專利名稱：溫度變化時基于空間坐標(biāo)監(jiān)測的受損索識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
斜拉橋、懸索橋、桁架結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)有ー個共同點(diǎn)，就是它們有許多承受拉伸載荷的部件，如斜拉索、主纜、吊索、拉桿等等，該類結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)是以索、纜或僅承受拉伸載荷的桿件為支承部件，為方便起見本方法將該類結(jié)構(gòu)表述為“索結(jié)構(gòu)”。隨著環(huán)境溫度的變化，索結(jié)構(gòu)的溫度也會發(fā)生變化，在索結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化時，本方法基于空間坐標(biāo)監(jiān)測來識別索結(jié)構(gòu)的支承系統(tǒng)(指所有承載索、及所有起支承作用的僅承受拉伸載荷的桿件，為方便起見，本專利將該類結(jié)構(gòu)的全部支承部件統(tǒng)ー稱為“索系統(tǒng)”，但實(shí)際上索系統(tǒng)不僅僅指支承索，也包括僅承受拉伸載荷的桿件，同樣為了方便，本方法中用“支承索”這一名詞指稱所有 承載索及所有起支承作用的僅承受拉伸載荷的桿件，同樣為了方便，本方法中用“支承索”這一名詞指稱所有承載索及所有起支承作用的僅承受拉伸載荷的桿件)中的受損索(對桁架結(jié)構(gòu)就是指受損的僅承受拉伸載荷的桿件)，屬工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
索系統(tǒng)通常是索結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，它的失效常常帶來整個結(jié)構(gòu)的失效，基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)來識別索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)中的受損索(如前所述也指僅承受拉伸載荷的桿件)是ー種極具潛力的方法。索系統(tǒng)的健康狀態(tài)發(fā)生變化后，會引起結(jié)構(gòu)的可測量參數(shù)的變化，例如索結(jié)構(gòu)的空間坐標(biāo)會發(fā)生變化，實(shí)際上空間坐標(biāo)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)空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)判斷結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，可以基于空間坐標(biāo)監(jiān)測(本方法將被監(jiān)測的空間坐標(biāo)稱為“被監(jiān)測量”，后面提到“被監(jiān)測量”就是指被監(jiān)測的空間坐標(biāo))來識別受損索。被監(jiān)測量除了受索系統(tǒng)健康狀態(tài)的影響外，還會受索結(jié)構(gòu)溫度變化(常常會發(fā)生)的影響，在索結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化的條件下，如果能夠基于對被監(jiān)測量的監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)受損索識別，對索結(jié)構(gòu)的安全具有重要的價值，目前還沒有一種公開的、有效的健康監(jiān)測系統(tǒng)和方法解決了此問題。在索結(jié)構(gòu)有溫度變化時，為了能對索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)有可靠的監(jiān)測和判斷，必須有一個能夠合理有效的建立每ー個被監(jiān)測量變化同索系統(tǒng)中所有索的健康狀況間的關(guān)系的方法，基于該方法建立的健康監(jiān)測系統(tǒng)可以給出更可信的索系統(tǒng)的健康評估。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本方法的目的是在索結(jié)構(gòu)有溫度變化時，針對索結(jié)構(gòu)中索系統(tǒng)的健康監(jiān)測問題，公開了ー種基于空間坐標(biāo)監(jiān)測的、能夠合理有效地監(jiān)測索結(jié)構(gòu)中索系統(tǒng)的健康監(jiān)測方法。技術(shù)方案本方法由三大部分組成。分別是建立索系統(tǒng)健康監(jiān)測系統(tǒng)所需的知識庫和參量的方法、基于知識庫(含參量)和實(shí)測索結(jié)構(gòu)的空間坐標(biāo)及實(shí)測索結(jié)構(gòu)溫度的索系統(tǒng)健康狀態(tài)評估方法、健康監(jiān)測系統(tǒng)的軟件和硬件部分。本方法的第一部分建立用于索系統(tǒng)健康監(jiān)測的知識庫和參量的方法。具體如下
I.首先確定“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”。由于索結(jié)構(gòu)的溫度可能是變化的，例如索結(jié)構(gòu)的不同部位的溫度是隨著日照強(qiáng)度的變化而變化、隨著環(huán)境溫度的變化而變化的，索結(jié)構(gòu)的表面與內(nèi)部的溫度有時可能是隨時間變化的，索結(jié)構(gòu)的表面與內(nèi)部的溫度可能是不同的，索結(jié)構(gòu)的表面與內(nèi)部的溫度差是隨時間變化的，這就使得考慮溫度條件時的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算和監(jiān)測相當(dāng)復(fù)雜，為簡化問題、減少計(jì)算量和降低測量成本，更是為了提高計(jì)算精度，本方法提出“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”，具體如下第一歩，查詢或?qū)崪y得到索結(jié)構(gòu)組成材料及索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的隨溫度變化的傳熱學(xué)參數(shù)，利用索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的幾何實(shí)測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)和參數(shù)建立索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型。查詢索結(jié)構(gòu)所在地不少于2年的近年來的氣象資料，統(tǒng)計(jì)得到這段時間內(nèi)的陰天數(shù)量記為T個陰天，統(tǒng)計(jì)得到T個陰天中每ー個陰天的O時至次日日出時刻后30分鐘之間的最高氣溫與最低氣溫，日出時刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日出時刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日出時亥IJ，每ー個陰天的O時至次日日出時刻后30分鐘之間的最高氣溫減去最低氣溫稱為該陰天的日氣溫的最大溫差，有T個陰天，就有T個陰天的日氣溫的最大溫差，取T個陰天的日 氣溫的最大溫差中的最大值為參考日溫差，參考日溫差記為Λ ；。查詢索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間不少于2年的近年來的氣象資料或?qū)崪y得到索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的溫度隨時間和海抜高度的變化數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間不少于2年的近年來的索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的溫度關(guān)于海抜高度的最大變化率△'，為方便敘述取ATh的単位為。C/m。在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”，后面將通過實(shí)測得到這R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”。在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”吋，“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的數(shù)量與分布必須滿足的條件在后面敘述。從索結(jié)構(gòu)所處的最低海拔到最高海拔之間，在索結(jié)構(gòu)上均布選取不少于三個不同的海拔高度，在每ー個選取的海拔高度處、在水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線處至少選取兩個點(diǎn)，從選取點(diǎn)處引索結(jié)構(gòu)表面的外法線，所有選取的外法線方向稱為“測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向”，測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向與“水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線”相交，在選取的測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向中必須包括索結(jié)構(gòu)的向陽面外法線方向和索結(jié)構(gòu)的背陰面外法線方向，沿每一個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向在索結(jié)構(gòu)中均布選取不少于三個點(diǎn)，特別的，對干支承索沿每ー個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向僅僅取ー個點(diǎn)，即僅僅測量支承索的表面點(diǎn)的溫度，測量所有被選取點(diǎn)的溫度，測得的溫度稱為“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，其中沿與同一“水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線”相交的、“測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向”測量獲得的“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，在本方法中稱為“相同海抜高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，設(shè)選取了 H個不同的海拔高度，在每ー個海拔高度處，選取了 B個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向，沿每個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向在索結(jié)構(gòu)中選取了 E個點(diǎn)，其中H和E都不小于3，B不小于2，特別的，對于支承索E等于1，計(jì)索結(jié)構(gòu)上“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的總數(shù)為HBE個，后面將通過實(shí)測得到這HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這HBE個測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”;本方法中將在每ー個選取的海拔高度處“相同海拔高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”的個數(shù)溫度分布數(shù)據(jù)”。