ谱。工况１中的谱宽度比工况２中要窄的多。这个特征与Ｈｕａｎｇ等

第１期基于希尔伯特黄变换的铁路桥梁结构健康监测

人（２００５）～５一文中提到的公路的响应工况一致，即仅在最重荷载下，谱形轻微变宽．表明由波内频率调制表征的非线性响应的出现。它表明了在重载下振动波形产生变形。由于中心值仍然位于相同位置，因而结构仍然良好。但是它处于极端应力Ｆ，需要注意运营状况。也许应考虑限制荷载或者速度。这些桥墩也可以Ｈｕａｎｇ等人（２００５）Ⅱ“文中提出的类似方法检测。

制舞牲智罂

（ａ）试验工况叫１３ｚ卡车经过时桥加速度响应的Ｈｉｌｂｅｒｔ

频率／Ｈｚ

边缘谱和第５个ＩＭＦ的Ｈｉｌｂｅｒｔ边缘谱

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频率ｍｚ

（ｂ）试验工况二——ｃ上３ｚ卡车经过时桥加速度响应的

Ｈｉｔｂｅｒｔ边缘谱和第５个ＩＭＦ的Ｈｉｌｂｅｒｔ边缘谱

图３加速度数据的Ｈｉｌｂｅｒｔ边缘谱

万　

方数据４结论

在此介绍的结构健康检测ＨＨＴ方法是新颖而且实用的。实例研究描述了安全检测的数据采集思想：采用常速的瞬态荷载，这种荷载经过桥梁时会产生强迫和自由振动。这个实例研究的是最简单的实际桥梁。为了隔离梁的不同结构单元的影响，测试点应该由位于桥不同位置的传感器构成。如果在桥墩和梁上再分别布置一些传感器，应该能分离出比现在更好的振动。我们将会沿着这个方向做进一步的研究。分析证明能将振动分解成不同的模态，

并且能够根据结构特性和动力学意义提出正确的模态。根据这种分析，通过将波内频率调制作为桥梁非线性响应的指示器，能辨识出较薄弱的结构单

元。目前的方法基于最为逻辑的加载条件——瞬态荷载，以及最有效的分析方法——ＨＨＴ方法，它

不需要专门的机器产生加载力。惟一的要求是控制交通条件，即测试荷载以正常的交通速度通过观测桥梁。这几乎不会对交通产生任何干扰。而且数据分析方法是非常独特的，位于数据分析研究的最前沿。它不仪仅利用响应的非线性特征来确定损伤，而且也利用加载的瞬态特性来定位损伤。由于它只需少量传感器并且能有效地利用数据，ＨＨＴ是桥梁损伤辨识领域中新的有效替代方法。

边缘谱与Ｆｏｕｒｉｅｒ谱的相似性进一步表明了Ｈｉｌｂｅｒｒ谱分析的强人功能：它比Ｆｏｕｒｉｍ。分析所能给的更多，而基于Ｆｏｕｒｉｅｒ的分析不能像Ｈｉｌｂｅｒｔ谱分析那样做时频能量分析。此外，任何大振幅短周期的局部变化会被Ｆｏｕｒｉｅｒ谱分析淹没。这种能量淹没阻碍了我们观察结构的频率改变。因此，应该采用ＨＨＴ。当前方法的另一个优点是采集必要数据时，需求传感器的个数也最少。

６

巾国铁道科学第２７卷

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ＩｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄＥｍｐｉｒｉｃａｌＭｏｄｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ，Ａｐｐａｒａｔｕｓ，ａｎｄＡｒｔｉｃｌｅｏｆＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｆｏｒＡｉｍ

ｌｙｚｉｎｇＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＳｉｇ，ｕｌｓａｎｄＰｅｒｆｏｒｍｉｎｇＣｕｒｖｅＦｉｔｔｉｎｇ［Ｐ］．ｕＳＡｐｐＮｏ０９／２８２，４２４，Ｆｉｌｅｄ１９９９—０３—３１．

［１５ＪＨｕａｎｇＮＥ，ＨｕａｎｇＫ，ＣｈｉｍｌｇＷ．ＨＨ＇ｉＶｂａｓｅｄＢｒｉｄｇｅＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＨｅａｌｔｈ－ＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＭｅｔｈｏｄ［Ａ］．Ｈｕａｎｇ

ＥｄＮＥ，

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Ｐ．Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ

ＴｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄＩｔｓ

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［ｃ］．ｗｏｒｌｄ

Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，２００５：２６３

２８７．

［１６］

Ｈｕａｎｇ

ＮＥ

ＯｏｍｐｕｔｅｒＩｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄＥｍｐｉｒｉｃａｌＭｏｄｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ，Ａｐｐａｒａｔｕｓ，ａｎｄＡｒｔｉｃｌｅｏｆＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅ

ｒＰ＿．ｕｓＰｒｏｖｉｓｉｏｎａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

Ｓｏｒｉａｌ

Ｎｕｍｂｅｒ６０／０２３，４１１，１９６６０８１４ａｎｄＳｅｒｉａｌＮｏ６０／０２３，８２２Ｐｉｌｅｄ

ｏｎ

１９９６

０８

１２．ＰａｔｅｎｔａｌｌｏｗｅｄＭａｒｃｈ１９９９．

１１７．１ＮｉｓｈｉｍｕｒａＡ

ＥｘａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＢｒｉｄｇｅＳｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒＩｎｔｅｇｒｉｔｙｒＪ］．ＪａｐａｎｅｓｅＲａｉｌｗａｙ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９０，（１１４）；

