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"中在同一海拔高度的點的數(shù)量不小 于4,且"R個索結(jié)構(gòu)表面點"中在同一海拔高度的點沿著索結(jié)構(gòu)表面均布；"R個索結(jié)構(gòu)表 面點"沿海拔高度的所有兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點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ATh得到的數(shù)值，為方便敘述取ATh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"沿海拔高度的兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點的定義是指只考慮 海拔高度時，在" R個索結(jié)構(gòu)表面點"中不存在一個索結(jié)構(gòu)表面點，該索結(jié)構(gòu)表面點的海拔高 度數(shù)值介于兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點的海拔高度數(shù)值之間；第三個條件是查詢或按氣象學常 規(guī)計算得到索結(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的位置，"R個索結(jié)構(gòu)表面點"中至 少有一個索結(jié)構(gòu)表面點是索結(jié)構(gòu)上全年受日照時間最充分的那些表面點中的一個點； c. 按照"本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計算方法"直接測量計算得到初始狀態(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 變化的物理和力學性能參數(shù)；在實測得到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 ci的時刻的同一時刻，直接測量計算得到初始索結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)，初始索結(jié)構(gòu)的實 測數(shù)據(jù)是包括索結(jié)構(gòu)集中載荷測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)分布載荷測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)體積載荷測量 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力數(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)支座空間坐標數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)角度數(shù) 據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)空間坐標數(shù)據(jù)在內(nèi)的實測數(shù)據(jù)，在得到初始索結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)的同時，測量 計算得到包括支承索的無損檢測數(shù)據(jù)在內(nèi)的能夠表達支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)，此時的能 夠表達支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)稱為支承索初始健康狀態(tài)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。，被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。的編號規(guī)則與M個被監(jiān)測量的編 號規(guī)則相同；利用支承索初始健康狀態(tài)數(shù)據(jù)以及索結(jié)構(gòu)分布載荷測量數(shù)據(jù)建立被評估對象 初始損傷向量d。，向量d。表示用初始力學計算基準模型A。表示的索結(jié)構(gòu)的被評估對象的 初始健康狀態(tài)；被評估對象初始損傷向量d。的元素個數(shù)等于N，d。的元素與被評估對象是 對應(yīng)關(guān)系，向量d。的元素的編號規(guī)則與被評估對象的編號規(guī)則相同；如果d。的某一個 元素對應(yīng)的被評估對象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么Clci的該元素的數(shù)值代表對應(yīng)支承索 的初始損傷程度，若該元素的數(shù)值為〇,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)值介于〇 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Cl ci的某一個元素對應(yīng)的 被評估對象是某一個分布載荷，本方法中取Clci的該元素數(shù)值為0，代表這個分布載荷的變化 的初始數(shù)值為〇 ;如果沒有支承索的無損檢測數(shù)據(jù)及其他能夠表達支承索的健康狀態(tài)的數(shù) 據(jù)時，或者可以認為結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷無松弛狀態(tài)時，向量d。中與支承索相關(guān)的各元 素數(shù)值取〇 ;初始索結(jié)構(gòu)支座空間坐標數(shù)據(jù)組成初始索結(jié)構(gòu)支座空間坐標向量U。； d. 根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖、竣工圖和初始索結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)、支承索初始健康狀態(tài)數(shù)據(jù)、 索結(jié)構(gòu)集中載荷測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)分布載荷測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)體積載荷測量數(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性能參數(shù)、初始索結(jié)構(gòu)支座空間坐標向量U。