專利名稱：有支座沉降時(shí)基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的識(shí)別松弛的支承索的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在有支座沉降時(shí)，本發(fā)明基于應(yīng)變等量的監(jiān)測(cè)來識(shí)別索支承結(jié)構(gòu)(特別是大型索
結(jié)構(gòu)，例如大型斜拉橋、懸索橋)的索系統(tǒng)(指所有支承索)中的需調(diào)整索力的支承索，并 給出具體的索長(zhǎng)調(diào)整量，屬工程結(jié)構(gòu)安全領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
索系統(tǒng)通常是索結(jié)構(gòu)(特別是大型索結(jié)構(gòu)，例如大型斜拉橋、懸索橋)的關(guān)鍵組成 部分，由于松弛等原因，新結(jié)構(gòu)竣工一段時(shí)間后支承索的索力通常會(huì)發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期服 役后其支承索的松弛也會(huì)引起支承索索力的變化，這些變化都將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化，對(duì) 結(jié)構(gòu)的安全造成不良影響，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)引起結(jié)構(gòu)的失效，因此準(zhǔn)確及時(shí)地識(shí)別需調(diào)整索力 的支承索是非常必要的。 支承索系統(tǒng)的健康狀態(tài)發(fā)生變化(例如發(fā)生松弛、損傷等)后，除了會(huì)引起索力的 變化外，還會(huì)引起結(jié)構(gòu)的其它可測(cè)量參數(shù)的變化，例如索結(jié)構(gòu)的變形或應(yīng)變會(huì)發(fā)生變化，實(shí) 際上應(yīng)變的變化包含了索系統(tǒng)的健康狀態(tài)信息，也就是說可以利用結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)判斷結(jié)構(gòu) 的健康狀態(tài)，可以基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)(本發(fā)明將被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變稱為"被監(jiān)測(cè)量"，后面提到"被監(jiān) 測(cè)量"就是指被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變)來識(shí)別受損索，被監(jiān)測(cè)量除了受索系統(tǒng)健康狀態(tài)的影響外，還 會(huì)受索結(jié)構(gòu)支座沉降(常常會(huì)發(fā)生)的影響，目前還沒有一種公開的、有效的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 和方法解決了此問題。因此可以基于被監(jiān)測(cè)量監(jiān)測(cè)來識(shí)別需調(diào)整索力的索，這樣在有支座 沉降時(shí)，就必須有一個(gè)能夠合理有效的建立被監(jiān)測(cè)量同所有索的特征參數(shù)間(具體根據(jù)索 的特征參數(shù)來表征需調(diào)整索力的索)的關(guān)系的方法，基于該方法建立的需調(diào)整索力的支承 索的識(shí)別結(jié)果才會(huì)更可信。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是在索結(jié)構(gòu)支座有沉降時(shí)，針對(duì)索結(jié)構(gòu)中索系統(tǒng)中的、需 調(diào)整索力的支承索的識(shí)別問題，公開了一種基于應(yīng)變等量的監(jiān)測(cè)的、能夠合理有效地識(shí)別 需調(diào)整索力的支承索的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法。 技術(shù)方案依據(jù)支承索的索力變化的原因，可將支承索的索力變化分為三種情況 一是支承索受到了損傷，例如支承索出現(xiàn)了局部裂紋和銹蝕等等；二是支承索并無損傷，但 索力也發(fā)生了變化，出現(xiàn)這種變化的主要原因之一是支承索自由狀態(tài)(此時(shí)索張力也稱索 力為0)下的索長(zhǎng)度(稱為自由長(zhǎng)度，本發(fā)明專指支承索兩支承端點(diǎn)間的那段索的自由長(zhǎng) 度)發(fā)生了變化；三是支承索并無損傷，但索結(jié)構(gòu)支座有了位移(其中在重力方向的分量就 被稱為沉降)，也會(huì)引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化，當(dāng)然也就會(huì)引起索力的變化。本發(fā)明的主要目的 之一就是在有支座位移時(shí)，要識(shí)別出自由長(zhǎng)度發(fā)生了變化的支承索，并識(shí)別出它們的自由 長(zhǎng)度的改變量，此改變量為該索的索力調(diào)整提供了直接依據(jù)。支承索自由長(zhǎng)度發(fā)生變化的 原因不是單一的，為了方便，本發(fā)明將自由長(zhǎng)度發(fā)生變化的支承索統(tǒng)稱為松弛索。
本發(fā)明由兩大部分組成。分別是一、建立用于識(shí)別索系統(tǒng)中的、需調(diào)整索力的支承索的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的知識(shí)庫和參量的方法、基于知識(shí)庫(含參量)、基于實(shí)測(cè)索結(jié)構(gòu) 支座坐標(biāo)的、基于被監(jiān)測(cè)量等量的監(jiān)測(cè)的、識(shí)別索結(jié)構(gòu)的需調(diào)整索力的支承索的方法。二、 健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件和硬件部分。 本發(fā)明的第一部分建立用于識(shí)別索系統(tǒng)中的、需調(diào)整索力的支承索的健康監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)所需的知識(shí)庫和參量的方法、基于知識(shí)庫(含參量)、基于實(shí)測(cè)索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)的、基 于被監(jiān)測(cè)量等量的監(jiān)測(cè)的、識(shí)別索結(jié)構(gòu)的需調(diào)整索力的支承索的方法?？砂慈缦路椒ㄟM(jìn)行， 以獲得更準(zhǔn)確的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)評(píng)估。 第一步首先建立索系統(tǒng)初始虛擬損傷向量d。(因?yàn)橹С兴鲗?shí)際上可能是松弛而 沒有損傷，為表示區(qū)別，這里稱"虛擬損傷"，后同)、建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型 A。(例如有限元基準(zhǔn)模型，在本發(fā)明中A。是不變的)。
設(shè)索系統(tǒng)中共有N根索，索系統(tǒng)"初始虛擬損傷向量記為d。"(如式(0)所示)，用 d。表示索結(jié)構(gòu)(用索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。表示)的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)。
d。= [c^ d。2…d。j…cU]T (0) 式(0)中d。j(j = 1，2，3，.......， N)表示A。中的索系統(tǒng)的第j根索的初始虛擬
損傷值，d。j為0時(shí)表示第j根索無損傷無松弛，為100%時(shí)表示該索徹底喪失承載能力，介 于0與100%之間時(shí)表示第j根索喪失相應(yīng)比例的承載能力。式(0)中T表示向量的轉(zhuǎn)置 (后同)。 建立索系統(tǒng)初始虛擬損傷向量(依據(jù)式(0)記為d。)時(shí)，利用索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù) 等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立索系統(tǒng)初始虛擬損傷向量d。。如果沒有索的無損檢測(cè) 數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時(shí)，或者可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷無松弛 狀態(tài)時(shí)，向量d。的各元素?cái)?shù)值取0。 建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。(例如有限元基準(zhǔn)模型)和當(dāng)前力學(xué)計(jì)算 基準(zhǔn)模型At。(例如有限元基準(zhǔn)模型)的方法。在本發(fā)明中A。是不變的。At。是不斷更新的。 建立A。和At。的方法如下 根據(jù)索結(jié)構(gòu)竣工之時(shí)的索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(包括索的無損檢測(cè) 數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)角度數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、拉桿拉 力數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的 橋型數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù))，利用力學(xué)方法(例如有限元法)建立A。；如果沒有索 結(jié)構(gòu)竣工之時(shí)的結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，那么就在建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)測(cè)，得到索 結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(包括索結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、拉桿拉力數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)、 索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的橋型數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài) 數(shù)據(jù)、索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù))，根據(jù)此數(shù)據(jù)和索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 圖、竣工圖，利用力學(xué)方法(例如有限元法)建立A。。不論用何種方法獲得A。，基于A。計(jì) 算得到的索結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)(對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的橋型數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù) 據(jù))必須非常接近其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，誤差一般不得大于5%。這樣可保證利用A。計(jì)算所得的模 擬情況下的應(yīng)變計(jì)算數(shù)據(jù)、索力計(jì)算數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)形狀計(jì)算數(shù)據(jù)和位移計(jì)算數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)角 度數(shù)據(jù)等，可靠地接近所模擬情況真實(shí)發(fā)生時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)應(yīng)于A。的索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù) 據(jù)組成初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量U。。 A。和U。是不變的。"結(jié)構(gòu)的全部被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)"可由結(jié)構(gòu)上K個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L個(gè)指定方向的應(yīng)變來描述，結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化就是K個(gè)指定點(diǎn)的所有應(yīng)變分量的變化。每
次共有M(M = KXL)個(gè)應(yīng)變測(cè)量值或計(jì)算值來表征結(jié)構(gòu)應(yīng)變。K和M不得小于索的數(shù)量N。
為方便起見，在本發(fā)明中將"結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)"簡(jiǎn)稱為"被監(jiān)測(cè)量"。 本發(fā)明中用被監(jiān)測(cè)量初始向量C。表示索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)量的初始值組成的向
量(見式(l))。要求在獲得A。的同時(shí)獲得C。。因在前述條件下，基于索結(jié)構(gòu)的計(jì)算基準(zhǔn)模