在索結(jié)構(gòu)所在地按照氣象學(xué)測量氣溫要求選取ー個位置，將在此位置實(shí)測得到符合氣象學(xué)測量氣溫要求的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫；在索結(jié)構(gòu)所在地的空曠無遮擋處選取ー個位置，該位置應(yīng)當(dāng)在全年的每一日都能得到該地所能得到的該日的最充分的日照，在該位置安放一塊碳鋼材質(zhì)的平板，稱為參考平板，該參考平板的一面向陽，稱為向陽面，參考平板的向陽面是粗糙的和深色的，參考平板的向陽面應(yīng)當(dāng)在全年的每一日都能得到ー塊平板在該地所能得到的該日的最充分的日照，參考平板的非向陽面覆有保溫材料，將實(shí)時監(jiān)測得到參考平板的向陽面的溫度。本方法中對同一個量實(shí)時監(jiān)測的任何兩次測量之間的時間間隔不得大于30分鐘，測量記錄數(shù)據(jù)的時刻稱為實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時刻。第二步，實(shí)時監(jiān)測得到上述R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)，同時實(shí)時監(jiān)測得到前面定義的索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)，同時實(shí)時監(jiān)測得到符合氣象學(xué)測量氣溫要求的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫數(shù)據(jù)；通過實(shí)時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出 時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，記為ATemax ;由索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時間的變化率，該變化率也隨著時間變化；通過實(shí)時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列，參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到參考平板的向陽面的溫度的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，記為Δ Tpmax ;通過實(shí)時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的所有R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，有R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，每ー個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列由ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到每ー個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用每ー個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到每ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，有R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差數(shù)值，其中的最大值記為ATsmax ;由每一索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到每ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時間的變化率，每ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時間的變化率也隨著時間變化。通過實(shí)時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的、在同一時刻、HBE個“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”后，計(jì)算在每ー個選取的海抜高度處共計(jì)BE個“相同海抜高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”中的最高溫度與最低溫度的差值，這個差值的絕對值稱為“相同海抜高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，選取了 H個不同的海拔高度就有H個“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，稱這H個“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”中的最大值為“索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，記為ATtmax。第三步，測量計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)；首先，確定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件有六項(xiàng)，第一項(xiàng)條件是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻介于當(dāng)日日落時刻到次日日出時刻后30分鐘之間，日落時刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日落時刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日落時刻；第二項(xiàng)條件的a條件是在當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的這段時間內(nèi)，參考平板最大溫差A(yù)Tpmax和索結(jié)構(gòu)表面最大溫差A(yù)Tsmax都不大于5攝氏度；第二項(xiàng)條件的b條件是在當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的這段時間內(nèi)，在前面測量計(jì)算得到的環(huán)境最大誤差不大于參考日溫差Λ ；，且參考平板最大溫差Λ Tpmax減去2攝氏度后不大于Δ Temax,且索結(jié)構(gòu)表面最大溫差Δ Tsmax不大于ATpmax ;只需滿足第二項(xiàng)的a條件和b條件中的一項(xiàng)就稱為滿足第二項(xiàng)條件；第三項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時間的變化率的絕對值 不大于每小時O. I攝氏度；第四項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每一個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時間的變化率的絕對值不大于每小時O. I攝氏度；第五項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每一個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)為當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的極小值；第六項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，“索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差” ATtmax不大于I攝氏度；本方法利用上述六項(xiàng)條件，將下列三種時刻中的任意一種稱為“獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻”，第一種時刻是滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第五項(xiàng)條件的時刻，第二種時刻是僅僅滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第六項(xiàng)條件的時刻，第三種時刻是同時滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第六項(xiàng)條件的時刻；當(dāng)獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻就是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時刻中的一個時，獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻就是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻；如果獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻不是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時刻中的任一個時刻，則取本方法最接近于獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻的那個實(shí)際記錄數(shù)據(jù)的時刻為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻；本方法將使用在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻測量記錄的量進(jìn)行索結(jié)構(gòu)相關(guān)健康監(jiān)測分析；本方法近似認(rèn)為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)，即此時刻的索結(jié)構(gòu)溫度不隨時間變化，此時刻就是本方法的“獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻”;然后，根據(jù)索結(jié)構(gòu)傳熱特性，利用獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”和“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過常規(guī)傳熱計(jì)算得到在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布