[发明专利]基于混合监测的索结构中索系统的健康监测方法

摘要

基于混合监测的索结构的索系统的健康监测方法在结构的力学计算基准模型的基础上进行若干次力学计算，计算次数等于索的数量。每次计算时假设只有一根索有单位损伤，每次计算得到一个被监测量的计算当前数值向量(后文各处省略“被监测量的”五字)；每个计算当前数值向量减去初始数值向量，获得一个数值变化向量；所有的数值变化向量组成单位损伤被监测量数值变化矩阵。依据计算当前数值向量同初始数值向量、单位损伤被监测量数值变化矩阵、单位损伤标量和当前索损伤向量(由所有索当前损伤量组成)间存在的近似线性关系，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。

主权项

1.一种基于混合监测的索结构中索系统的健康监测方法，其特征在于该方法包括：a.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索力的索，给这些索编号；确定指定的将被监测应变的结构上的点，给这些点编号，确定被监测应变的点的将被监测的应变方向，并编号；确定指定的将被监测角度坐标的点，将会监测过这些指定点的一些指定直线的角度坐标的变化，给所有指定点编号，确定过这些测量点的被测量直线，给所有指定的被测量直线编号，确定每一被测量直线的被测量的角度坐标分量，给所有被测量的角度坐标分量编号；确定指定的将被监测空间坐标的点，将会监测这些指定点的空间坐标，给所有指定点编号，确定被监测点的被监测的坐标分量，并编号；上述编号在后续步骤中将用于生成向量和矩阵，上述所有的被监测量的个数之和一般不得小于索的数量；c.在索结构无损伤条件或可认为无损伤条件下，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C_o；d.在索结构无损伤条件或可认为无损伤条件下，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；e.根据索结构的设计图、竣工图和索结构的上述实测数据，建立索结构的力学计算模型，基于该模型计算所得的计算数据同上述实测数据越接近越好，其间的差异不得大于5％，此时该模型被称为结构的力学计算基准模型；f.在力学计算基准模型的基础上进行若干次力学计算，通过计算获得单位损伤被监测量数值变化矩阵⊿C；g.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C；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、对应于该元素所属向量所定义的相关信息；h.定义索系统当前损伤向量d，当前损伤向量的元素个数等于索的数量，当前损伤向量的元素和索之间是一一对应关系，当前损伤向量的元素数值代表对应索的损伤程度或健康状态；i.依据被监测量的当前数值向量C同被监测量的初始数值向量C_o、单位损伤被监测量数值变化矩阵⊿C、单位损伤标量D_u和当前损伤向量d间存在的近似线性关系，该近似线性关系可表达为式1，式1中除d外的其它量均为已知，求解式1就可以算出当前损伤向量d；式1j.当前损伤向量d的元素数值代表对应索的损伤程度，根据当前损伤向量就能确定有哪些索受损及其损伤程度，即实现了索结构中索系统的健康监测；若当前索损伤向量的某一元素的数值为0，表示该元素所对应的索是完好的，没有损伤的；若其数值为100％，则表示该元素所对应的索已经完全丧失承载能力；若其数值介于0和100％之间，则表示该索丧失了相应比例的承载能力。