型計(jì)算所得的被監(jiān)測(cè)量可靠地接近于初始被監(jiān)測(cè)量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在后面的敘述中，將用同
一符號(hào)來表示該計(jì)算值和實(shí)測(cè)值。<formula>formula see original document page 8</formula>
式(1)中C。j (j = 1， 2， 3，.......， M ;M > N)是索結(jié)構(gòu)中第j個(gè)被監(jiān)測(cè)量的初始
量，該分量依據(jù)編號(hào)規(guī)則對(duì)應(yīng)于特定的第j個(gè)被監(jiān)測(cè)量。T表示向量的轉(zhuǎn)置(后同)。
本發(fā)明中用被監(jiān)測(cè)量當(dāng)前數(shù)值向量C是由索結(jié)構(gòu)中所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前值組成的向量(定義見式(2))。 <formula>formula see original document page 8</formula>
式(2)中Cj(j = 1，2，3，.......， M;M^N)是索結(jié)構(gòu)中第j個(gè)被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前
值，該分量Cj依據(jù)編號(hào)規(guī)則與C。j對(duì)應(yīng)于同一"被監(jiān)測(cè)量"。 第二步建立索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。(例如有限元基準(zhǔn)模型，在健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中At。是不斷更新的)和當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut。在索結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷實(shí)測(cè)獲得索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)(所有數(shù)據(jù)組成當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量U、向量W的定義方式與向量U。相同)。為方便起見，將上一次更新當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型時(shí)的索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)記為當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量Ut。。建立和更新At。的方法是在健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第一次開始工作的時(shí)刻，索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。就等于A。。在索結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷實(shí)測(cè)獲得索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量U、如果W等于UV則不需要對(duì)r。進(jìn)行更新；如果W不等于UV則需要對(duì)At。進(jìn)行更新，此時(shí)Ut與U。的差就是索結(jié)構(gòu)支座關(guān)于初始位置(對(duì)應(yīng)于A。)的支座位移(用支座位移向量V表示支座位移，在重力方向的位移就是支座沉降)。更新At。的方法是對(duì)A。中的索結(jié)構(gòu)支座施加當(dāng)前支座位移約束，當(dāng)前支座位移約束的數(shù)值就取自當(dāng)前支座位移向量V中對(duì)應(yīng)元素的數(shù)值，對(duì)A。中的索結(jié)構(gòu)支座施加當(dāng)前支座位移約束后，最終得到的就是更新的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型AV更新At。后，W。所有元素?cái)?shù)值用W所有元素?cái)?shù)值代替，即更新了 Ut。，這樣就得到了正確地對(duì)應(yīng)于At。的W。。 第三步建立"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC"和"名義虛擬單位損傷向量Du"， A C和Du是不斷更新的，即在更新當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。的同時(shí)，更新虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣A C和名義虛擬單位損傷向量Du。 建立和更新更新虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC和名義虛擬單位損傷向量Du的過程如下 在索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次計(jì)算，計(jì)算次數(shù)數(shù)值上等于所有索的數(shù)量。每一次計(jì)算假設(shè)索系統(tǒng)中只有一根索在原有虛擬損傷(原有虛擬損傷可以為0，也可以不為0)的基礎(chǔ)上再增加虛擬單位損傷(例如取5%、10%、20%或30%等損傷為虛擬單位損傷)。為方便計(jì)算，設(shè)定虛擬單位損傷時(shí)可以都是把結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)當(dāng)成是完全健康的，并在此基礎(chǔ)上設(shè)定虛擬單位損傷(在后續(xù)步驟中、計(jì)算出的、索的損傷數(shù)值-一 稱為名義虛擬損傷d。，都是相對(duì)于將索的健康狀態(tài)當(dāng)成是完全健康而言的，因此必須依據(jù)后文給出的公式將計(jì)算出的名義虛擬損傷換算成真實(shí)虛擬損傷)。每一次計(jì)算中出現(xiàn)虛擬損傷的索不同于其它次計(jì)算中出現(xiàn)的虛擬損傷的索，并且每一次假定有虛擬損傷的索的虛擬單位損傷值可以不同于其他索的虛擬單位損傷值，用"名義虛擬單位損傷向量Du"(如式(3)所示)記錄所有索的假定的虛擬單位損傷，記為Du，每一次計(jì)算都利用力學(xué)方法(例如有限元法)計(jì)算索結(jié)構(gòu)的、在前面已指定的M個(gè)被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算所得M個(gè)被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值組成一個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量"(當(dāng)假設(shè)第j根索有單位損傷時(shí)，可用式(4)表示所有指定的M個(gè)被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量Ctj);每一次計(jì)算得到的被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量減去被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。，所得向量就是此條件下(以有虛擬單位損傷的索的位置或編號(hào)等為標(biāo)記)的"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量"(當(dāng)?shù)趈根索有虛擬單位損傷時(shí)，用S Cj表示被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量，S Cj的定義見式(5)、式(6)和式(7)，式(5)為式(4)減去式(2)后再除以向量Du的第j個(gè)元素Duj所得)，被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量S Cj的每一元素表示由于計(jì)算時(shí)假定有虛擬單位損傷的那根索(例如第j根索)的虛擬單位損傷(例如Duj)，而引起的該元素所對(duì)應(yīng)的被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值改變量相對(duì)于假定的虛擬單位損傷Duj的變化率；有N根索就有N個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量"，每個(gè)被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量有M( —般的，M > N)個(gè)元素，由這N個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量"依次組成有MXN個(gè)元素的"單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣AC" (M行N
列)，每一個(gè)向量SCj(j = 1，2，3，.......，N)是矩陣AC的一列，AC的定義如式(8)所示。 D匸
元素Duj(j = 1，2，3，.......，N)表示假定的第j根索的虛擬單位損傷數(shù)值，向
元素的數(shù)值可以相同也可以不同。
(3)式(3)中名義虛擬單位損傷向量Du的
Du中的各 C
tj
乂tjM」
(4)式(4)中元素Ctjk(j = 1，2，3，
，N
k = 1，2，3，.......，M ;M > N)表示第j根索有虛擬單位損傷時(shí)，依據(jù)編號(hào)規(guī)則所對(duì)應(yīng)的第
k個(gè)指定的被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值。
(5)
W乂' 式(5)中下標(biāo)j (j = 1， 2， 3，.......， N)表示第j根索有虛擬單位損傷，式中Duj是
向量Du中的第j個(gè)元素。向量SCj的定義如式(6)所示，SCj的第k(k二 1，2，3，.......，
M;M^N)個(gè)元素SCjk表示建立矩陣AC時(shí)，假定第j根索有虛擬單位損傷時(shí)計(jì)算所得第k個(gè)被監(jiān)測(cè)量的改變量相對(duì)于假定的虛擬單位損傷Du,.的變化率，其定義如式(7)所示。
sc
■jk
SC，]t
(6)
(7)
式(7)中各JA C = [ S d式(8)中向i而引起的、所有被監(jiān)測(cè)d。的元素的下標(biāo)j的編號(hào)規(guī)則相同'
:的定義已在前面敘述過。
S C2... S C廣.S CN] (8)
SCj(j = 1，2，3，.......，N)表示由于第j根索有虛擬單位損傷Duj
匱的相對(duì)數(shù)值變化。矩陣AC的列(下標(biāo)j)的編號(hào)規(guī)則與前面向量
9
在索結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷實(shí)測(cè)獲得索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)， 一旦監(jiān)測(cè)到W不等于則需要回到第二步對(duì)r。進(jìn)行更新，對(duì)At。進(jìn)行更新后再進(jìn)入本步對(duì)A C進(jìn)行更新。實(shí)際上A C是不斷更新的，即在更新當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。之后，更新虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC。 第四步識(shí)別索系統(tǒng)的當(dāng)前健康狀態(tài)。具體過程如下。 索系統(tǒng)"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前(計(jì)算或?qū)崪y(cè))數(shù)值向量C"同"被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。"、"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC"和"當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。"間的近似線性關(guān)系，如式(9)或式(10)所示。 C = C0+ A C dc (9) C-C。 = AC d。 (10)式(9)和式(10)中被監(jiān)
測(cè)量的當(dāng)前(計(jì)算或?qū)崪y(cè))數(shù)值向量C的定義類似于被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。的定義，見式(11);索系統(tǒng)"當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。"的定義見式(12)。 C= [Ci c2"'Ck CM]T (11)式(11)中元素Ck(k二 1，
2， 3，.......，M ;M > N)是索結(jié)構(gòu)的、依據(jù)編號(hào)規(guī)則所對(duì)應(yīng)的編號(hào)為k的被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值。 dc = [dcl dc2...dcj".dcN]T (12)式(12)中dcj(j = 1，2，
3，.......， N)是索系統(tǒng)第j根索的當(dāng)前名義虛擬損傷值，向量d。的元素的下標(biāo)j的編號(hào)
規(guī)則與矩陣AC的列的編號(hào)規(guī)則相同。 當(dāng)索實(shí)際損傷不太大時(shí)，由于索結(jié)構(gòu)材料仍然處在線彈性階段，索結(jié)構(gòu)的變形也較小，式(9)或式(10)所表示的這樣一種線性關(guān)系同實(shí)際情況的誤差較小，誤差可用誤差向量e(式(13))定義，表示式(9)或式(10)所示線性關(guān)系的誤差。 e = abs(AC dc_C+C。) (13)式(13)中abs()是取絕
