【技术实现步骤摘要】
一种基于温度变形的缆索系统异常识别方法
本专利技术涉及工程安全监测
，特别是指一种基于温度变形的缆索系统异常识别方法。
技术介绍
缆索系统在生活中非常常见，例如输电线路、缆车索道、多跨悬索桥、索链式护栏等。缆索系统属于柔性系统，它在各种荷载作用下的变形受到工程技术人员的关注，通常用缆索垂度和跨距表征其变形。由于环境温度的变化可使缆索系统发生较明显的变形，所以实践中通常根据温度与变形指标相关性的变化判断缆索系统的状态。例如，经过回归分析发现某悬索桥的跨中桥面高程随温度变化的斜率是-5cm/℃，而正常情况下的斜率是-3cm/℃，则可认为桥梁发生了某种异常。这种思路相当于将缆索系统视为“黑箱”，仅考虑输入(温度变化)和输出(结构变形)之间的统计关系而忽略结构系统的内部特性。这种方法只能判断结构是否存在异常，但无法定位异常并评估其影响程度。因此，有必要从物理机理层面建立缆索系统温度变形与刚度等结构参数之间的关系，从而指导针对缆索系统的性能监测和评估。虽然有限元分析是目前研究缆索系统温度变形的常用方法，但它无法给出任意跨...
【技术保护点】
1.一种基于温度变形的缆索系统异常识别方法，其特征在于：首先建立任意跨缆索系统温度变化与结构响应之间的控制方程，然后当已知缆索系统的特性和结构温度变化时，求出结构响应的解析公式，通过对比结构响应的计算值与实测值判断缆索系统是否存在异常；当已知结构温度变化和结构响应时，根据缆索系统温度变化与结构响应之间的控制方程反求缆索系统的结构参数，从而识别缆索系统的异常变化。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于温度变形的缆索系统异常识别方法，其特征在于：首先建立任意跨缆索系统温度变化与结构响应之间的控制方程，然后当已知缆索系统的特性和结构温度变化时，求出结构响应的解析公式，通过对比结构响应的计算值与实测值判断缆索系统是否存在异常；当已知结构温度变化和结构响应时，根据缆索系统温度变化与结构响应之间的控制方程反求缆索系统的结构参数，从而识别缆索系统的异常变化。
2.根据权利要求1所述的基于温度变形的缆索系统异常识别方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)建立任意跨缆索系统温度变化与结构响应之间的控制方程；
(2)当已知缆索系统的特性和结构温度变化时，求出结构响应的解析公式，通过对比结构响应的计算值与实测值判断缆索系统是否存在异常；
(3)当已知结构温度变化和结构响应时，根据缆索系统温度变化与结构响应之间的控制方程反求缆索系统的结构参数，从而识别缆索系统的异常变化。
3.根据权利要求2所述的基于温度变形的缆索系统异常识别方法，其特征在于：所述步骤(1)中任意跨缆索系统温度变化与结构响应之间的控制方程为：
其中：
是控制方程的系数矩阵，其元素只与缆索系统的固有参数有关，与温度变化无关；
是缆索系统的输入，与温度变化有关；
是缆索系统的输出，对应于缆索系统的变形；
具体各个参数的含义如下：
u(u≥1)表示缆索系统的跨数，
0u×u是u×u的零矩阵，
0u×1是u×1的零向量，
Iu是u×u的单位矩阵，
Pu×u是对角矩阵，记为：
Pu×u＝diag([P1,P2,…,Pu])
其中每一个元素参数αi、ni分别是第i跨缆索的弦线倾角和垂跨比，i＝1,2,…,u；αi以相对水平线逆时针转动为正，ni＝fi/li，其中fi、li分别是第i跨缆索的垂度和跨距；
对角矩阵Mu×u为：
Mu×u＝diag([M1,M2,…,Mu])
其中每一个元素参数cni、cli、cαi分别是：
对角矩阵Eu×u为：
Eu×u＝diag([E1,E2,…,Eu])
其中每一个元素参数H0、EC、Ai分别是缆索的初始水平拉力、缆索的弹性模量和第i跨缆索的横截面积；
对角矩阵Uu×u为
对角矩阵Vu×u为：
矩阵Ku×u为：
其中(K)ij表示矩阵Ku×u中第i行、第j列的元素，i和j均取1和u之间的整数；κi＝kPi/H0，kPi是第i个中间支撑的抗弯刚度，由于u跨缆索系统共有u-1个中间支撑和2个端部固定支撑，所以κi和kPi分别有u-1个；
矩阵Ju×u为：
向量δFu×1为：
δFu×1＝[δf1,δf2,…,δfu]T
其中每一个元素δfi是第i跨缆索的垂度变化；
向量δLu×1为：
δLu×1＝[δl1,δl2,…,δlu]T
其中每一个元素δli是第i跨缆索的跨距变化；
向量δHu×1为：
其中每一个元素δHi/H0表示第i跨缆索拉力的水平分量Hi的相对变化，δHi表示第i跨缆索水平拉力的变化；
向量Qu×1为：
Qu×1＝[Q1,Q2,…,Qu]T...
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