关键词：小波分析；土木工程；
应时代发展的需求，土木工程项目的规模和数量都在以较快的速度增长，但由于土木工程项目要求设计使用年限较长，且结构较为复杂，因此在承受外部载荷和抵抗其他未知因素上存在一定问题。引进小波分析，运用小波变换来处理信号，可以解决土木工程中诸多问题，保证工程能够顺利建设，因此，加大小波分析在土木工程中的布局不失为一种独特的解决之道。
一、小波分析的应用原理
传统的Fourier分析具有一定的局限性，而小波分析灵敏度高、速度快，同时综合频域分析和时域分析二者的优点，可以快速得到损伤部位的情况，同时通过观察信号的整体以及细节情况，土木结构特点可以被获取。因此对小波分析进行利用，为土木工程项目的开发、建设过程中的质量检测、竣工后的验收及正常使用提供了坚实的保障。但有一点需要注意，在用小波分析对信号进行分析时，对函数的选择要慎重。比如：db5小波应用在土木工程项目结构尺寸分析过程中，就具有较大的优势。首先，利用db5小波去噪地下信号，然后将信号4层分解，最后，在结构损伤信号的局部发生突变时，观察收集小波变换系数，根据变化情况就可以分析出具有情况[1]。
二、小波分析在土木工程中的应用
1、小波分析在结构振动中的应用
小波分析通常用于结构振动，在结构振动的分析上具有无可替代的优势。地震时有发生，对地震波下结构的抗震情况的检测尤为重要，小波分析能精确处理地震波这种类型的非平稳信号。利用小波分析计算和分析结构在地震作用下的动态响应，根据能量分布关系，分析各个波段的地震对结构的影响，最后可以得出土木工程结构抗震的情况。小波分析相较于传统的Fourier来说，它能够对任意波段的信号进行处理[2]，能够使土木工程的抗震效果得到最大化的提升。
2、小波分析在损伤诊断中的应用
在结构损伤诊断中，可以利用小波分析检测信号的奇异性、降噪功能、小波包技术来取得较好的诊断效果。
（2.1）奇异性
工程中，对结构检测一般采用对结构振动检测信号奇异性的方法，通过对结构施加振动，结构振动中产生的信号会随振动的变化而变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当外界振动没有发生变化而结构振动产生的信号发生改变时，检测到的信号会出现奇异，说明结构出现了问题[3]。相较传统方法和其他方法来检测信号奇异性，利用小波分析来检测，具有成本低、操作简单、能准确定位奇异信号发出点的位置的特点，有效解决了传统分析的难题。
（2.2）降噪
对于信号收集和结构无损检测精确性的判定，最大的问题便是如何降低噪音的干扰，因为当结构有细微损伤时，当遇到噪音时，可以将信号完全覆盖。基于此问题，小波分析可以利用其多分辨率波的特点，将收集到的所有信息反映到一组基函数中，通过分解，最终得到完整信息。
（2.3）小波包
如在混凝土结构的检测时，通常是根据接收器接受到的信号来判断混凝土的结构是否损伤，但往往在收集数据时，会出现信号的时间、空间信息等的丢失，运用小波包技术，可以将得到的完整信号毫无疏漏的分解，分解得到的带有能量的信号会被传送到独立的频带内，再通过分析频带内的能量，可以精准找到受损部位。
同时可以将小波分析和其他方法相结合。如：对于一维梁结构，曲率模态和小波分析联合使用来定位损伤部位，可以有效弥补两者的缺陷，同时又提高了损伤识别的灵敏性和精准性，实现对土木工程建设结构损伤的精准定位[4]。
3、小波分析在非平稳随机过程仿真中的应用
在实施土木工程项目前，进行仿真实验是尤为重要的内容。通过模拟真实的环境，开展破坏性实验，观察土木工程建筑的情况，可以为土木工程项目的正式开展提供宝贵的参考信息。将小波分析运用在非平稳随机过程仿真中，可以使仿真工作更有效的展开。例如在地震波的反演中存在对原始模型依赖高、易陷入局部极值等问题。引入小波分析，可以摆脱对原始模型的依赖。同时运用小波分析的多尺度地震波形反演的方法，将参数问题分解成多个微小部分，利用多尺度之间的联系和小波域的稀疏性，有效的改善了局部极值问题。因此，小波分析为仿真实验提供了不小的帮助，同时也为建筑设施的安全提供了保障。
三、结束语
小波分析作为一种信号处理手法，在土木工程领域中扮演着越来越重要的角色。对小波分析法进一步探索，可以使其今后为土木工程中亟待解决的问题提供更大的帮助，保证土木工程的健康发展，推动行业进步。
参考文献：
[1]刘景良,郑锦仰,林友勤,等.变分模态分解和同步挤压小波变换识别时变结构瞬时频率[J].振动与冲击,2018,37(20):24-31.
[2]赵润霞.小波分析在土木工程领域[J].建筑与装饰,2016,(第7期).
[3]王湘茹.基于小波分析的结构无损检测应用[J].大科技,2017,(第21期).
[4]何立丰,小波分析在土木工程领域中的应用初探[J].市场调查信息(综合版),2019,(第5期).
论文作者:冯俊儒
论文发表刊物:《城镇建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/14
标签：小波论文; 结构论文; 信号论文; 土木工程论文; 损伤论文; 土木论文; 工程项目论文; 《城镇建设》2020年第2期论文;