對(duì)值函數(shù)，對(duì)括號(hào)內(nèi)求得的向量的每一個(gè)元素取絕對(duì)值。 由于式(9)或式(10)所表示的線性關(guān)系存在一定誤差，因此不能簡(jiǎn)單根據(jù)式(9)或式(10)和"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前(實(shí)測(cè))數(shù)值向量C"來直接求解得到"當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。"。如果這樣做了，得到的向量d。中的元素甚至?xí)霈F(xiàn)較大的負(fù)值，也就是負(fù)損傷，這明顯是不合理的。因此獲得向量d。的可接受的解(即帶有合理誤差，但可以比較準(zhǔn)確地確定虛擬受損索的位置及其虛擬損傷程度)成為一個(gè)合理的解決方法，可用式(14)來表達(dá)這一方法。 abs( AC dc_C+C。)《g (14)式(14)中abs()是取絕
對(duì)值函數(shù)，向量g描述偏離理想線性關(guān)系(式(9)或式(10))的合理偏差，由式(15)定義。
g = [gl g,"gk…gM]T (15)式(15)中g(shù)k(k = 1，2，
3，.......，M)描述了偏離式(9)或式(10)所示的理想線性關(guān)系的最大允許偏差。向量g
可根據(jù)式(13)定義的誤差向量e試算選定。 在"被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。"(實(shí)測(cè)或計(jì)算得到)、"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC"(計(jì)算得到)和"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量C"(實(shí)測(cè)得到)已知時(shí)，可以利用合適的算法(例如多目標(biāo)優(yōu)化算法)求解式(14)，獲得"當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。"的可接受的解，然后"當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d"(定義見式(16))的元素可以根據(jù)式(17)計(jì)算得到，也就是得到了"當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d"，從而可由d確定虛擬受損索的位置和虛
10擬損傷程度，然后根據(jù)下面將敘述的方法確定松弛索的位置和松弛程度，也就是確定了需調(diào)整索力的索及其索長(zhǎng)調(diào)整量。 d = [4 (V..(V..dN]T (16)式(16)中dj(j = 1，
2， 3，.......，N)表示第j根索的實(shí)際虛擬損傷值，其定義見式(17) ， dj為0時(shí)表示第j根
索無損傷無松弛，為100%時(shí)表示該索徹底喪失承載能力，介于0與100%之間時(shí)表示第j根索喪失相應(yīng)比例的承載能力，向量d的元素的編號(hào)規(guī)則與式(0)中向量d。的元素的編號(hào)規(guī)則相同。 dj = l-(l-d。j) (l-dcj) (17)式(17)中d。j(j = 1，
2， 3，.......， N)是向量d。的第j個(gè)元素，d。j是向量d。的第j個(gè)元素。 下面敘述得到了索當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d后，如何確定松弛索的位置和松弛程度。 設(shè)索系統(tǒng)中共有N根支承索，結(jié)構(gòu)索力數(shù)據(jù)由N根支承索的索力來描述?？捎?初始索力向量F。"表示索結(jié)構(gòu)中所有支承索的初始索力(定義見式(18))。因?yàn)榛谒鹘Y(jié)構(gòu)的計(jì)算基準(zhǔn)模型計(jì)算所得的初始索力可靠地接近于初始索力的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在后面的敘述中，將用同一符號(hào)來表示該計(jì)算值和實(shí)測(cè)值。 F。 = [Fol F。,"F。j…F。jT (18)式(18)中F。(j = 1，
2，3，.......，N)是索結(jié)構(gòu)中第j根支承索的初始索力，該元素依據(jù)編號(hào)規(guī)則對(duì)應(yīng)于指定支
承索的索力。向量F。是常量。在建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。時(shí)使用了向量F。。
本發(fā)明中用"當(dāng)前索力向量F"表示實(shí)測(cè)得到的索結(jié)構(gòu)中所有支承索的當(dāng)前索力(定義見式(19))。 F = R F2…Fj…FJT (19)式(19)中Fj (j =
1，2，3，.......， N)是索結(jié)構(gòu)中第j根支承索的當(dāng)前索力。 本發(fā)明中，在支承索初始狀態(tài)(無損傷、無松弛)下，且支承索處于自由狀態(tài)(自由狀態(tài)指索力為0，后同)時(shí)，支承索的長(zhǎng)度稱為初始自由長(zhǎng)度，用"初始自由長(zhǎng)度向量1。"表示索結(jié)構(gòu)中所有支承索的初始自由長(zhǎng)度(定義見式(20))。 1。 = 1。2…1。j…l。N]T (20)式(20)中1。j(j = 1，2，
3，.......， N)是索結(jié)構(gòu)中第j根支承索的初始自由長(zhǎng)度。向量1。是常量，在開始時(shí)確定
后，就不再變化。 本發(fā)明中，用"當(dāng)前自由長(zhǎng)度向量l"表示索結(jié)構(gòu)中所有支承索的當(dāng)前自由長(zhǎng)度(定義見式(21))。 1 = V"1j…1JT (21)式(21)中= 1，2，
3，.......， N)是索結(jié)構(gòu)中第j根支承索的當(dāng)前自由長(zhǎng)度。 本發(fā)明中，用"自由長(zhǎng)度改變向量Al"(或稱支承索當(dāng)前松弛程度向量)表示索
結(jié)構(gòu)中所有支承索的自由長(zhǎng)度的改變量(定義見式(22)和式(23))。 A1二[A1！ Al2... Alj…A1JT (22)式(22)中A 1」■ (j = 1 ， 2，
3，.......，N)是當(dāng)前索結(jié)構(gòu)中第j根支承索的自由長(zhǎng)度的改變量，其定義見式(23)， Alj
不為0的索為松弛索，A lj的數(shù)值為索的松弛量，并表示索系統(tǒng)第j根支承索的當(dāng)前松弛程度，也是調(diào)整索力時(shí)該索的索長(zhǎng)調(diào)整量。 Alj = lrloj (23)
在本發(fā)明中通過將松弛索同受損索進(jìn)行力學(xué)等效來進(jìn)行松弛索的松弛程度識(shí)別，等效的力學(xué)條件是 —、兩等效的索的無松弛和無損傷時(shí)的初始自由長(zhǎng)度、幾何特性參數(shù)及材料的力學(xué)特性參數(shù)相同； 二、松弛或損傷后，兩等效的松弛索和損傷索的索力和變形后的總長(zhǎng)相同。 滿足上述兩個(gè)等效條件時(shí)，這樣的兩根支承索在結(jié)構(gòu)中的力學(xué)功能就是完全相同
的，即如果用等效的受損索代替松弛索后，索結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生任何變化，反之亦然。 本發(fā)明中，同第j個(gè)支承索(其當(dāng)前松弛程度用A lj定義)進(jìn)行等效的虛擬受損
的支承索的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷程度用dj表示(dj的定義見式(16)和式(17))。松弛的第j
個(gè)支承索的當(dāng)前松弛程度Alj(Alj的定義見式(22))同等效的受損索的當(dāng)前實(shí)際虛擬損
傷程度dj之間的關(guān)系由前述兩項(xiàng)力學(xué)等效條件確定。A lj同dj之間的具體關(guān)系可以采用
多種方法實(shí)現(xiàn)，例如可以直接根據(jù)前述等效條件確定(參見式(24))，也可采用基于Ernst
等效彈性模量代替式(24)中的E進(jìn)行修正后確定(參見式(25))，也可以采用基于有限元
法的試算法等其它方法來確定。
A/,《. 1_《巧r
《《
1_《
五J +《
i, O,U2 J五 12(巧)3(24)
(25) 式(24)和式(25)中E是該支承索的彈性模量，A是該支承索的橫截面面積，F(xiàn)j是該支承索的當(dāng)前索力，dj是該支承索的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷程度，"是該支承索的單位長(zhǎng)度的重量，l"是該支承索的兩個(gè)支承端點(diǎn)的水平距離。式(25)中[]內(nèi)的項(xiàng)是該支承索的Ernst等效彈性模量，由式(24)或式(25)可以就可以確定支承索當(dāng)前松弛程度向量Al。式(25)是對(duì)式(24)的修正。 本發(fā)明的第二部分健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件和硬件部分。硬件部分包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(監(jiān)測(cè)被監(jiān)測(cè)量、監(jiān)測(cè)索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)、監(jiān)測(cè)索力、監(jiān)測(cè)支承索兩支承端點(diǎn)的水平距離)、信號(hào)采集器和計(jì)算機(jī)等。要求實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一個(gè)被監(jiān)測(cè)量、監(jiān)測(cè)每一個(gè)支承索的索力、監(jiān)測(cè)每一個(gè)支承索兩支承端點(diǎn)的水平距離。軟件應(yīng)當(dāng)具用下列功能軟件部分應(yīng)當(dāng)能夠完成本發(fā)明的第一部分所設(shè)定的過程，即完成本發(fā)明中所需要的、可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測(cè)、記錄、控制、存儲(chǔ)、計(jì)算、通知、報(bào)警等功能。
本發(fā)明方法具體包括 a.設(shè)共有N根索，首先確定索的編號(hào)規(guī)則，按此規(guī)則將索結(jié)構(gòu)中所有的索編號(hào)，該編號(hào)在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣； b.確定指定的被監(jiān)測(cè)點(diǎn)，被監(jiān)測(cè)點(diǎn)即表征結(jié)構(gòu)應(yīng)變信息的所有指定點(diǎn)，并給所有指定點(diǎn)編號(hào)；確定被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變方向，并給所有指定的被監(jiān)測(cè)應(yīng)變編號(hào)；"被監(jiān)測(cè)應(yīng)變編號(hào)"在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；"結(jié)構(gòu)的全部被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)"由上述所有被監(jiān)測(cè)應(yīng)變組成；本發(fā)明將"結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)"簡(jiǎn)稱為"被監(jiān)測(cè)量";被監(jiān)測(cè)
12點(diǎn)的數(shù)量不得小于索的數(shù)量；所有被監(jiān)測(cè)量的數(shù)量之和不得小于索的數(shù)量； c.利用索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立初始虛擬損傷向
量d。。如果沒有索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時(shí)，向量《的各元
素?cái)?shù)值取0。 d.在建立初始虛擬損傷向量d。的同時(shí)，直接測(cè)量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。； e.在建立初始虛擬損傷向量d。和被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。的同時(shí)，直接測(cè)量計(jì)算得到所有支承索的初始索力，組成初始索力向量F。；同時(shí)，依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)得到所有支承索的初始自由長(zhǎng)度，組成初始自由長(zhǎng)度向量1。；同時(shí)，依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)或?qū)崪y(cè)得到索結(jié)構(gòu)的初始幾何數(shù)據(jù)；同時(shí)，實(shí)測(cè)或根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、竣工資料得到所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積； f.建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。，建立初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量U。，建立索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。；依據(jù)索結(jié)構(gòu)竣工之時(shí)的索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，該實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)包括索結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、拉桿拉力數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)、所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)，依據(jù)設(shè)計(jì)圖和竣工圖，利用力學(xué)方法建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。；如果沒有索結(jié)構(gòu)竣工之時(shí)的結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，那么就在建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前對(duì)該索結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)測(cè)，同樣得到索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)此數(shù)據(jù)和索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖，同樣利用力學(xué)方法建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。；不論用何種方法獲得A。，基于A。計(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)必須非常接近其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，其間的差異不得大于5X;對(duì)應(yīng)于A。的索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)組成初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量U。 ；A。和U。是不變的；為敘述方便，命名