、 初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T ci和前面步驟得到的所有的索結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立計入"索結(jié)構(gòu) 穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"的索結(jié)構(gòu)的初始力學計算基準模型Aci，基于Aci計算得到的索結(jié)構(gòu)計算數(shù)據(jù) 必須非常接近其實測數(shù)據(jù)，其間的差異不得大于5% ;對應(yīng)于Aci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Aci的被評估對象健康狀態(tài)用被評估對象初 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；第一次建立計入"索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"的索結(jié)構(gòu)的當前初始力學計算基準模型A:被 監(jiān)測量當前初始數(shù)值向量C tci和"當前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T tZ ;第一次建立索結(jié) 構(gòu)的當前初始力學計算基準模型Atci和被監(jiān)測量當前初始數(shù)值向量C \時，索結(jié)構(gòu)的當前初 始力學計算基準模型AV就等于索結(jié)構(gòu)的初始力學計算基準模型A ^，被監(jiān)測量當前初始數(shù) 值向量CV就等于被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C \對應(yīng)的"索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"稱為"當前 初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"，記為"當前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量IV'，第一次建立索結(jié) 構(gòu)的當前初始力學計算基準模型Atci時，T V就等于Tci;對應(yīng)于索結(jié)構(gòu)的當前初始力學計算基 準模型Atci的索結(jié)構(gòu)支座空間坐標數(shù)據(jù)組成當前初始索結(jié)構(gòu)支座空間坐標向量U \，第一次 建立索結(jié)構(gòu)的當前初始力學計算基準模型Atci時，U V就等于U \的被評估對象的初始健 康狀態(tài)與A。的被評估對象的健康狀態(tài)相同，也用被評估對象初始損傷向量d。表示，在后面 的循環(huán)過程中Atci的被評估對象的初始健康狀態(tài)始終用被評估對象初始損傷向量Clci表示； Tc^Uci和Clci是A ^的參數(shù)，由A ^的力學計算結(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Cci由A ^的力學計算結(jié)果組成；T t^Utci和Clci是 Atci的參數(shù)，C \由A \的力學計算結(jié)果組成； e. 從這里進入由第e步到第m步的循環(huán)；在結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷按照"本方法的索結(jié) 構(gòu)的溫度測量計算方法"不斷實測計算獲得"索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"的當前數(shù)據(jù)，"索結(jié)構(gòu)穩(wěn) 態(tài)溫度數(shù)據(jù)"的當前數(shù)據(jù)稱為"當前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"，記為"當前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù) 向量T t'向量Tt的定義方式與向量Tci的定義方式相同；在實測得到當前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù) 據(jù)向量T t的同一時刻，實測得到索結(jié)構(gòu)支座空間坐標當前數(shù)據(jù)，所有索結(jié)構(gòu)支座空間坐標 當前數(shù)據(jù)組成當前索結(jié)構(gòu)實測支座空間坐標向量U t,向量Ut的定義方式與向量Uci的定義方 式相同； f. 根據(jù)當前索結(jié)構(gòu)實測支座空間坐標向量Ut和當前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt，按照 步驟Π 至f3更新當前初始力學計算基準模型Atci、當前初始索結(jié)構(gòu)支座空間坐標向量U: 被監(jiān)測量當前初始數(shù)值向量C tci和當前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T η.分別比較Ut與u t。、τ t。，如果Ut等于u \且τ t等于τ t。，則At。、if。、Ctci和τ t。保 持不變，否則需要按下列步驟對At。、lf。、Ctci和T t。進行更新； f2.計算Ut與U ^的差，U t與U ^的差就是索結(jié)構(gòu)支座關(guān)于初始位置的支座線位移，用支 座線位移向量V表示支座線位移，V等于Ut減去U。，支座線位移向量V中的元素與支座線位 移分量之間是一一對應(yīng)關(guān)系，支座線位移向量V中一個元素的數(shù)值對應(yīng)于一個指定支座的 一個指定方向的線位移；計算T t與T ^的差，T t與T ^的差就是當前索結(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，1^與T。的差用穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S表示，S等于T t減去 T。，S表示索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化； f3.先對A。中的索結(jié)構(gòu)支座施加支座線位移約束，支座線位移約束的數(shù)值就取自支座 線位移向量V中對應(yīng)元素的數(shù)值，再對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。中索結(jié)構(gòu)支座施加支座線位移約束且對A。中的索結(jié)構(gòu) 施加的溫度變化后得到更新的當前初始力學計算基準模型Atci，更新Atci的同時，U \所有元 素數(shù)值也用Ut所有元素數(shù)值對應(yīng)代替，即更新了 U ^Ttci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 Ttci，這樣就得到了正確地對應(yīng)于Atci的T \和U 更新C \的方法是： 當更新Atci后，通過力學計算得到Atci中所有被監(jiān)測量的、當前的具體數(shù)值，這些具體數(shù)值組 成C tci5A \的支承索的初始健康狀態(tài)始終用被評估對象初始損傷向量d。表示； g. 在當前初始力學計算基準模型Atci的基礎(chǔ)上按照步驟gl至g4進行若干次力學計算， 通過計算獲得索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣A C和被評估對象單位變化向量Du; gl.索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣A C是不斷更新的，即在更新當前初始力 學計算基準模型A:當前初始索結(jié)構(gòu)支座空間坐標向量Utci、被監(jiān)測量當前初始數(shù)值向量Ctci 和當前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Ttci之后，必須接著更新索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù) 值變化矩陣A C和被評估對象單位變化向量Du; g2.