，此時索結(jié)構(gòu)的溫度場按穩(wěn)態(tài)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布數(shù)據(jù)包括索結(jié)構(gòu)上R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度，R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度稱為R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)，還包括索結(jié)構(gòu)在前面選定的HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度，HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度稱為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”，當(dāng)R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)與R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)對應(yīng)相等時，且“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”與“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”對應(yīng)相等時，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布數(shù)據(jù)在本方法中稱為“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”，此時的“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度穩(wěn)態(tài)溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”;在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”時，“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的數(shù)量與分布必須滿足三個條件，第一個條件是當(dāng)索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)時，當(dāng)索結(jié)構(gòu)表面上任意一點(diǎn)的溫度是通過“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)相鄰的點(diǎn)的實(shí)測溫度線性插值得到時，線性插值得到的索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的溫度與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的實(shí)際溫度的誤差不大于5% ；索結(jié)構(gòu)表面包括支承索表面；第二個條件是“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)的數(shù)量不小于4，且“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)沿著索結(jié)構(gòu)表面均布；“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的所有兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度之差的絕對值中的最大值A(chǔ)h不大于0.2°C除以Λ Th得到的數(shù)值，為方便敘述取Λ Th的單位為。C/m，為方便敘述取Ah的單位為m ;“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的定義是指只考慮海拔高度時，在“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中不存在一個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)，該索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn) 的海拔高度數(shù)值介于兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度數(shù)值之間；第三個條件是查詢或按氣象學(xué)常規(guī)計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間的日照規(guī)律，再根據(jù)索結(jié)構(gòu)的幾何特征及方位數(shù)據(jù)，在索結(jié)構(gòu)上找到全年受日照時間最充分的那些表面點(diǎn)的位置，“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中至少有一個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)是索結(jié)構(gòu)上全年受日照時間最充分的那些表面點(diǎn)中的一個點(diǎn)。2.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At0 (例如有限元基準(zhǔn)模型)的方法，建立與A。對應(yīng)的被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。的方法，建立與At0對應(yīng)的被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj的方法。在本方法中A。和C。是不變的。Attj和Cttj是不斷更新的。建立A。和C。、建立和更新Attj和Cttj的方法如下。設(shè)共有N根支承索，首先確定支承索的編號規(guī)則，按此規(guī)則將索結(jié)構(gòu)中所有的支承索編號，該編號在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣?！敖Y(jié)構(gòu)的全部被監(jiān)測的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)”由結(jié)構(gòu)上K個指定點(diǎn)的、及每個指定點(diǎn)的L個指定方向的空間坐標(biāo)來描述，結(jié)構(gòu)空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)的變化就是K個指定點(diǎn)的所有空間坐標(biāo)分量的變化。每次共有M(M = KXL)個空間坐標(biāo)測量值或計(jì)算值來表征結(jié)構(gòu)空間坐標(biāo)信息。K和M不得小于支承索的數(shù)量N。為方便起見，在本方法中將“結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)”簡稱為“被監(jiān)測量”。在后面提到“被監(jiān)測量的某某矩陣或某某向量”時，也可讀成“空間坐標(biāo)的某某矩陣或某某
向量”。建立初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。時，在索結(jié)構(gòu)竣工之時，或者在建立健康監(jiān)測(受損索識別)系統(tǒng)前，按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”測量計(jì)算得到“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”(可以用常規(guī)溫度測量方法測量，例如使用熱電阻測量)，此時的“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”用向量T。表示，稱為初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。。在實(shí)測得到T。的同時，也就是在獲得初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。的時刻的同一時刻，使用常規(guī)方法直接測量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)。使用常規(guī)方法(查資料或?qū)崪y)得到索結(jié)構(gòu)所使用的各種材料的隨溫度變化的物理參數(shù)(例如熱膨脹系數(shù))和力學(xué)性能參數(shù)(例如彈性模量、泊松比);在實(shí)測計(jì)算得到初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。的同時，也就是在獲得初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。的時刻的同一時刻，使用常規(guī)方法實(shí)測計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的實(shí)測計(jì)算數(shù)據(jù)。索結(jié)構(gòu)的實(shí)測計(jì)算數(shù)據(jù)包括支承索的無損檢測數(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)初始幾何數(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)、結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)角度測量數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)空間坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)等實(shí)測數(shù)據(jù)。索結(jié)構(gòu)的初始幾何數(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。對斜拉橋而言，初始幾何數(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)。利用支承索的無損檢測數(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)初始損傷向量d。(如式(I)所示)，用d。表示索結(jié)構(gòu)(用初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。表示)的索系統(tǒng)的初始健康狀態(tài)。如果沒有索的無損檢測數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時，或者可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷狀態(tài)時，向量d。的各元素數(shù)值取O。利用索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)、支承索的無損檢測數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)所使用的各種材料的隨溫度變 化的物理和力學(xué)性能參數(shù)和初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。，利用力學(xué)方法(例如有限元法)計(jì)入“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”建立初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。。(I0= [dol do2 · · · doJ · · · dJT (I)式(I)中(1?！?」=1，2，3，.......,N)表示初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。中的索系統(tǒng)的