"索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型AV，，在結(jié)構(gòu)服役過程中At。根據(jù)需要會(huì)不斷更新，開始時(shí)，At。等于A。；同樣為敘述方便，命名"索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut"，在結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷
實(shí)測(cè)獲得索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)，所有索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)組成"當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)
支座坐標(biāo)向量ut"，向量ut的元素與向量u。相同位置的元素表示相同支座的相同方向的坐
標(biāo)；為敘述方便起見，將上一次更新#。時(shí)的索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)記為當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座
坐標(biāo)向量W。；開始時(shí)，At。等于A。， W。等于U。 ；A。對(duì)應(yīng)的索的健康狀態(tài)由d。描述； g.健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開始工作時(shí)，令A(yù)t。等于A。；在結(jié)構(gòu)服役過程中不斷實(shí)測(cè)獲得索
結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)，所有索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)組成當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量
Ut，根據(jù)當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut，在必要時(shí)更新索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。和當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量Ut。； h.在索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣△ C和名義虛擬單位損傷向量Du ;
i.實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有支承索的當(dāng)前索力，組成當(dāng)前索力向量F ;同時(shí)，實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有指定被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前實(shí)測(cè)數(shù)值，組成"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量C"。實(shí)測(cè)計(jì)算得到所有支承索的兩個(gè)支承端點(diǎn)的空間坐標(biāo)，兩個(gè)支承端點(diǎn)的空間坐標(biāo)在水平方向分量的差就是兩個(gè)支承端點(diǎn)水平距離。給本步及本步之前出現(xiàn)的所有向量的元素編號(hào)時(shí)，應(yīng)使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步及本步之前和之后出現(xiàn)的各向量的、編號(hào)相同的元素，表示同一被監(jiān)測(cè)量的、對(duì)應(yīng)于該元素所屬向量所定義的相關(guān)信息；
13
j.定義待求的當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。和當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d。損傷向量d。、 d。和d的元素個(gè)數(shù)等于索的數(shù)量，損傷向量的元素和索之間是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，損傷向量的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)索的虛擬損傷程度或健康狀態(tài)； k.依據(jù)"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量C"同"被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。"、"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣A C"和"當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。"間存在的近似線性關(guān)系，該近似線性關(guān)系可表達(dá)為式l，式1中除d。外的其它量均為已知，求解式1就可以算出當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。； C = C0+ A C dc 式1 1.利用式2表達(dá)的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的元素dj同初始虛擬損傷向量d。的元素d。j和當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。的元素d。j間的關(guān)系，計(jì)算得到當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的所有元素。 dj = l-(l-d。》(l-dcj) 式2式2中j = 1，2，3， ......， N。 由于當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)索的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷程度，即實(shí)際松弛程度或?qū)嶋H損傷程度，當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d中數(shù)值不為0的元素對(duì)應(yīng)的支承索就是有問題的支承索，有問題的支承索可能是松弛索、也可能是受損索，其數(shù)值反應(yīng)了松弛或損傷的程度； m.從第1步中識(shí)別出的有問題的支承索中鑒別出受損索，剩下的就是松弛索。
n.利用在第1步獲得的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d得到松弛索的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷程度，利用在第i步獲得的當(dāng)前索力向量F，利用在第i步獲得的所有支承索的兩個(gè)支承端點(diǎn)的空間坐標(biāo)，利用在第e步獲得的初始自由長(zhǎng)度向量1。，利用在第e步獲得的所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積數(shù)據(jù)，通過將松弛索同受損索進(jìn)行力學(xué)等效來計(jì)算松弛索的、與當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷程度等效的松弛程度，等效的力學(xué)條件是一、兩等效的索的無松弛和無損傷時(shí)的初始自由長(zhǎng)度、幾何特性參數(shù)、密度及材料的力學(xué)特性參數(shù)相同；二、松弛或損傷后，兩等效的松弛索和損傷索的索力和變形后的總長(zhǎng)相同。滿足上述兩個(gè)等效條件時(shí)，這樣的兩根支承索在結(jié)構(gòu)中的力學(xué)功能就是完全相同的，即如果用等效的松弛索代替受損索后，索結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生任何變化，反之亦然。依據(jù)前述力學(xué)等效條件求得那些被判定為松弛索的松弛程度，松弛程度就是支承索自由長(zhǎng)度的改變量，也就是確定了那些需調(diào)整索力的支承索的索長(zhǎng)調(diào)整量。這樣就實(shí)現(xiàn)了支承索的松弛識(shí)別和損傷識(shí)別。計(jì)算時(shí)所需索力由當(dāng)前索力向量F對(duì)應(yīng)元素給出。 在步驟g中，根據(jù)當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut，在必要時(shí)更新索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。和當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量W。的具體方法為 gl.實(shí)測(cè)得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量W后，比較W和UV如果W等于UV則不需要對(duì)At。進(jìn)行更新； g2.實(shí)測(cè)得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut后，比較Ut和Ut。，如果Ut不等于Ut。，則需要對(duì)At。進(jìn)行更新，更新方法是先計(jì)算W與U。的差，W與U。的差就是當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座關(guān)于在建立A。時(shí)的索結(jié)構(gòu)支座的當(dāng)前支座位移，用當(dāng)前支座位移向量V表示支座位移，當(dāng)前支座位移向量V中的元素與支座位移分量之間是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)前支座位移向量V中一個(gè)元素的數(shù)值對(duì)應(yīng)于一個(gè)指定支座的一個(gè)指定方向的位移，其中支座位移在重力方向的分量就是支座沉降量；更新At。的方法是對(duì)A。中的索結(jié)構(gòu)支座施加當(dāng)前支座位移約束，當(dāng)前支座位移約束的數(shù)值就取自當(dāng)前支座位移向量V中對(duì)應(yīng)元素的數(shù)值，對(duì)A。中的索結(jié)構(gòu)支座施加當(dāng)前支座位移約束后，最終得到的就是更新的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。，更新At。的同時(shí)，W。所有元素?cái)?shù)值也用W所有元素?cái)?shù)值代替，即更新了 ut。，這樣就得到了正確地對(duì)應(yīng)于#。的W。。 在步驟h中，在索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC和名義虛擬單位損傷向量Du的具體方法為 hl.健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第一次開始工作時(shí)，直接按步驟h2至步驟h4所列方法獲得索結(jié)構(gòu)虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣AC和名義虛擬單位損傷向量Du ;以后，如果步驟g中對(duì)At。進(jìn)行了更新，直接按步驟h2至步驟h4所列方法獲得索結(jié)構(gòu)虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣A C和名義虛擬單位損傷向量Du，如果在步驟g中沒有對(duì)At。進(jìn)行更新，則在此處直接轉(zhuǎn)入步驟i進(jìn)行后續(xù)工作； h2.在索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，計(jì)算次數(shù)數(shù)值上等于所有索的數(shù)量，有N根索就有N次計(jì)算，每一次計(jì)算假設(shè)索系統(tǒng)中只有一根索在原有虛擬損傷的基礎(chǔ)上再增加虛擬單位損傷，每一次計(jì)算中出現(xiàn)虛擬單位損傷的索不同于其它次計(jì)算中出現(xiàn)虛擬單位損傷的索，并且每一次假定有虛擬單位損傷的索的虛擬單位損傷值可以不同于其他索的虛擬單位損傷值，用"名義虛擬單位損傷向量Du"記錄所有索的假定的單位損傷，每一次計(jì)算得到所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值組成一個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量"。當(dāng)假設(shè)第j根索有單位損傷時(shí)，可用Ctj表示對(duì)應(yīng)的"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算數(shù)值向量Ctj"。在本步驟中給各向量的元素編號(hào)時(shí)，應(yīng)同本發(fā)明中其它向量使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步驟中各向量中的任意一個(gè)元素，同其它向量中的、編號(hào)相同的元素，表達(dá)了同一被監(jiān)測(cè)量或同一對(duì)象的相關(guān)信息；
