支座广义位移时空间坐标监测的索系统的递进式健康监测方法技术方案

支座广义位移时空间坐标监测的索系统的递进式健康监测方法基于空间坐标监测、通过监测结构支座广义坐标来决定是否需要再次更新结构的力学计算基准模型，考虑到了被监测量的当前数值向量同被监测量的初始数值向量、单位损伤被监测量变化矩阵和当前名义损伤向量间的线性关系是近似的，为克服此缺陷，本发明专利技术给出了使用线性关系分段逼近非线性关系的方法，将大区间分割成连续的一个个小区间，在每一个小区间内上述线性关系都是足够准确的，在每一个小区间内可以利用多目标优化算法等合适的算法算出当前索损伤向量的非劣解，据此可以比较准确地确定受损索的位置及其损伤程度。

【技术实现步骤摘要】

斜拉桥、悬索桥、桁架结构等结构有一个共同点，就是它们有许多承受拉伸载荷的部件，如斜拉索、主缆、吊索、拉杆等等，该类结构的共同点是以索、缆或仅承受拉伸载荷的杆件为支承部件，为方便起见本专利技术将该类结构表述为“索结构”。在有支座广义位移(例如支座广义位移指支座沿χ、γ、ζ轴的线位移及支座绕x、Y、z轴的角位移；对应于支座广义位移，支座广义坐标指支座关于X、Y、Z轴的坐标及支座关于X、Y、Z轴的角坐标)时，本专利技术公开了一种递进式方法、基于空间坐标监测来识别索结构的支承系统(指所有承载索、及所有起支承作用的仅承受拉伸载荷的杆件，为方便起见，本专利将该类结构的全部支承部件统一称为“索系统”，但实际上索系统不仅仅指支承索，也包括仅承受拉伸载荷的杆件)中的受损索(对桁架结构就是指受损的仅承受拉伸载荷的杆件)的方法，属工程结构健康监测领域。
技术介绍
索系统通常是索结构的关键组成部分，它的失效常常带来整个结构的失效，基于结构健康监测技术来识别索结构的索系统中的受损索(如前所述也指仅承受拉伸载荷的杆件)是一种极具潜力的方法。索系统的健康状态发生变化后，会引起结构的可测量参数的变化，例如索结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种支座广义位移时空间坐标监测的索系统的递进式健康监测方法，其特征是该方法包括：ａ．设共有Ｎ根索，首先确定索的编号规则，按此规则将索结构中所有的索编号，该编号在后续步骤中将用于生成向量和矩阵；ｂ．确定指定的将被监测空间坐标的被测量点，给所有指定点编号；确定过每一测量点的将被监测的空间坐标分量，给所有被测量空间坐标分量编号；上述编号在后续步骤中将用于生成向量和矩阵；“结构的全部被监测的空间坐标数据”由上述所有被测量空间坐标分量组成；为方便起见，在本专利技术中将“结构的被监测的空间坐标数据”称为“被监测量”；测量点的数量不得小于索的数量；所有被测量空间坐标分量的数量之和不得小于索的数量；ｃ．利...

【技术特征摘要】
1. 一种支座广义位移时空间坐标监测的索系统的递进式健康监测方法，其特征是该方法包括a.设共有N根索，首先确定索的编号规则，按此规则将索结构中所有的索编号，该编号在后续步骤中将用于生成向量和矩阵；b.确定指定的将被监测空间坐标的被测量点，给所有指定点编号；确定过每一测量点的将被监测的空间坐标分量，给所有被测量空间坐标分量编号；上述编号在后续步骤中将用于生成向量和矩阵；“结构的全部被监测的空间坐标数据”由上述所有被测量空间坐标分量组成；为方便起见，在本发明中将“结构的被监测的空间坐标数据”称为“被监测量”；测量点的数量不得小于索的数量；所有被测量空间坐标分量的数量之和不得小于索的数量；c.利用索的无损检测数据等能够表达索的健康状态的数据建立索系统初始损伤向量 d1。；如果没有索的无损检测数据及其他能够表达索的健康状态的数据时，或者可以认为结构初始状态为无损伤状态时，向量d1。的各元素数值取0 ；本步中Cl10的上标1表示第一次循环，关于循环次数的表示方法在步骤f中具体说明；d.在建立索系统初始损伤向量Cl10的同时，直接测量计算得到索结构的所有指定的被监测量，组成“被监测量的初始数值向量C1。” ；本步中C1。的上标1表示第一次循环，关于循环次数的表示方法在步骤f中具体说明；e.在建立索系统初始损伤向量d1。和被监测量的初始数值向量C1。的同时，实测得到索结构的所有索的初始索力数据，实测得到索结构的初始几何数据；f.建立索结构的初始力学计算基准模型A。，建立初始索结构支座广义坐标向量U。，建立第一次循环开始时需要的索结构的力学计算基准模型A1 ；本步中A1的上标1表示第一次循环；依据索结构竣工之时的索结构的实测数据，该实测数据包括索结构形状数据、索力数据、拉杆拉力数据、索结构支座广义坐标数据、索结构模态数据等实测数据，索的无损检测数据等能够表达索的健康状态的数据，依据设计图和竣工图，利用力学方法建立索结构的初始力学计算基准模型A。；如果没有索结构竣工之时的结构的实测数据，那么就在建立健康监测系统前对该索结构进行实测，同样得到索结构的实测数据，根据此数据和索结构的设计图、竣工图，同样利用力学方法建立索结构的初始力学计算基准模型A。；不论用何种方法获得A。，基于A。计算得到的索结构计算数据必须非常接近其实测数据，其间的差异不得大于5% ；对应于A。的索结构支座广义坐标数据组成初始索结构支座广义坐标向量U0 ；A。 和U0是不变的，只在第一次循环开始时建立；第i次循环开始时建立的索结构的力学计算基准模型记为Ai,其中i表示循环次数；本发明的申请书中字母i除了明显地表示步骤编号的地方外，字母i仅表示循环次数，即第i次循环；因此第一次循环开始时建立的索结构的力学计算基准模型记为A1，本发明中A1就等于A。；为叙述方便，命名“索结构当前力学计算基准模型A。”，在每一次循环中Ati0根据需要会不断更新，每一次循环开始时，Ati0等于Ai ； 同样为叙述方便，命名“索结构实测支座广义坐标向量U”，在每一次循环中，不断实测获得索结构支座广义坐标当前数据，所有索结构支座广义坐标当前数据组成当前索结构实测支座广义坐标向量U，向量Uti的元素与向量U。相同位置的元素表示相同支座的相同方向的广义坐标；为叙述方便起见，对于第i次循环，将上一次更新Ati0时的索结构支座广义坐标当前数据记为当前索结构支座广义坐标向量U。；第一次循环开始时，Atl0等于A1，Utl0等于U。；支座广义坐标包括线量和角量两种；g.实测获得索结构支座广义坐标当前数据，所有索结构支座广义坐标当前数据组成当前索结构实测支座广义坐标向量U，根据当前索结构实测支座广义坐标向量U，在必要时更新索结构当前力学计算基准模型A。和当前索结构支座广义坐标向量U。；h.在索结构当前力学计算基准模型A。的基础上进行若干次力学计算，通过计算获得索结构单位损伤被监测量变化矩阵ACi名义单位损伤向量Diu ；i.实测得到索结构的所有指定被监测量的当前实测数值，组成“被监测量的当前数值向量C1”。给本步及本步之前出现的所有向量的元素编号时，应使用同一编号规则，这样可以保证本步及本步之前出现的各向量的、编号相同的元素，表示同一被监测量的、对应于该元素所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩玉林，吴志友，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
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