[发明专利]基于应变监测的索结构中索系统的递进式健康监测方法

说明书

技术领域

本发明基于对应变的监测，公开了一种识别索结构(特别是大型索结构，例如大型斜拉桥、悬索桥)的索系统(指所有承载索)中的受损索的递进式健康监测方法，属工程结构健康监测领域。

背景技术

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(特别是大型索结构，例如大型斜拉桥、悬索桥)的索系统中的受损索是一种极具潜力的方法。目前结构健康监测技术主要通过对索力的监测，根据索力的变化来识别受损索及其损伤程度。然而就单一索而言，其索力变化同其健康状况(损伤程度)有明确的、单调变化的关系，但是，当这根索是索结构(特别是大型索结构，例如大型斜拉桥、悬索桥)的索系统中的一根时，由于每一根特定索的索力变化不仅仅受它自身健康状况的影响，还受其它索健康状况的影响，因此观察每一根特定索的索力的变化时，即使在该索相同健康状况(相同损伤程度或无损伤)条件下，也会监测到其索力变化忽正忽负、忽大忽小的现象，这对受损索的识别是非常不利的。实际上，每一根索的健康状况除了会影响所有索的索力外，还会影响索结构的变形或应变，因此应变的变化包含了索系统的健康状态信息，也就是说可以利用结构应变数据判断结构的健康状态。

为了能对索结构的索系统的健康状态有可靠的监测和判断，应当有一个能够合理有效的建立索结构的应变的变化同索系统中所有索的健康状况间的关系的方法，基于该方法建立的健康监测系统可以给出可信的索系统的健康评估。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于应变监测的索结构中索系统的递进式健康监测方法，针对索结构(特别是大型索结构，例如大型斜拉桥、悬索桥)中索系统的健康监测问题，通过对索结构的应变进行监测，公开了一种递进式地建立和分析监测记录得到的应变数据同索系统的健康状态间关系的方法，进而能够合理有效地监测索结构的索系统的健康状态的方法。

技术方案：本发明由两大部分组成。分别是：一、建立索结构的索系统的健康监测系统所需的知识库和参量的方法，以及基于知识库(含参量)和实测信息的索系统的健康状态评估方法；二、健康监测系统的软件和硬件部分。

本发明的第一部分：建立索系统健康监测所需的知识库和参量的方法，以及基于知识库(含参量)和实测信息的索结构的索系统的健康状态评估方法。可按如下步骤依次循环往复地、递进式进行，以获得更准确的索系统的健康状态评估。

第一步：每一次循环开始时，首先需要建立或已建立本次循环开始时的索系统初始损伤向量d_oⁱ(i＝1，2，3，…)和结构的力学计算基准模型Aⁱ(例如有限元基准模型，i＝1，2，3，…)，上标i表示第i次循环。

第i次循环开始时需要的索系统初始损伤向量记为d_oⁱ(如式(1)所示)，用d_oⁱ表示该次循环开始时索结构(用力学计算基准模型Aⁱ表示)的索系统的健康状态。