h3.每一次計(jì)算得到的那個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算數(shù)值向量Ctj"減去"被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。"得到一個(gè)向量，再將該向量的每一個(gè)元素都除以本次計(jì)算中假定的虛擬單位損傷值后得到一個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量";有N根索就有N個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量"； h4.由這N個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量"依次組成有N列的"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC";"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC"的每一列對(duì)應(yīng)于一個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量";"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣"的列的編號(hào)規(guī)則與當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。和當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的元素編號(hào)規(guī)則相同。 有益效果本發(fā)明公開的系統(tǒng)和方法在索結(jié)構(gòu)支座出現(xiàn)沉降的情況下、在有較多的索同步受損或松弛的條件下可以非常準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)評(píng)估出索系統(tǒng)的健康狀態(tài)(包括所有松弛索和受損索的位置、及其松弛程度或損傷程度)。本發(fā)明公開的系統(tǒng)和方法對(duì)索系統(tǒng)的有效健康監(jiān)測(cè)是非常有益的。
具體實(shí)施例方式
在有支座沉降時(shí)，針對(duì)索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)，本發(fā)明公開了一種能夠合理有效地監(jiān)測(cè)索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)的每一根索的健康狀況的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實(shí)施例的下面說明實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，并且目的絕不在于限制本發(fā)明的應(yīng)用或使用。
15
在索結(jié)構(gòu)支座出現(xiàn)沉降的情況下，本發(fā)明采用一種算法，該算法用于監(jiān)測(cè)索結(jié)構(gòu)中的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)(包括索的松弛程度和受損程度)。具體實(shí)施時(shí)，下列步驟是可采取的各種步驟中的一種。
第一步確定被監(jiān)測(cè)量的類型、位置和數(shù)量，并編號(hào)。具體過程為 首先確定索的編號(hào)規(guī)則，按此規(guī)則將所有的索編號(hào)。該編號(hào)在后續(xù)步驟中將用于
生成向量和矩陣。 設(shè)索系統(tǒng)中共有N根索，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)量可由結(jié)構(gòu)上K個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L個(gè)指定方向的應(yīng)變來描述，結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化就是K個(gè)指定點(diǎn)的所有應(yīng)變分量的變化。每次共有M(M二KXL)個(gè)應(yīng)變測(cè)量值或計(jì)算值來表征結(jié)構(gòu)應(yīng)變。M是一個(gè)不小于O，一般不小于N的整數(shù)。每一個(gè)指定點(diǎn)可以就是每一根索的固定端點(diǎn)(例如是斜拉橋的拉索在橋梁上的固定端)附近的一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)一般不應(yīng)當(dāng)是應(yīng)力集中點(diǎn)，以避免出現(xiàn)過大的應(yīng)變測(cè)量值；在每一指定點(diǎn)可以僅僅測(cè)量一個(gè)方向的應(yīng)變，也可以測(cè)量多個(gè)方向的應(yīng)變。整個(gè)結(jié)構(gòu)每次共有M個(gè)應(yīng)變測(cè)量值或計(jì)算值來表征結(jié)構(gòu)的應(yīng)變信息，K和M —般不得小于索的數(shù)量N。為方便起見，在本發(fā)明中將"結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)"簡(jiǎn)稱為"被監(jiān)測(cè)量"。
第二步利用索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立初始虛擬損傷向量d。。如果沒有索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時(shí)，或者可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷、無松弛狀態(tài)時(shí)，向量d。的各元素?cái)?shù)值取0。
第三步在建立初始虛擬損傷向量d。的同時(shí)，直接測(cè)量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值，組成"被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。"；同時(shí)，直接測(cè)量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的
所有支承索的初始索力，組成"初始索力向量F。"；同時(shí)，依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)得到
所有索的初始自由長(zhǎng)度，組成"支承索初始自由長(zhǎng)度向量1。"；同時(shí)，實(shí)測(cè)或根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、竣工資料得到所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積。 第四步在建立初始虛擬損傷向量d1。的同時(shí)，可以采用成熟的測(cè)量方法進(jìn)行索力測(cè)量、應(yīng)變測(cè)量、角度測(cè)量和空間坐標(biāo)測(cè)量。直接測(cè)量或測(cè)量后計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)初始幾何形狀數(shù)據(jù)(對(duì)于斜拉橋就是其初始橋型數(shù)據(jù))，索結(jié)構(gòu)的初始幾何形狀數(shù)據(jù)可以是所有索的端點(diǎn)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)加上結(jié)構(gòu)上一系列的點(diǎn)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，目的在于根據(jù)這些坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定索結(jié)構(gòu)的幾何特征。對(duì)斜拉橋而言，初始幾何形狀數(shù)據(jù)可以是所有索的端點(diǎn)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)加上橋梁兩端上若干點(diǎn)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，這就是所謂的橋型數(shù)據(jù)。
建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。，建立初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量U。，建立索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。；依據(jù)索結(jié)構(gòu)竣工之時(shí)的索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，該實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)包括索結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、拉桿拉力數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)、所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)，依據(jù)設(shè)計(jì)圖和竣工圖，利用力學(xué)方法建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。；如果沒有索結(jié)構(gòu)竣工之時(shí)的結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，那么就在建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前對(duì)該索結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)測(cè)，同樣得到索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)此數(shù)據(jù)和索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖，同樣利用力學(xué)方法建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。；不論用何種方法獲得A。，基于A。計(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)必須非常接近其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，其間的差異不得大于5% ;對(duì)應(yīng)于A。的索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)組成初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量U。 ；A。和U。是不變的；為敘述方便，命名
"索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型AV，，在結(jié)構(gòu)服役過程中At。根據(jù)需要會(huì)不斷更新，開始時(shí)，
16At。等于A。；同樣為敘述方便，命名"索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut"，在結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷實(shí)測(cè)獲得索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)，所有索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)組成"當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量ut"，向量ut的元素與向量U。相同位置的元素表示相同支座的相同方向的坐標(biāo)；為敘述方便起見，將上一次更新#。時(shí)的索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)記為當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座
坐標(biāo)向量W。；開始時(shí)，At。等于A。， W。等于U。 ；A。對(duì)應(yīng)的索的健康狀態(tài)由d。描述； 第五步安裝索結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件部分。硬件部分至少包括被監(jiān)測(cè)量監(jiān)