在索結(jié)構(gòu)的當前初始力學計算基準模型Atci的基礎(chǔ)上進行若干次力學計算，計算次 數(shù)數(shù)值上等于所有被評估對象的數(shù)量N，有N個評估對象就有N次計算；依據(jù)被評估對象的 編號規(guī)則，依次進行計算；每一次計算假設(shè)只有一個被評估對象在原有損傷或分布載荷的 基礎(chǔ)上再增加單位損傷或分布載荷單位變化，具體的，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一 根支承索，那么就假設(shè)該支承索在向量Cl ci表示的該支承索已有損傷的基礎(chǔ)上再增加單位損 傷，如果該被評估對象是一個分布載荷，就假設(shè)該分布載荷在向量d。表不的該分布載荷已 有變化量的基礎(chǔ)上再增加分布載荷單位變化，用D uk記錄這一增加的單位損傷或分布載荷 單位變化，其中k表示增加單位損傷或分布載荷單位變化的被評估對象的編號，D uk是被評 估對象單位變化向量Du的一個元素，被評估對象單位變化向量Du的元素的編號規(guī)則與向量 d。的元素的編號規(guī)則相同；每一次計算中增加單位損傷或分布載荷單位變化的被評估對象 不同于其它次計算中增加單位損傷或分布載荷單位變化的被評估對象，每一次計算都利用 力學方法計算索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當前計算值，每一次計算得到的所有被監(jiān)測量的當 前計算值組成一個被監(jiān)測量計算當前向量，被監(jiān)測量計算當前向量的元素編號規(guī)則與被監(jiān) 測量初始數(shù)值向量C。的元素編號規(guī)則相同； g3.每一次計算得到的被監(jiān)測量計算當前向量減去被監(jiān)測量當前初始數(shù)值向量Ctci得 到一個向量，再將該向量的每一個元素都除以該次計算所假設(shè)的單位損傷或分布載荷單位 變化數(shù)值，得到一個被監(jiān)測量單位變化向量，有N個被評估對象就有N個被監(jiān)測量單位變化 向量； g4.由這N個被監(jiān)測量單位變化向量按照N個被評估對象的編號規(guī)則，依次組成有N 列的索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC ;索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣 AC的每一列對應(yīng)于一個被監(jiān)測量單位變化向量；索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣 A C的每一行對應(yīng)于同一個被監(jiān)測量在不同被評估對象增加單位損傷或分布載荷單位變化 時的不同的單位變化幅度；索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC的列的編號規(guī)則與 向量Cl ci的元素的編號規(guī)則相同，索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣△ C的行的編號規(guī) 則與M個被監(jiān)測量的編號規(guī)則相同； h. 在實測得到當前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的同時，實測得到在獲得當前索結(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)測量的當前實測數(shù)值，組成被監(jiān) 測量當前數(shù)值向量C ;被監(jiān)測量當前數(shù)值向量C和被監(jiān)測量當前初始數(shù)值向量Ctci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. 定義被評估對象當前名義損傷向量d，被評估對象當前名義損傷向量d的元素個數(shù) 等于被評估對象的數(shù)量，被評估對象當前名義損傷向量d的元素和被評估對象之間是一一 對應(yīng)關(guān)系，被評估對象當前名義損傷向量d的元素數(shù)值代表對應(yīng)被評估對象的名義損傷程 度或名義分布載荷變化量；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)測量當前數(shù)值向量C同被監(jiān)測量當前初始數(shù)值向量Ctci、索結(jié)構(gòu)單位損傷 被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣A C和待求的被評估對象當前名義損傷向量d間存在的近似線性關(guān) 系，該近似線性關(guān)系可表達為式1，式1中除d外的其它量均為已知，求解式1就可以算出被 評估對象當前名義損傷向量d ;k. 定義被評估對象當前實際損傷向量da，被評估對象當前實際損傷向量da的元素個數(shù) 等于被評估對象的數(shù)量，被評估對象當前實際損傷向量d a的元素和被評估對象之間是一一 對應(yīng)關(guān)系，被評估對象當前實際損傷向量da的元素數(shù)值代表對應(yīng)被評估對象的實際損傷程 度或?qū)嶋H分布載荷變化量；向量d a的元素的編號規(guī)則與向量d。的元素的編號規(guī)則相同； l. 利用式2表達的被評估對象當前實際損傷向量da的第k個元素 d\同被評估對象初 始損傷向量d。的第k個元素 d Α和被評估對象當前名義損傷向量d的第k個元素 dk間的關(guān) 系，計算得到被評估對象當前實際損傷向量da的所有元素；式2中k = 1，2, 3,…….，N，d\表示第k個被評估對象的當前實際健康狀態(tài)，如果該被 評估對象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么(1\表示其當前實際損傷，（1\為O時表示無損傷， 為100%時表示該支承索徹底喪失承載能力，介于O與100%之間時表示喪失相應(yīng)比例的承 載能力；所以根據(jù)被評估對象當前實際損傷向量d a能夠確定有哪些支承索受損及其損傷程 度； m. 回到第e步，開始由第e步到第m步的下一次循環(huán)。
【專利摘要】精簡線位移空間坐標監(jiān)測受損索載荷識別方法基于空間坐標監(jiān)測，通過監(jiān)測支座線位移、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)的力學計算基準模型，得到計入支座線位移、索結(jié)構(gòu)溫度和環(huán)境溫度的索結(jié)構(gòu)的力學計算基準模型，在此模型的基礎(chǔ)上計算獲得單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣。依據(jù)被監(jiān)測量當前數(shù)值向量同被監(jiān)測量當前初始數(shù)值向量、單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣和待求的被評估對象當前名義損傷向量間存在的近似線性關(guān)系算出被評估對象當前名義損傷向量的非劣解，據(jù)此可以在有支座線位移和溫度變化時，剔除干擾因素的影響，識別出受損索。
【IPC分類】G01K13/00, G01B21/02, G01M99/00
【公開號】CN105067318
【申請?zhí)枴緾N201510439191
【發(fā)明人】韓玉林, 韓佳邑
【申請人】東南大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月23日