第j根索的初始損傷值，dOJ為O時表示第j根索無損傷，為100%時表示該索徹底喪失承載能力，介于O與100%之間時表示第j根索喪失相應(yīng)比例的承載能力，T表示向量的轉(zhuǎn)置(后同)。在實(shí)測得到T。的同時，也就是在獲得初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。的時刻的同一時刻，使用常規(guī)方法直接測量計(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。(見式(2))。要求在獲得A。的同時獲得C。，被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。表示對應(yīng)于A。的“被監(jiān)測量”的具體數(shù)值。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)測量可靠地接近于初始被監(jiān)測量的實(shí)測數(shù)據(jù)，在后面的敘述中，將用同一符號來表示該計(jì)算值和實(shí)測值。C0= [C01 C02- · · Coj · · -C0Jt (2)式(2)中2，3，.......，M)是索結(jié)構(gòu)中第j個被監(jiān)測量的初始量，該分量
依據(jù)編號規(guī)則對應(yīng)于特定的第j個被監(jiān)測量。不論用何種方法獲得初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。，計(jì)入“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”(即初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。)、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索力計(jì)算數(shù)據(jù)、應(yīng)變計(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)、索結(jié)構(gòu)空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)等，可靠地接近所模擬情況真實(shí)發(fā)生時的實(shí)測數(shù)據(jù)。模型A。中支承索的健康狀態(tài)用索系統(tǒng)初始損傷向量d。表示，索結(jié)構(gòu)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)用初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。表示。由于基于A。計(jì)算得到所有被監(jiān)測量的計(jì)算數(shù)值非常接近所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值(實(shí)測得到)，所以也可以用在A。的基礎(chǔ)上、進(jìn)行力學(xué)計(jì)算得到的、A0的每一個被監(jiān)測量的計(jì)算數(shù)值組成被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。。可以說T。和d。是A0的參數(shù)，C。由A。的力學(xué)計(jì)算結(jié)果組成。建立和更新當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj的方法是在初始時刻(也就是第一次建立At0時)，At0就等于A。，At0對應(yīng)的“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”記為“當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量IV’，在初始時刻，Tt0就等于T。，向量Tttj的定義方式與向量T。的定義方式相同。的支承索的初始健康狀態(tài)與A。的支承索的健康狀態(tài)相同，也用索系統(tǒng)初始損傷向量d。表示，在后面的循環(huán)過程中Attj的支承索的初始健康狀態(tài)始終用索系統(tǒng)初始損傷向量d。表示；索結(jié)構(gòu)處于Attj狀態(tài)時，本方法用被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj表示所有被監(jiān)測量的具體數(shù)值，Ct0的元素與C。的元素一一對應(yīng)，分別表示所有被監(jiān)測量在索結(jié)構(gòu)處于Attj和A。兩種狀態(tài)時的具體數(shù)值。在初始時刻，Ct0就等于C。，Tt0和d。是At0的參數(shù)，Ct0由Attj的力學(xué)計(jì)算結(jié)果組成；在索結(jié)構(gòu)服役過程中，按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”不斷實(shí)測計(jì)算獲得“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的當(dāng)前數(shù)據(jù)(稱為“當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt'向量Tt的定義方式與向量T。的定義方式相同)，如果Tt等于f。，則不需要對Attj進(jìn)行更新；比較Tt和浐。，如果Tt不等于浐。，則需要對Attj和Tttj進(jìn)行更新，更新方法是首先計(jì)算Tt與T。的差，Tt與T。的差就是當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)關(guān)于初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化，Tt與T。的差用穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S表示，S等于Tt減去T。，S表示索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化；然后對A。中的索結(jié)構(gòu)施加溫度變化，施加的溫度變化的數(shù)值就取自穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S，對A。中的索結(jié)構(gòu)施加溫度變化后得到更新的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型#。，更新Attj的同時，I"。所有元素數(shù)值也用Tt的所有元素數(shù)值對應(yīng)代替，即更新了 "。，這樣就得到了正確地對應(yīng)于Attj的Tttj ;更新Cttj的方法是當(dāng)更新Attj時，通過力學(xué)計(jì)算得到Attj中所有被監(jiān)測量的、當(dāng)前的具體數(shù)值，這些具體數(shù)值組成C'。索結(jié)構(gòu)中所有被監(jiān)測量的當(dāng)前值組成被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C (定義見式(3))。C = [C1 C2 · · · Cj · · · CJT (3)式(3)中CjU=I, 2，3，.......,Μ)是索結(jié)構(gòu)中第j個被監(jiān)測量的當(dāng)前值，該分量Cj
依據(jù)編號規(guī)則與Cd對應(yīng)于同一“被監(jiān)測量”。在實(shí)測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的同一時刻，實(shí)測得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前實(shí)測數(shù)值，組成被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C。3.建立和更新索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣AC的方法。索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣AC是不斷更新的，即在更新當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj的同時，更新索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣AC。具體方法如下在索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次計(jì)算，計(jì)算次數(shù)數(shù)值上等于所有支承索的數(shù)量。每一次計(jì)算假設(shè)索系統(tǒng)中只有一根支承索在初始損傷(用向量d。的對應(yīng)元素表示)的基礎(chǔ)上再增加單位損傷Du (例如取5 %、10 %、20 %或30 %等損傷為單位損傷)，每一次計(jì)算中出現(xiàn)損傷的索不同于其它次計(jì)算中出現(xiàn)損傷的索，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)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計(jì)算值組成一個被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量(當(dāng)假設(shè)第i根索有單位損傷時，可用式(4)表示被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量Γ');每一次計(jì)算得到被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量減去被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj,所得向量就是此條件下(以有單位損傷的支承索的位置或編號等為標(biāo)記)的被監(jiān)測量變化向量(當(dāng)?shù)趇根索有單位損傷時，用δ C1表示被監(jiān)測量變化向量，定義見式(5))，被監(jiān)測量變化向量的每一元素表示由于計(jì)算時假定有單位損傷的那根索的單位損傷而引起的該元素所對應(yīng)的被監(jiān)測量的改變量；有N根索就有N個被監(jiān)測量變化向量，由于有N個被監(jiān)測量，所以每個被監(jiān)測量變化向量有N個元素，由這N個被監(jiān)測量變化向量依次組成有MXN個元素的單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣AC，Λ C的定義如式(6)所示。Ct =[Q C · · · C · · · CimJ(4)式⑷中元素()/(i = 1，2，3，.......，N ;j = 1，2，3，.......，M)表示由于第 i