測(cè)系統(tǒng)(例如含應(yīng)變傳感器、信號(hào)調(diào)理器等)、索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(例如用全站儀進(jìn)行測(cè)量)、索力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(例如含加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理器等)、各支承索兩支承端點(diǎn)的水平距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(例如用全站儀進(jìn)行測(cè)量)、信號(hào)(數(shù)據(jù))采集器、計(jì)算機(jī)和通信報(bào)警設(shè)備。每一個(gè)被監(jiān)測(cè)量、每一個(gè)支承索的索力和每一根支承索兩支承端點(diǎn)的水平距離都必須被監(jiān)
測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)到的信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)(數(shù)據(jù))采集器；信號(hào)經(jīng)信號(hào)采集器傳遞到計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)則負(fù)責(zé)運(yùn)行索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)軟件，包括記錄信號(hào)采集器傳遞來的信號(hào)；當(dāng)監(jiān)測(cè)到索有松弛或損傷時(shí)，計(jì)算機(jī)控制通信報(bào)警設(shè)備向監(jiān)控人員、業(yè)主和(或)指定的人員報(bào)警。 第六步編制并在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上安裝運(yùn)行索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件。該軟件將完成本發(fā)明"有支座沉降時(shí)基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的識(shí)別松弛的支承索的方法"任務(wù)所需要的監(jiān)測(cè)、記錄、控制、存儲(chǔ)、計(jì)算、通知、報(bào)警等功能(即本具體實(shí)施方法中所有可以用計(jì)算機(jī)完成的工作)，并能定期或由人員操作健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)生成索系統(tǒng)健康情況報(bào)表，還能依據(jù)設(shè)定的條件(例如損傷達(dá)到某一值)，自動(dòng)通知或提示監(jiān)控人員通知特定的技術(shù)人員完成必要的計(jì)算工作。 第七步健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開始工作時(shí)，令A(yù)t。等于A。；在結(jié)構(gòu)服役過程中不斷實(shí)測(cè)(例如用全站儀進(jìn)行測(cè)量)獲得索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)，所有索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)
組成當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量ut，根據(jù)當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量ut，在必要時(shí)更
新索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。和當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量Ut。。具體方法是實(shí)測(cè)得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量W后，比較W和UV如果W等于UV則不需要對(duì)At。進(jìn)行更新；實(shí)測(cè)得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量W后，比較W和UV如果W不等于UV則需要對(duì)At。進(jìn)行更新。更新At。的方法是先計(jì)算W與U。的差，W與U。的差就是當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座關(guān)于在建立A。時(shí)的索結(jié)構(gòu)支座的當(dāng)前支座位移，用當(dāng)前支座位移向量V表示支座位移，當(dāng)前支座位移向量V中的元素與支座位移分量之間是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)前支座位移向量V中一個(gè)元素的數(shù)值對(duì)應(yīng)于一個(gè)指定支座的一個(gè)指定方向的位移，其中支座位移在重力方向的分量就是支座沉降量；更新At。的方法是對(duì)A。中的索結(jié)構(gòu)支座施加當(dāng)前支座位移約束，當(dāng)前支座位移約束的數(shù)值就取自當(dāng)前支座位移向量V中對(duì)應(yīng)元素的數(shù)值，對(duì)A。中的索結(jié)構(gòu)支座施加當(dāng)前支座位移約束后，最終得到的就是更新的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。，更新At。的同時(shí)，W。所有元素?cái)?shù)值也用W所有元素?cái)?shù)值代替，即更新了 ut。，這樣就得到了正確地對(duì)應(yīng)于#。的W。。 第八步在索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC和名義虛擬單位損傷向量Du。具體方法如下 a.健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第一次開始工作時(shí)，直接按步驟b 步驟d所列方法獲得索結(jié)構(gòu)虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣AC和名義虛擬單位損傷向量Du;以后，如果第七步中對(duì)At。進(jìn)行了更新，直接按步驟b至步驟d所列方法獲得索結(jié)構(gòu)虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣A C和名義虛擬單位損傷向量Du，如果在第七步中沒有對(duì)At。進(jìn)行更新，則在此處直接轉(zhuǎn)入第九步進(jìn)行后續(xù)工作； b.在索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，計(jì)算次數(shù)數(shù)值上等于所有索的數(shù)量，有N根索就有N次計(jì)算，每一次計(jì)算假設(shè)索系統(tǒng)中只有一根索在原有虛擬損傷的基礎(chǔ)上再增加虛擬單位損傷，每一次計(jì)算中出現(xiàn)虛擬單位損傷的索不同于其它次計(jì)算中出現(xiàn)虛擬單位損傷的索，并且每一次假定有虛擬單位損傷的索的虛擬單位損傷值可以不同于其他索的虛擬單位損傷值，用"名義虛擬單位損傷向量Du"記錄所有索的假定的單位損傷，每一次計(jì)算得到所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值組成一個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量"。當(dāng)假設(shè)第j根索有單位損傷時(shí)，可用Ctj表示對(duì)應(yīng)的"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算數(shù)值向量Ctj"。在本步驟中給各向量的元素編號(hào)時(shí)，應(yīng)同本發(fā)明中其它向量使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步驟中各向量中的任意一個(gè)元素，同其它向量中的、編號(hào)相同的元素，表達(dá)了同一被監(jiān)測(cè)量或同一對(duì)象的相關(guān)信息；
c.每一次計(jì)算得到的那個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算數(shù)值向量Ctj"減去"被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。"得到一個(gè)向量，再將該向量的每一個(gè)元素都除以本次計(jì)算中假定的虛擬單位損傷值后得到一個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量";有N根索就有N個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量"； d.由這N個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量"依次組成有N列的"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC";"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC"的每一列對(duì)應(yīng)于一個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量";"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣"的列的編號(hào)規(guī)則與當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。和當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的元素編號(hào)規(guī)則相同。 在本步驟中及其后給各向量的元素編號(hào)時(shí)，應(yīng)同本發(fā)明中其它向量使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步驟中各向量中的任意一個(gè)元素，同其它向量中的、編號(hào)相同的元素，表達(dá)了同一被監(jiān)測(cè)量或同一對(duì)象的相關(guān)信息。 第九步建立線性關(guān)系誤差向量e和向量g。利用前面的數(shù)據(jù)("被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。"、"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC")，在第八步進(jìn)行每一次計(jì)算的同時(shí)，即在每一次計(jì)算中假設(shè)索系統(tǒng)中只有一根索在原有虛擬損傷的基礎(chǔ)上再增加虛擬單位損傷的同時(shí)，每一次計(jì)算組成一個(gè)"虛擬損傷向量dt"，虛擬損傷向量dt的元素個(gè)數(shù)等于索的數(shù)量，虛擬損傷向量dt的所有元素中只有一個(gè)元素的數(shù)值取每一次計(jì)算中假設(shè)增加虛擬單位損傷的索的虛擬單位損傷值，dt的其它元素的數(shù)值取O，那個(gè)不為0的元素的編號(hào)與假定增加虛擬單位損傷的索的對(duì)應(yīng)關(guān)系、同其他向量的同編號(hào)的元素同該索的對(duì)應(yīng)關(guān)系是相同的；將Ctj、C。、 A C、 dt帶入式(13)(需注意的，式(13)中C用Ctj帶入，4用dt帶入)，得到一個(gè)線性關(guān)系誤差向量e，每一次計(jì)算得到一個(gè)線性關(guān)系誤差向量e ;有N根索就有N次計(jì)算，就有N個(gè)線性關(guān)系誤差向量e，將這N個(gè)線性關(guān)系誤差向量e相加后得到一個(gè)向量，將此向量的每一個(gè)元素除以N后得到的新向量就是最終的線性關(guān)系誤差向量e。向量g等于最終的誤差向量e。將向量g保存在運(yùn)行健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)硬盤上，供健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件使用。 將"初始索力向量F。"、"被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C。"、"名義虛擬單位損傷向量
