[发明专利]广义位移角度监测受损索载荷递进式识别方法

说明书

技术领域

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，本方法将该类结构表述为“索结构”，并将索结构的所有承载索、承载缆，及所有仅承受轴向拉伸或轴向压缩载荷的杆件（又称为二力杆件），为方便起见统一称为“索系统”，本方法中用“支承索”这一名词指称承载索、承载缆及仅承受轴向拉伸或轴向压缩载荷的杆件，有时简称为“索”，所以在后面使用“索”这个字的时候，对桁架结构实际就是指二力杆件。在结构服役过程中，对支承索或索系统的健康状态的正确识别关系到整个索结构的安全。在环境温度发生变化时，索结构的温度一般也会随着发生变化，在索结构温度发生变化时，索结构支座可能发生广义位移，索结构承受的载荷也可能发生变化，同时索结构的健康状态也可能在发生变化，在这种复杂条件下，本方法基于角度监测（本方法将被监测的角度称为“被监测量”）来识别受损索和索结构承受的载荷的变化量，属工程结构健康监测领域。

背景技术

剔除载荷变化、索结构支座广义位移和结构温度变化对索结构健康状态识别结果的影响，从而准确地识别结构的健康状态的变化，是目前迫切需要解决的问题；同样的，剔除结构温度变化、索结构支座广义位移和结构健康状态变化对结构承受的载荷的变化量的识别结果的影响，对结构安全同样具有重要意义，本方法公开了解决这两个问题的一种有效方法。

支承索受损对索结构安全是一项重大威胁，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是一种极具潜力的方法。

当索结构承受的载荷出现变化时、或索结构支座广义位移、或索结构的温度发生变化时、或索系统的健康状态发生变化（例如发生损伤）时、或者四种情况同时发生时，会引起索结构的可测量参数的变化，例如会引起索力的变化，会影响索结构的变形或应变，会影响索结构的形状或空间坐标，会引起过索结构的每一点的任意假想直线的角度坐标的变化（例如结构表面任意一点的切平面中的任意一根过该点的直线的角度坐标的变化，或者结构表面任意一点的法线的角度坐标的变化），所有的这些变化都包含了索系统的健康状态信息，也包含了载荷的变化量信息，也就是说可以利用索结构的可测量参数来识别受损索和载荷的变化量。

在支座有广义位移时，目前已公开的技术、方法中，有些仅仅能够在其它所有条件不变时（仅仅只有结构承受的载荷发生变化）识别结构承受载荷的变化，有些仅仅能够在其它所有条件不变时（仅仅只有结构健康状态发生变化）识别结构健康状态的变化，有些仅仅能够在其它所有条件不变时（仅仅只有结构温度和结构健康状态发生变化）识别结构（环境）温度和结构健康状态的变化，目前还没有一种公开的、有效的方法能够同时识别结构承受载荷、结构（环境）温度和结构健康状态的变化，或者说在结构所承受的载荷和结构（环境）温度同时变化时，还没有有效的方法能够识别结构健康状态的变化，而结构承受的载荷和结构（环境）温度是常常变化的，所以如何在结构承受的载荷和结构（环境）温度变化时，剔除载荷变化和结构温度变化对索结构健康状态识别结果的影响，从而准确地识别结构的健康状态的变化，是目前迫切需要解决的问题，本方法公开了一种方法，在支座有广义位移时，可以在索结构承受的载荷和结构（环境）温度发生变化时，剔除支座广义位移、载荷变化和结构温度变化对索结构健康状态识别结果的影响，基于被监测量监测来识别受损索，对索结构的安全具有重要的价值。

同样的，在目前公开的方法中，还没有出现能够剔除支座广义位移、结构温度变化和支承索健康状态影响的、从而实现载荷变化程度的正确识别的方法，而对结构来说，载荷变化的识别也是非常重要的。本方法在识别出受损索的同时，还能同时识别出载荷的变化，即本方法能够剔除支座广义位移、结构温度变化和支承索健康状态变化的影响，实现载荷变化程度的正确识别。

也就是说，本方法实现了已有方法不可能具备的两种功能。

发明内容

技术问题：本方法公开了一种方法，实现了已有方法不可能具备的两种功能，分别是，一、在支座有广义位移时，在结构承受的载荷和结构（环境）温度变化时，能够剔除支座广义位移、载荷变化和结构温度变化对索结构健康状态识别结果的影响，从而准确地识别出支承索的健康状态；二、本方法在识别出受损索的同时，还能同时识别出载荷的变化，即本方法能够剔除支座广义位移、结构温度变化和支承索健康状态变化的影响，实现载荷变化程度的正确识别。