根索有單位損傷時，依據(jù)編號規(guī)則所對應(yīng)的第j個被監(jiān)測量的當(dāng)前計(jì)算量。SCi = Cs-C0(5)
-ACu ACli2 · AClj · AC13/·
AC21 AC2 2 · AC2 i · AC2
m· · · · ·AC=(6)
· ACji- · ^Cj N
m· 馨_
^Cm η · ACm,, · ACm^n ^式(6)中AC^a = 1，2，3，......., N ； j = 1,2,3,.......，Μ)表示僅由于第 i
根索有單位損傷而引起的、依據(jù)編號規(guī)則所對應(yīng)的第j個被監(jiān)測量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值的變化(代數(shù)值)。被監(jiān)測量變化向量S Ci實(shí)際上是矩陣AC中的一列，也就是說式(6)也可以寫成式(7)。Λ C = [ δ C1 δ C2 · · · δ Ci · · · δ Cn] (7)4.被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C (計(jì)算或?qū)崪y)同被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C。、單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣AC、單位損傷標(biāo)量Du和索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量d間的近似線性關(guān)系，如式(8)或式(9)所示。索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量d的定義參見式(10)。C = C+j-AC*d(8)C-(l = -jyM' d㈧、d = [(I1 d2 · · · Cli · · · dN]T (10)式(10)中dji = 1，2，3，.......,N)是索系統(tǒng)中第i根索(或拉桿)的當(dāng)前名義損傷。若設(shè)索損傷為100%時表示索徹底喪失承載能力，那么當(dāng)實(shí)際損傷不太大時(例如不大于30%的損傷)，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(8)或式(9)所表示的這樣一種線性關(guān)系同實(shí)際情況的誤差較小。用式(11)定義的線性關(guān)系誤差向量e表示式(8)或式(9)所示線性關(guān)系的誤差。 e d — C +C ',)(II)
Du式(11)中abs()是取絕對值函數(shù),對括號內(nèi)求得的向量的每一個元素取絕對值。本方法的第二部分基于知識庫(含參量)和實(shí)測被監(jiān)測量的索系統(tǒng)健康狀態(tài)評估方法。由于式(8)或式(9)所表示的線性關(guān)系存在一定誤差，因此不能簡單根據(jù)式(8)或式(9)和實(shí)測被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C來直接求解得到索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量d。如果這樣做了，得到的索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量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。因此獲得索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量d的可接受的解(即帶有合理誤差，但可以比較準(zhǔn)確的從索系統(tǒng)中確定受損索的位置及其損傷程度)成為一個合理的解決方法，可用式(12)來表達(dá)這一方法。
權(quán)利要求
1. ー種溫度變化時基于空間坐標(biāo)監(jiān)測的受損索識別方法，其特征在于所述方法包括 a.設(shè)共有N根支承索，首先確定支承索的編號規(guī)則，按此規(guī)則將索結(jié)構(gòu)中所有的支承索編號，該編號在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；確定指定的將被監(jiān)測空間坐標(biāo)的被監(jiān)測點(diǎn)，給所有被監(jiān)測點(diǎn)編號；確定過每一被監(jiān)測點(diǎn)的將被監(jiān)測的空間坐標(biāo)分量，給所有被監(jiān)測空間坐標(biāo)分量編號；上述編號在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；“索結(jié)構(gòu)的全部被監(jiān)測的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)”由上述所有被監(jiān)測空間坐標(biāo)分量組成；為方便起見，在本方法中將“索結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)”稱為“被監(jiān)測量”;被監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量不得小干支承索的數(shù)量；所有被監(jiān)測空間坐標(biāo)分量的數(shù)量之和不得小干支承索的數(shù)量；本方法中對同一個量實(shí)時監(jiān)測的任何兩次測量之間的時間間隔不得大于30分鐘，測量記錄數(shù)據(jù)的時刻稱為實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時刻； b.本方法定義“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”按步驟bl至b3進(jìn)行； bl :查詢或?qū)崪y得到索結(jié)構(gòu)組成材料及索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的隨溫度變化的傳熱學(xué)參數(shù)，利用索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的幾何實(shí)測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)和參數(shù)建立索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型；查詢索結(jié)構(gòu)所在地不少于2年的近年來的氣象資料，統(tǒng)計(jì)得到這段時間內(nèi)的陰天數(shù)量記為T個陰天，在本方法中將白天不能見到太陽的一整日稱為陰天，統(tǒng)計(jì)得到T個陰天中每ー個陰天的O時至次日日出時刻后30分鐘之間的最高氣溫與最低氣溫，日出時刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日出時刻，不表示當(dāng)天一定可以看見太陽，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日出時刻，每ー個陰天的O時至次日日出時刻后30分鐘之間的最高氣溫減去最低氣溫稱為該陰天的日氣溫的最大溫差，有T個陰天，就有T個陰天的日氣溫的最大溫差，取T個陰天的日氣溫的最大溫差中的最大值為參考日溫差，參考日溫差記為△ I；;查詢索結(jié)構(gòu)所在地和所在海抜區(qū)間不少于2年的近年來的氣象資料或?qū)崪y得到索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的溫度隨時間和海抜高度的變化數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間不少于2年的近年來的索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的溫度關(guān)于海抜高度的最大變化率△'，為方便敘述取ATh的単位為。C/m;在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”，取“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的具體原則在步驟b3中敘述，后面將通過實(shí)測得到這R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”;從索結(jié)構(gòu)所處的最低海抜到最高海拔之間，在索結(jié)構(gòu)上均布選取不少于三個不同的海抜高度，在每ー個選取的海抜高度處、在水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線處至少選取兩個點(diǎn)，從選取點(diǎn)處引索結(jié)構(gòu)表面的外法線，所有選取的外法線方向稱為“測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向”，測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向與“水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線”相交，在選取的測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向中必須包括索結(jié)構(gòu)的向陽面外法線方向和索結(jié)構(gòu)的背陰面外法線方向，沿每ー個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向在索結(jié)構(gòu)中均布選取不少于三個點(diǎn)，特別的，對于支承索沿每ー個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向僅僅取ー個點(diǎn)，即僅僅測量支承索的表面點(diǎn)的溫度，測量所有被選取點(diǎn)的溫度，測得的溫度稱為“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，其中沿與同一“水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線”相交的、“測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向”測量獲得的“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，在本方法中稱為“相同海拔高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，設(shè)選取了 H個不同的海拔高度，在每ー個海拔高度處，選取了 B個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向，沿每個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向在索結(jié)構(gòu)中選取了 E個點(diǎn)，其中H和E都不小于3，B不小于2，特別的，對于支承索E等于1，計(jì)索結(jié)構(gòu)上“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的總數(shù)為HBE個，后面將通過實(shí)測得到這HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這HBE個測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”;本方·法中將在每ー個選取的海抜高度處“相同海抜高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”的個數(shù)溫度分布數(shù)據(jù)”;在索結(jié)構(gòu)所在地按照氣象學(xué)測量氣溫要求選取ー個位置，將在此位置實(shí)測得到符合氣象學(xué)測量氣溫要求的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫；在索結(jié)構(gòu)所在地的空曠無遮擋處選取ー個位置，該位置應(yīng)當(dāng)在全年的每ー日都能得到該地所能得到的該日的最充分的日照，在該位置安放一塊碳鋼材質(zhì)的平板，稱為參考平板，參考平板與地面不可接觸，參考平板離地面距離不小于I. 