18D/、"初始自由長(zhǎng)度向量1。"、"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC"和所有索的彈性 模量、初始橫截面面積、索的單位長(zhǎng)度重量等參數(shù)以數(shù)據(jù)文件的方式保存在運(yùn)行健康監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)硬盤上。 第十步實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有支承索的當(dāng)前索力，組成當(dāng)前索力向量F;同時(shí)， 實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有指定被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前實(shí)測(cè)數(shù)值，組成"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量C"。 實(shí)測(cè)計(jì)算得到所有支承索的兩個(gè)支承端點(diǎn)的空間坐標(biāo)，兩個(gè)支承端點(diǎn)的空間坐標(biāo)在水平方 向分量的差就是兩個(gè)支承端點(diǎn)水平距離。 第十一步依據(jù)"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前(計(jì)算或?qū)崪y(cè))數(shù)值向量C"同"被監(jiān)測(cè)量的初 始數(shù)值向量C。"、"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣A C"和"當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。" 間存在的近似線性關(guān)系(見式(9))，按照多目標(biāo)優(yōu)化算法計(jì)算索系統(tǒng)當(dāng)前名義虛擬損傷向 量d。的非劣解。 可以采用的多目標(biāo)優(yōu)化算法有很多種，例如基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化、基于人 工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)優(yōu)化、基于粒子群的多目標(biāo)優(yōu)化算法、基于蟻群算法的多目標(biāo)優(yōu)化、約 束法(Constran Method)、力口權(quán)法(Weghted Sum Method)、目標(biāo)規(guī)劃法(Goal Atta騰nt Method)等等。由于各種多目標(biāo)優(yōu)化算法都是常規(guī)算法，可以方便地實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施步驟僅以 目標(biāo)規(guī)劃法為例給出求解當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。的過程，其它算法的具體實(shí)現(xiàn)過程可根 據(jù)其具體算法的要求以類似的方式實(shí)現(xiàn)。 按照目標(biāo)規(guī)劃法，式(9)可以轉(zhuǎn)化成式(29)和式(30)所示的多目標(biāo)優(yōu)化問題，式 (29)中y是一個(gè)實(shí)數(shù)，R是實(shí)數(shù)域，空間區(qū)域Q限制了向量d。的每一個(gè)元素的取值范圍 (本實(shí)施例要求向量d。的每一個(gè)元素不小于0，不大于l)。式(29)的意思是尋找一個(gè)絕對(duì) 值最小的實(shí)數(shù)Y，使得式(30)得到滿足。式(30)中G(dc)由式(31)定義，式(30)中加權(quán) 向量W與y的積表示式(30)中G(d。)與向量g之間允許的偏差，g的定義參見式(15)，其 值將在第八步計(jì)算得到。實(shí)際計(jì)算時(shí)向量W可以與向量g相同。目標(biāo)規(guī)劃法的具體編程實(shí) 現(xiàn)已經(jīng)有通用程序可以直接采用。按照目標(biāo)規(guī)劃法就可以求得當(dāng)前名義損傷向量d。。
minimize Y (29)
Y G R， dc G Q G(cQ-WY《g (30)
G(dc) = abs( AC dc_C+C0) (31) 求得當(dāng)前名義虛擬損傷向量d。后，可依據(jù)式(17)得到的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量 d每一個(gè)元素，當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d就是帶有合理誤差、但可以比較準(zhǔn)確地從所有索中 確定有問題的索(即虛擬受損索，可能是受損也可能是松弛)的位置及其虛擬損傷程度的 解。若解得的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的某一元素的數(shù)值為0，表示該元素所對(duì)應(yīng)的索是完 好的，沒有損傷或松弛的；若其數(shù)值為100%，則表示該元素所對(duì)應(yīng)的索已經(jīng)完全喪失承載 能力；若其數(shù)值介于0和100%之間，則表示該索喪失了相應(yīng)比例的承載能力。
第十二步由于當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)索的虛擬損傷程 度，所以根據(jù)當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量就能確定有哪些索可能受損或松弛了及其可能的損傷 程度或松弛程度，但這些索究竟是發(fā)生了損傷還是發(fā)生了松弛，需進(jìn)行鑒別。鑒別的方法多 種多樣，可以通過去除支承索的保護(hù)層，對(duì)支承索進(jìn)行目視鑒別，或者借助光學(xué)成像設(shè)備進(jìn)行目視鑒別，也可以通過無損檢測(cè)方法對(duì)支承索是否受損進(jìn)行鑒別，超聲波探傷就是一種 目前廣泛使用的無損檢測(cè)方法。鑒別后那些沒有發(fā)現(xiàn)損傷且虛擬損傷程度不為0的支承索 就是發(fā)生了松弛的索，就是需調(diào)整索力的索，依據(jù)式(24)或式(25)可以求得這些索的松弛 程度(即索長(zhǎng)調(diào)整量)。這樣就實(shí)現(xiàn)了包含了損傷識(shí)別和松弛識(shí)別的索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)的健
康監(jiān)領(lǐng)lj o
權(quán)利要求
一種有支座沉降時(shí)基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的識(shí)別松弛的支承索的方法，其特征在于所述方法包括a.設(shè)共有N根索，首先確定索的編號(hào)規(guī)則，按此規(guī)則將索結(jié)構(gòu)中所有的索編號(hào)，該編號(hào)在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；b.確定指定的被監(jiān)測(cè)點(diǎn)，被監(jiān)測(cè)點(diǎn)即表征結(jié)構(gòu)應(yīng)變信息的所有指定點(diǎn)，并給所有指定點(diǎn)編號(hào)；確定被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變方向，并給所有指定的被監(jiān)測(cè)應(yīng)變編號(hào)；“被監(jiān)測(cè)應(yīng)變編號(hào)”在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；“結(jié)構(gòu)的全部被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)”由上述所有被監(jiān)測(cè)應(yīng)變組成；本發(fā)明將“結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)”簡(jiǎn)稱為“被監(jiān)測(cè)量”；被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量不得小于索的數(shù)量；所有被監(jiān)測(cè)量的數(shù)量之和不得小于索的數(shù)量；c.利用索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立初始虛擬損傷向量do；如果沒有索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時(shí)，向量d1o的各元素?cái)?shù)值取0；d.在建立初始虛擬損傷向量do的同時(shí)，直接測(cè)量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Co；e.在建立初始虛擬損傷向量do和被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Co的同時(shí)，直接測(cè)量計(jì)算得到所有支承索的初始索力，組成初始索力向量Fo；同時(shí)，依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)得到所有支承索的初始自由長(zhǎng)度，組成初始自由長(zhǎng)度向量lo；同時(shí)，依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)或?qū)崪y(cè)得到索結(jié)構(gòu)的初始幾何數(shù)據(jù)；同時(shí)，實(shí)測(cè)或根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、竣工資料得到所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積；f.建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ao，建立初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量Uo，建立索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ato；依據(jù)索結(jié)構(gòu)竣工之時(shí)的索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，該實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)包括索結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、拉桿拉力數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)、所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以及索的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)，依據(jù)設(shè)計(jì)圖和竣工圖，利用力學(xué)方法建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ao；如果沒有索結(jié)構(gòu)竣工之時(shí)的結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，那么就在建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前對(duì)該索結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)測(cè)，同樣得到索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)此數(shù)據(jù)和索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖，同樣利用力學(xué)方法建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ao；不論用何種方法獲得Ao，基于Ao計(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)必須非常接近其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，其間的差異不得大于5％；對(duì)應(yīng)于Ao的索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)組成初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量Uo；Ao和Uo是不變的；為敘述方便，命名“索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ato”，在結(jié)構(gòu)服役過程中Ato根據(jù)需要會(huì)不斷更新，開始時(shí)，Ato等于Ao；同樣為敘述方便，命名“索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut”，在結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷實(shí)測(cè)獲得索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)，所有索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)組成“當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut”，向量Ut的元素與向量Uo相同位置的元素表示相同支座的相同方向的坐標(biāo)；為敘述方便起見，將上一次更新Ato時(shí)的索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)記為當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量Uto；開始時(shí)，Ato等于Ao，Uto等于Uo；Ao對(duì)應(yīng)的索的健康狀態(tài)由do描述；g.健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開始工作時(shí)，令A(yù)to等于Ao；在結(jié)構(gòu)服役過程中不斷實(shí)測(cè)獲得索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)，所有索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)當(dāng)前數(shù)據(jù)組成當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut，根據(jù)當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut，在必要時(shí)更新索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ato和當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量Uto；h.在索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ato的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ΔC和名義虛擬單位損傷向量Du；i.實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有支承索的當(dāng)前索力，組成當(dāng)前索力向量F；同時(shí)，實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有指定被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前實(shí)測(cè)數(shù)值，組成“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量C”；實(shí)測(cè)計(jì)算得到所有支承索的兩個(gè)支承端點(diǎn)的空間坐標(biāo)，兩個(gè)支承端點(diǎn)的空間坐標(biāo)在水平方向分量的差就是兩個(gè)支承端點(diǎn)水平距離。