【技术实现步骤摘要】
一种基于温度应变的空间钢结构支座刚度识别方法
本专利技术涉及土木工程中空间钢结构的支座刚度识别和安全诊断领域，特别是涉及一种基于温度应变的支座刚度识别方法。
技术介绍
支座是网架、网壳等空间钢结构和下部支承连接的重要构件，为空间钢结构提供必要的约束，其工作状态与结构的运营安全密切相关。空间钢结构在长期服役过程中，受到环境因素和人为因素的综合作用，导致结构的支座病害频发。结构支座的损伤最主要的表现就是刚度的变化，例如，施工不良或者荷载超限，导致支座断裂脱空，刚度减小等。支座刚度改变直接影响结构整体的受力状态，给结构的安全运营带来隐患。因此，及时准确识别结构支座的早期损伤，具有重要的工程应用价值。基于基准有限元模型的损伤识别方法作为健康监测常用方法被广泛研究，该方法通过对比结构发生损伤时的实际监测数据与基准有限元计算数据之间的差异来识别结构损伤，建立准确的有限元模型是该方法的基础。但由于结构构件及支座约束的有限元模型不能完全反应结构的真实行为，结构刚度、约束刚度等有限元模型参数与实际参数之间不完全一致，因此有必要通过监测...
【技术保护点】
1.一种基于温度应变的空间钢结构支座刚度识别方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)布置传感器，采集数据：在结构中与待识别支座相连接的构件处布置可同步采集应变与温度数据的传感器；对构件的应变与温度数据进行同步采集；/n(2)数据预处理：对应变与温度数据进行异常值替换、降噪和下采样处理，增加数据的可靠性、降低分析样本数量；/n(3)温度应变的分离提取：对步骤(2)处理过的应变数据进行主成分分析，提取数据中的温度应变分量，即为实测温度应变；/n(4)建立初始有限元模型：根据设计资料建立空间钢结构的初始有限元模型，其中支座刚度的初始值为其设计值；/n(5)刚度识别：将经步骤(2...
【技术特征摘要】
1.一种基于温度应变的空间钢结构支座刚度识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)布置传感器，采集数据：在结构中与待识别支座相连接的构件处布置可同步采集应变与温度数据的传感器；对构件的应变与温度数据进行同步采集；
(2)数据预处理：对应变与温度数据进行异常值替换、降噪和下采样处理，增加数据的可靠性、降低分析样本数量；
(3)温度应变的分离提取：对步骤(2)处理过的应变数据进行主成分分析，提取数据中的温度应变分量，即为实测温度应变；
(4)建立初始有限元模型：根据设计资料建立空间钢结构的初始有限元模型，其中支座刚度的初始值为其设计值；
(5)刚度识别：将经步骤(2)预处理后的温度数据作为荷载，输入步骤(4)所建立的初始有限元模型，计算有限元模型中与实际结构监测位置相同处的温度应变，即为计算温度应变；。利用计算温度应变与步骤(3)提取的实测温度应变之差构造支座刚度识别的判别指标，通过改变有限元模型的支座刚度值，不断迭代计算，使支座刚度识别的判别指标值逐渐变小，最终达到收敛，此时所得的有限元模型的支座刚度值，即为结构支座的实际刚度值。
2.根据权利要求1所述一种基于温度应变的空间钢结构支座刚度识别方法，其特征在于，步骤(1)中应保证应变与温度数据的采集频率一致，同时确保测量精度，减少外界干扰对测量数据的影响；传感器选用温度自补偿型光纤光栅应变传感器或带温度补偿的振弦式应变传感器。
3.根据权利要求1所述一种基于温度应变的空间钢结构支座刚度识别方法，其特征在于，步骤(2)中，异常值替换和降噪处理的具体方法如下：
(201)对异常值进行替换：从起始采集的数据开始，取窗口长度为L的数据，对数据求均值和标准差，当数据点满足即某一测量值与均值之差大于标准差的3倍时，则用与该数据点相邻的数据加以替换；之后延数据依次移动窗口直至覆盖所有数据，其中xi为的第i个数据点，为L长度内数据的均值，σ为L长度内数据的标准差；
(202)对噪声进行去除：采用滑动平均法进行去噪，从起始采集的数据开始，取一个窗口的数据，对数据求均值，将窗口内的全部数据替换为该均值，之后延数据依次移动窗口直至覆盖所有数据。
4.根据权利要求1所述一种基于温度应变的空间钢结构支座刚度识别方法，其特征在于，步骤(2)中，为减小后续分析计...
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