5米，該參考平板的一面向陽，稱為向陽面，參考平板的向陽面是粗糙的和深色的，參考平板的向陽面應(yīng)當(dāng)在全年的每ー日都能得到ー塊平板在該地所能得到的該日的最充分的日照，參考平板的非向陽面覆有保溫材料，將實(shí)時監(jiān)測得到參考平板的向陽面的溫度； b2 :實(shí)時監(jiān)測得到上述R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)，同時實(shí)時監(jiān)測得到前面定義的索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)，同時實(shí)時監(jiān)測得到符合氣象學(xué)測量氣溫要求的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫數(shù)據(jù)；通過實(shí)時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，稱為環(huán)境最大溫差，記為ATemax ；由索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時間的變化率，該變化率也隨著時間變化；通過實(shí)時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列，參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到參考平板的向陽面的溫度的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，稱為參考平板最大溫差，記為ATpmax ;通過實(shí)時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的所有R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，有R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，每ー個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列由ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到每ー個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用每ー個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到每ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，有R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差數(shù)值，其中的最大值稱為索結(jié)構(gòu)表面最大溫差，記為;由每一索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到每ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時間的變化率，每ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時間的變化率也隨著時間變化；通過實(shí)時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的、在同一時刻、HBE個“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”后，計(jì)算在每ー個選取的海拔高度處共計(jì)BE個“相同海拔高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”中的最高溫度與最低溫度的差值，這個差值的絕對值稱為“相同海抜高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，選取了 H個不同的海拔高度就有H個“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，稱這H個“相同海抜高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”中的最大值為“索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，記為Δ Ttmax ; b3 :測量計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)；首先，確定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件有六項(xiàng)，第一項(xiàng)條件是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻介于當(dāng)日日落時刻到次日日出時刻后30分鐘之間，日落時刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日落時刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日落時刻；第二項(xiàng)條件的a條件是在當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的這段時間內(nèi)，參考平板最大溫差Λ Tpmax和索結(jié)構(gòu)表面最大溫差A(yù)Tsmax都不大于5攝氏度；第二項(xiàng)條件的b條件是在當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的這段時間內(nèi)，在前面測量計(jì)算得到的環(huán)境最大誤差Λ Traiax不大于參考日溫差Λ ；，且參考平板最大溫差A(yù)Tpmax減去2攝氏度后不大于Λ Temax，且索結(jié)構(gòu)表面最大溫差A(yù)Tsmax不大于ATpmax;只需滿足第二項(xiàng)的a條件和b條件中的一項(xiàng)就稱為滿足第二項(xiàng)條件；第三項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時間的變化率的絕對值不大于每小時O. I攝氏度；第四項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時間的變化率的絕對值不大于每小時O. I攝氏度；第五項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)為當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的極小值；第六項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，“索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差” Λ Ttmax不大于I攝氏度；本方法利用上述六項(xiàng)條件，將下列三種時刻中的任意一種稱為“獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻”，第一種時刻是滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第五項(xiàng)條件的時刻，第二種時刻是僅僅滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第六項(xiàng)條件的時刻，第三種時刻是同時滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第六項(xiàng)條件的時刻；當(dāng)獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻就是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時刻中的ー個時，獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻就是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻；如果獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻不是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時刻中的任ー個時刻，則取本方法最接近于獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻的那個實(shí)際記錄數(shù)據(jù)的時刻為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻；本方法將使用在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻測量記錄的量進(jìn)行索結(jié)構(gòu)相 關(guān)健康監(jiān)測分析；本方法近似認(rèn)為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)，即此時刻的索結(jié)構(gòu)溫度不隨時間變化，此時刻就是本方法的“獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻”;然后，根據(jù)索結(jié)構(gòu)傳熱特性，利用獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的“ R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”和“ HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過常規(guī)傳熱計(jì)算得到在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布，此時索結(jié)構(gòu)的溫度場按穩(wěn)態(tài)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布數(shù)據(jù)包括索結(jié)構(gòu)上R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度，R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度稱為R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)，還包括索結(jié)構(gòu)在前面選定的HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度，HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度稱為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”，當(dāng)R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)與R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)對應(yīng)相等時，且“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”與“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”對應(yīng)相等吋，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布數(shù)據(jù)在本方法中稱為“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”，此時的“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度穩(wěn)態(tài)溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”;在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”吋，“ R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的數(shù)量與分布必須滿足三個條件，第一個條件是當(dāng)索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)時，當(dāng)索結(jié)構(gòu)表面上任意一點(diǎn)的溫度是通過“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)” 中與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)相鄰的點(diǎn)的實(shí)測溫度線性插值得到時，線性插值得到的索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的溫度與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的實(shí)際溫度的誤差不大于5% ;索結(jié)構(gòu)表面包括支承索表面；第二個條件是“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)的數(shù)量不小于4，且“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)沿著索結(jié)構(gòu)表面均布；“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的所有兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度之差的絕對值中的最大值A(chǔ)h不大于0.2°C除以Λ Th得到的數(shù)值，為方便敘述取Λ Th的単位為。C/m，為方便敘述取Ah的單位為m ;“R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的定義是指只考慮海拔高度時，在“ R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中不存在ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)，該索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度數(shù)值介于兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海抜高度數(shù)值之間；第三個條件是查詢或按氣象學(xué)常規(guī)計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間的日照規(guī)律，再根據(jù)索結(jié)構(gòu)的幾何特征及方位數(shù)據(jù)，在索結(jié)構(gòu)上找到全年受日照時間最充分的那些表面點(diǎn)的位置，“ R個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中至少有ー個索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)是索結(jié)構(gòu)上全年受日照時間最充分的那些表面點(diǎn)中的ー個點(diǎn)； c.按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”直接測量計(jì)算得到初始狀態(tài)下的索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)，初始狀態(tài)下的索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)稱為初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)，記為“初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。” ；實(shí)測或查資料得到索結(jié)構(gòu)所使用的各種材料的隨溫度變化的物理和力學(xué)性能參數(shù)；在實(shí)測得到T。的同時，也就是在獲得初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。的時刻的同一時刻，直接測量計(jì)算得到初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)，初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)包括表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的無損檢測數(shù)據(jù)、所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值、所有支承索的初始索カ數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)幾何數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)角度數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)；所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值組成被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。；利用能表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的無損檢測數(shù)據(jù)建立索系統(tǒng)初始損傷向量d。,索系統(tǒng)初始損傷向量d。的元素個數(shù)等于N, d。的元素與支承索是一一對應(yīng)關(guān)系，索系統(tǒng)初始損傷向量d。的元素數(shù)值代表對應(yīng)支承索的損傷程度，若索系統(tǒng)初始損傷向量d。的某一元素的數(shù)值為O,表示該元素所對應(yīng)的支承索是完好的,沒有損傷的，若其數(shù)值為100%，則表示該元素所對應(yīng)的支承索已經(jīng)完全喪失承載能力，若其數(shù)值介于O和100%之間，則表示該支承索喪失了相應(yīng)比例的承載能力，如果沒有支承索的無損檢測數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時，或者認(rèn)為索結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷狀態(tài)時，向量d。的各元素數(shù)值取O ; d.根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖、初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)、支承索的無損檢測數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)所使用的各種材料的隨溫度變化的物理和力學(xué)性能參數(shù)、初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。和前面步驟得到的所有的索結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立計(jì)入“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型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)測數(shù)據(jù)，其間的差異不得大于5% ;對應(yīng)于A。的“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”就是“初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T?！?;對應(yīng)于A。的支承索健康狀態(tài)用索系統(tǒng)初始損傷向量d。表示；對應(yīng)于A。的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值用被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。表示；第一次建立計(jì)入“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型AV被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj和“當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量!V’;第一次建立索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj和被監(jiān)測量 當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj吋，索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj就等于索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。，被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj就等于被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。'At0對應(yīng)的“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”稱為“當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”，記為“當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量TV’，第一次建立索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At0吋，I"。