１３

１７

［１８］

ＬｉＹＦ，ＴｓｅｎｇＷＣ，ＨｕａｎｇＫ．ＡＳｔｕｄｙｏｆＡｍｂｉｅｎｔＶｉｂｒａｔｉｏｎＴｅｓｔｏｆＢｒｉｄｇｅＣｏｌｍｍ：ｂｙＵｓｉｎｇＨｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ

Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ［刀．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｈｅＣｈｉｎｅｓｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．２００３，（１５）：２１—３３．

万　

方数据

第１期基于希尔伯特黄变换的铁路桥梁结构健康监测

７

ＨＨＴＢａｓｅｄＲａｉｌｗａｙＢｒｉｄｇｅＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＨｅａｌｔｈＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ

ＮｏｒｄｅｎＨｕａｎ９１，ＫａｎｇＨｕａｎ９２

（１．ＮＡＳＡＧｏｄｄａｒｄＳｐａｃｅＦｌｉｇｈｔＣｅｎｔｅｒ，Ｇｒｅｅｎｂｅｌｔ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，２０７７１ＵＳＡ

２。ＡｃｃｅｌｅｒａｔｅｄＣｏｓｖＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｔｆｏｒＣｅｎｌｕｒｙ２１，１２０１ＭａｉｎＳｔｒｅｅｔ，Ｓｕｉｔｅ８００，Ｄａｌｌａｓ，ＴＸ７５２０２ＵＳＡ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ．Ｔｈｅｄｉｒｃｃｔｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｂｒｉｄｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｈａｓｃｅｒｔａｉｎｈａｖｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｅｓｔ

ａ

ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ．Ｗｅ

ｎｅｗＨｉｌｂｅｒｔ—ＨｕａｎｇＴｒａｎｓｆｏｒｍ（ＨＨＴ）ｂａｓｅｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

ｔｏ

ｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ⅵｍｅｎａｐｐｌｉｅｄ

Ｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅｓ，ｔｈｉｓｎｅｗｍｅｔｈｏｄｄｅｐｅｎｄｓ

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ｔｉｏｎａｒｙａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｈｅＥｍｐｉｒｉｃａｌＭｏｄｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＨｉｌｂｅｒｔＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓ．２＂ｔｌｔ２ｆｉｎａｌｄｅｃｉｓｉｏｎ

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ｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒ

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ｓｉｍｐｌｅｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｍｉｎｉｍｕｍｔｒａｆｆｉｃｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ，ａｎｄｐｒｅｃｉｓｅａｎｄ

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ｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｆｏｒｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨＨＴ；Ｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅ；Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ

（翻译王成国齐法琳李海涛）

（责任编辑刘卫华）

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“青藏铁路格望段无缝线路试验段钢轨焊接接头低温性能的试验研究”

通过铁道部科研成果评审和验收

针对青藏铁路无缝线路钢轨焊接中的技术问题，铁道科学研究院金属厦化学研究所“青藏铁路格望段无缝线路试验段钢轨焊接接头低温性能的试验研究”课题组，研究ｒ青藏铁路格单段无缝线路试验段采用的５０

ｋｇ ｍ１，６０ｋｇ ｍ＿１

Ｕ７１Ｍｎ钢轨及其闪光焊、气压焊焊接接头力学性能的低温特征，以发力学性能在低温条件下的变化规律，热处理对焊接接头低温韧性的影响等。通过分析和试验，让明钢轨焊接接头经过热处理，可以提高低温冲击性能；闪光焊和气压捍捍接接头的低温性能能够满足青藏铁路格卑段无缝线路试验段的使用要求，建议在青藏铁路其他地段焊接无缝线路钢轨叫，将固定式ｃ‘Ｊ光焊和移动式气脏焊作为优选方案，并提出了《青藏铁路无缝线路钢轨焊接技术条件》（建议稿）。该项Ｆ１于２００５年¨月１４日通过了铁道部的科研成果评审和验收。

（高文会）

万方数据　

基于希尔伯特-黄变换的铁路桥梁结构健康监测

作者：作者单位：

Norden Huang， Kang Huang， 王成国， 齐法琳， 李海涛

Norden Huang,王成国,齐法琳,李海涛(NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt,Maryland, 20771 USA)， Kang Huang(Accelerated Cost-Effect Transit for Century21, 1201 Main Street, Suite 800, Dallas, TX 75202 USA)中国铁道科学

CHINA RAILWAY SCIENCE2006,27(1)9次

刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

参考文献(18条)

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引证文献(9条)

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4.范广来.石开周.吴同心 超声波检测混凝土强度中的声波频谱分析方法[期刊论文]-中国水运（下半月） 2009(2)5.刘涛.李爱群.丁幼亮.李枝军.费庆国 基于小波包能量谱的结构损伤预警方法试验研究[期刊论文]-振动与冲击2009(4)

6.邓桂萍 桥梁承载力评定方法的比较[期刊论文]-山西建筑 2009(13)

7.王秋生.崔勇.袁海文 基于HHT和AR模型的数据预测方法研究[期刊论文]-电子测量与仪器学报 2008(z1)8.王秋生.段丹辉.袁梅 基于AR模型包络延拓的经验模态分解[期刊论文]-数据采集与处理 2008(2)9.张华君 基于HHT的机电系统的滚动轴承故障诊断[学位论文]硕士 2006

本文链接：/Periodical_zgtdkx200601001.aspx

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