[发明专利]一种基于温度变形的缆索系统异常识别方法

权利要求书

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：

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；

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，

0_u×u是u×u的零矩阵，

0_u×1是u×1的零向量，

I_u是u×u的单位矩阵，

P_u×u是对角矩阵，记为：

P_u×u＝diag([P₁,P₂,…,P_u])

其中每一个元素参数α_i、n_i分别是第i跨缆索的弦线倾角和垂跨比，i＝1,2,…,u；α_i以相对水平线逆时针转动为正，n_i＝f_i/l_i，其中f_i、l_i分别是第i跨缆索的垂度和跨距；

对角矩阵M_u×u为：

M_u×u＝diag([M₁,M₂,…,M_u])

其中每一个元素参数c_ni、c_li、c_αi分别是：

对角矩阵E_u×u为：

E_u×u＝diag([E₁,E₂,…,E_u])

其中每一个元素参数H₀、E_C、A_i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U_u×u为

对角矩阵V_u×u为：

矩阵K_u×u为：

其中(K)_ij表示矩阵K_u×u中第i行、第j列的元素，i和j均取1和u之间的整数；κ_i＝k_Pi/H₀，k_Pi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κ_i和k_Pi分别有u-1个；

矩阵J_u×u为：

向量δF_u×1为：

δF_u×1＝[δf₁,δf₂,…,δf_u]^T

其中每一个元素δf_i是第i跨缆索的垂度变化；

向量δL_u×1为：

δL_u×1＝[δl₁,δl₂,…,δl_u]^T

其中每一个元素δl_i是第i跨缆索的跨距变化；

向量δH_u×1为：

其中每一个元素δH_i/H₀表示第i跨缆索拉力的水平分量H_i的相对变化，δH_i表示第i跨缆索水平拉力的变化；

向量Q_u×1为：

Q_u×1＝[Q₁,Q₂,…,Q_u]^T

其中每一个元素Q_i为：

式中S_i为各跨主缆的长度，按下式计算，其中，i＝1,2,…,u：

h_Pi和h_P(i-1)分别是第i和(i-1)个支撑的高度，且两端的固定支撑的编号分别记为0和u，高度为0，即h_P0＝h_Pu＝0；θ_C、θ_P分别是缆索及其支撑的线膨胀系数，δT_C、δT_P分别是缆索及其支撑产生的均匀温度变化。