給本步及本步之前出現(xiàn)的所有向量的元素編號(hào)時(shí)，應(yīng)使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步及本步之前和之后出現(xiàn)的各向量的、編號(hào)相同的元素，表示同一被監(jiān)測(cè)量的、對(duì)應(yīng)于該元素所屬向量所定義的相關(guān)信息；j.定義待求的當(dāng)前名義虛擬損傷向量dc和當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d。損傷向量do、dc和d的元素個(gè)數(shù)等于索的數(shù)量，損傷向量的元素和索之間是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，損傷向量的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)索的虛擬損傷程度或健康狀態(tài)；k.依據(jù)“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量C”同“被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Co”、“虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ΔC”和“當(dāng)前名義虛擬損傷向量dc”間存在的近似線性關(guān)系，該近似線性關(guān)系可表達(dá)為式1，式1中除dc外的其它量均為已知，求解式1就可以算出當(dāng)前名義虛擬損傷向量dc；C＝Co+ΔC·dc 式1l.利用式2表達(dá)的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的元素dj同初始虛擬損傷向量do的元素doj和當(dāng)前名義虛擬損傷向量dc的元素dcj間的關(guān)系，計(jì)算得到當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的所有元素；dj＝1-(1-doj)(1-dcj) 式2式2中j＝1，2，3，……，N；由于當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)索的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷程度，即實(shí)際松弛程度或?qū)嶋H損傷程度，當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d中數(shù)值不為0的元素對(duì)應(yīng)的支承索就是有問題的支承索，有問題的支承索可能是松弛索、也可能是受損索，其數(shù)值反應(yīng)了松弛或損傷的程度；m.從第l步中識(shí)別出的有問題的支承索中鑒別出受損索，剩下的就是松弛索；n.利用在第l步獲得的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d得到松弛索的當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷程度，利用在第i步獲得的當(dāng)前索力向量F，利用在第i步獲得的所有支承索的兩個(gè)支承端點(diǎn)的空間坐標(biāo)，利用在第e步獲得的初始自由長(zhǎng)度向量lo，利用在第e步獲得的所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積數(shù)據(jù)，通過將松弛索同受損索進(jìn)行力學(xué)等效來計(jì)算松弛索的、與當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷程度等效的松弛程度，等效的力學(xué)條件是一、兩等效的索的無松弛和無損傷時(shí)的初始自由長(zhǎng)度、幾何特性參數(shù)、密度及材料的力學(xué)特性參數(shù)相同；二、松弛或損傷后，兩等效的松弛索和損傷索的索力和變形后的總長(zhǎng)相同；滿足上述兩個(gè)等效條件時(shí)，這樣的兩根支承索在結(jié)構(gòu)中的力學(xué)功能就是完全相同的，即如果用等效的松弛索代替受損索后，索結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生任何變化，反之亦然；依據(jù)前述力學(xué)等效條件求得那些被判定為松弛索的松弛程度，松弛程度就是支承索自由長(zhǎng)度的改變量，也就是確定了那些需調(diào)整索力的支承索的索長(zhǎng)調(diào)整量；這樣就實(shí)現(xiàn)了支承索的松弛識(shí)別和損傷識(shí)別。計(jì)算時(shí)所需索力由當(dāng)前索力向量F對(duì)應(yīng)元素給出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有支座沉降時(shí)基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的識(shí)別松弛的支承索的方法，其特征在于在步驟g中，根據(jù)當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量Ut，在必要時(shí)更新索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué) 計(jì)算基準(zhǔn)模型At。和當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量W。的具體方法為gl.實(shí)測(cè)得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量W后，比較W和UV如果W等于UV則不 需要對(duì)At。進(jìn)行更新；g2.實(shí)測(cè)得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)支座坐標(biāo)向量W后，比較W和UV如果W不等于UV則 需要對(duì)At。進(jìn)行更新，更新方法是先計(jì)算W與U。的差，W與U。的差就是當(dāng)前索結(jié)構(gòu)支座關(guān) 于在建立A。時(shí)的索結(jié)構(gòu)支座的當(dāng)前支座位移，用當(dāng)前支座位移向量V表示支座位移，當(dāng)前 支座位移向量V中的元素與支座位移分量之間是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)前支座位移向量V中一 個(gè)元素的數(shù)值對(duì)應(yīng)于一個(gè)指定支座的一個(gè)指定方向的位移，其中支座位移在重力方向的分 量就是支座沉降量；更新At。的方法是對(duì)A。中的索結(jié)構(gòu)支座施加當(dāng)前支座位移約束，當(dāng)前 支座位移約束的數(shù)值就取自當(dāng)前支座位移向量V中對(duì)應(yīng)元素的數(shù)值，對(duì)A。中的索結(jié)構(gòu)支座 施加當(dāng)前支座位移約束后，最終得到的就是更新的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。，更新At。的同 時(shí)，W。所有元素?cái)?shù)值也用W所有元素?cái)?shù)值代替，即更新了 UV這樣就得到了正確地對(duì)應(yīng)于 A的U:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有支座沉降時(shí)基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的識(shí)別松弛的支承索的方法，其 特征在于在步驟h中，在索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算， 通過計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC和名義虛擬單位損傷向量Du 的具體方法為hl.健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第一次開始工作時(shí)，直接按步驟h2至步驟h4所列方法獲得索結(jié)構(gòu)虛 擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣A C和名義虛擬單位損傷向量Du ;以后，如果步驟g中對(duì)At。 進(jìn)行了更新，直接按步驟h2至步驟h4所列方法獲得索結(jié)構(gòu)虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩 陣A C和名義虛擬單位損傷向量Du，如果在步驟g中沒有對(duì)At。進(jìn)行更新，則在此處直接轉(zhuǎn) 入步驟i進(jìn)行后續(xù)工作；h2.在索結(jié)構(gòu)當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At。的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，計(jì)算次數(shù)數(shù)值 上等于所有索的數(shù)量，有N根索就有N次計(jì)算，每一次計(jì)算假設(shè)索系統(tǒng)中只有一根索在原有 虛擬損傷的基礎(chǔ)上再增加虛擬單位損傷，每一次計(jì)算中出現(xiàn)虛擬單位損傷的索不同于其它 次計(jì)算中出現(xiàn)虛擬單位損傷的索，并且每一次假定有虛擬單位損傷的索的虛擬單位損傷值 可以不同于其他索的虛擬單位損傷值，用"名義虛擬單位損傷向量Du"記錄所有索的假定的單位損傷，每一次計(jì)算得到所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測(cè)量的 當(dāng)前數(shù)值組成一個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量"；當(dāng)假設(shè)第j根索有單位損傷時(shí)，可用 Ctj表示對(duì)應(yīng)的"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算數(shù)值向量Ctj";在本步驟中給各向量的元素編號(hào)時(shí)， 應(yīng)同本發(fā)明中其它向量使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步驟中各向量中的任意一個(gè)元 素，同其它向量中的、編號(hào)相同的元素，表達(dá)了同一被監(jiān)測(cè)量或同一對(duì)象的相關(guān)信息；h3.每一次計(jì)算得到的那個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算數(shù)值向量Ctj"減去"被監(jiān)測(cè)量的初始 數(shù)值向量C。"得到一個(gè)向量，再將該向量的每一個(gè)元素都除以本次計(jì)算中假定的虛擬單位 損傷值后得到一個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量"；有N根索就有N個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化h4.由這N個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量"依次組成有N列的"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量 數(shù)值變化矩陣AC";"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC"的每一列對(duì)應(yīng)于一個(gè)"被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量"；"虛擬單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣"的列的編號(hào)規(guī)則與當(dāng)前名義 虛擬損傷向量d。和當(dāng)前實(shí)際虛擬損傷向量d的元素編號(hào)規(guī)則相同。
全文摘要
有支座沉降時(shí)基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的識(shí)別松弛的支承索的方法基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)、通過監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)來決定是否需要更新結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型，只有當(dāng)結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)發(fā)生變化時(shí)才更新結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型，從而得到新的計(jì)入結(jié)構(gòu)支座沉降的結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型，在此模型的基礎(chǔ)上計(jì)算獲得單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣。依據(jù)應(yīng)變當(dāng)前向量同應(yīng)變初始向量、虛擬單位損傷應(yīng)變變化矩陣和當(dāng)前虛擬損傷向量間的近似線性關(guān)系，可計(jì)算識(shí)別出虛擬受損索，在使用無損檢測(cè)方法鑒別出真實(shí)受損索后，剩下的虛擬受損索就是松弛索即需調(diào)整索力的索，依據(jù)松弛程度同虛擬損傷程度間的關(guān)系就可確定需調(diào)整的索長(zhǎng)。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101788401SQ20101012733
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者韓玉林 申請(qǐng)人:東南大學(xué)