就等于T。 ぶ。的支承索的初始健康狀態(tài)與A。的支承索的健康狀態(tài)相同，也用索系統(tǒng)初始損傷向量d。表示，在后面的循環(huán)過程中At0的支承索的初始健康狀態(tài)始終用索系統(tǒng)初始損傷向量d。表示；T。和d。是A。的參數(shù)，由A。的力學(xué)計(jì)算結(jié)果得到的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值與C。表示的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值相同，因此也可以說C。由A。的力學(xué)計(jì)算結(jié)果組成；1"。和d。是Attj的參數(shù)，Ct0由At0的力學(xué)計(jì)算結(jié)果組成；在本方法中A。、C。、d。和T。是不變的； e.從這里進(jìn)入由第e步到第m步的循環(huán)；在索結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”不斷實(shí)測計(jì)算獲得“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的當(dāng)前數(shù)據(jù)，“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的當(dāng)前數(shù)據(jù)稱為“當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”，記為“當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt”，向量Tt的定義方式與向量T。的定義方式相同； f.根據(jù)當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt,按照步驟fl至f2更新當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型AV被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj和當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tttj ； fl.比較Tt和Tt0,如果Tt等于Tt0,則A、、Ct0和Tt0保持不變； f2.比較Tt和で。，如果Tt不等于で。，則需要對#。、Ct0和Tttj進(jìn)行更新，更新時首先計(jì)算Tt與T。的差，Tt與T。的差就是當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)關(guān)于初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化，Tt與T。的差用穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S表示，S等于Tt減去T。，穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S表示索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化；然后對A。中的索結(jié)構(gòu)施加溫度變化，施加的溫度變化的數(shù)值就取自穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S，對A。中的索結(jié)構(gòu)施加溫度變化后得到更新的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型#。，更新At0的同吋，Tttj所有元素數(shù)值也用第e步的Tt所有元素數(shù)值對應(yīng)代替，即更新了 I"。 ぶ。的支承索的初始健康狀態(tài)始終用索系統(tǒng)初始損傷向量d。表示；更新了 f。、#。的后，即在 "。和d。是Attj的參數(shù)時，通過力學(xué)計(jì)算得到Attj中所有被監(jiān)測量的、當(dāng)前的具體數(shù)值，這些具體數(shù)值組成Cttj; g.在當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj的基礎(chǔ)上按照步驟gl至g4進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣△ C和単位損傷標(biāo)量Du ； gl.索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣△ 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V。、被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj和當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tttj之后，必須接著更新索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣△ C和単位損傷標(biāo)量Du ； g2.在索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj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根支承索就有N次計(jì)算，每一次計(jì)算假設(shè)索系統(tǒng)中只有一根支承索有単位損傷標(biāo)量Du，每一次計(jì)算中出現(xiàn)損傷的索不同于其它次計(jì)算中出現(xiàn)損傷的索，每一次計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)中所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計(jì)算值組成ー個被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量； g3.每一次計(jì)算得到的被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量減去被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj得到一個被監(jiān)測量變化向量；有N根支承索就有N個被監(jiān)測量變化向量； g4.由這N個被監(jiān)測量變化向量依次組成有N列的索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣AC ;索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣AC的每一列對應(yīng)于一個被監(jiān)測量變化向量； h.在實(shí)測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的同時，實(shí)測得到在獲得當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的時刻的同一時刻的索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前實(shí)測數(shù)值，組成被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C ;被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj與被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。的定義方式相同，三個向量的相同編號的元素表示同一被監(jiān)測量在不同時刻的具體數(shù)值； i.定義索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量山索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量d的元素個數(shù)等干支承索的數(shù)量，索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量d的元素和支承索之間是一一對應(yīng)關(guān)系，索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量d的元素數(shù)值代表對應(yīng)支承索的名義損傷程度或名義健康狀態(tài)；向量d的元 素的編號規(guī)則與向量d。的元素的編號規(guī)則相同； j.依據(jù)被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C同被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量CV索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣△ C、単位損傷標(biāo)量Du和待求的索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量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1，式I中除d外的其它量均為已知，求解式I就可以算出索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量d ；
全文摘要
溫度變化時基于空間坐標(biāo)監(jiān)測的受損索識別方法基于空間坐標(biāo)監(jiān)測、通過監(jiān)測索結(jié)構(gòu)溫度和環(huán)境溫度來決定是否需要更新索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型，只有當(dāng)索結(jié)構(gòu)溫度和環(huán)境溫度發(fā)生變化時才更新索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型，從而得到新的計(jì)入索結(jié)構(gòu)溫度和環(huán)境溫度的索結(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)測量變化矩陣。依據(jù)被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量同被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量、單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣、單位損傷標(biāo)量和待求的索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量間存在的近似線性關(guān)系，可以利用多目標(biāo)優(yōu)化算法等合適的算法快速算出索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量的非劣解，據(jù)此可以在有溫度變化時、比較準(zhǔn)確地確定受損索的位置及其損傷程度。
文檔編號G01K13/00GK102706606SQ20121017156
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者韓佳邑, 韓玉林 申請人:東南大學(xué)