[发明专利]基于混合监测来识别需调整索力的支承索的方法

摘要

基于混合监测来识别需调整索力的支承索的方法在结构的力学计算基准模型的基础上做若干次力学计算，计算次数等于索的数量。每次计算假设只有一根索有单位损伤并得到一个被监测量计算当前向量(后文省略“被监测量”四字)；每个计算当前向量减去初始向量，获得一个变化向量；所有的变化向量组成虚拟单位损伤被监测量变化矩阵。依据当前向量同初始向量、虚拟单位损伤被监测量变化矩阵和当前虚拟损伤向量间的近似线性关系，可用多目标优化等算法算出当前虚拟损伤向量的非劣解，据此可识别出虚拟受损索，使用无损检测等方法从中鉴别出真实受损索后，剩下的虚拟受损索就是需调整索力的索，依据松弛程度同虚拟损伤程度间的关系就可确定需调整的索长。

主权项

1.一种基于对多类参量的混合监测来识别需调整索力的支承索的方法，其特征在于所述方法包括：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.确定混合监测时指定的将被监测索力的支承索，设索系统中共有N根索，结构的被监测的索力数据由结构上M₁个指定索的M₁个索力数据来描述，结构索力的变化就是所有指定索的索力的变化。每次共有M₁个索力测量值或计算值来表征结构的索力信息。M₁是一个不小于0的整数。c.确定混合监测时指定的将被监测应变的被测量点，结构的被监测的应变数据可由结构上K₂个指定点的、及每个指定点的L₂个指定方向的应变来描述，结构应变数据的变化就是K₂个指定点的所有被测应变的变化。每次共有M₂个应变测量值或计算值来表征结构应变，M₂为K₂和L₂之积。M₂是一个不小于0的整数。d.确定混合监测时指定的将被监测角度的被测量点，结构的被监测的角度数据由结构上K₃个指定点的、过每个指定点的L₃个指定直线的、每个指定直线的H₃个角度坐标分量来描述，结构角度的变化就是所有指定点的、所有指定直线的、所有指定的角度坐标分量的变化。每次共有M₃个角度坐标分量测量值或计算值来表征结构的角度信息，M₃为K₃、L₃和H₃之积。M₃是一个不小于0的整数。e.确定混合监测时指定的将被监测的形状数据，结构的被监测的形状数据由结构上K₄个指定点的、及每个指定点的L₄个指定方向的空间坐标来描述，结构形状数据的变化就是K₄个指定点的所有坐标分量的变化。每次共有M₄个坐标测量值或计算值来表征结构形状，M₄为K₄和L₄之积。M₄是一个不小于0的整数。f.综合上述混合监测的被监测量，整个结构共有M个被监测量，M为M₁、M₂、M₃和M₄之和，定义参量K，K为M₁、K₂、K₃和K₄之和，K和M不得小于索的数量N。由于M个被监测量是不同类型的，所以本发明称为“基于混合监测来识别需调整索力的支承索的方法”。为方便起见，在本发明中将本步所列出的“混合监测时结构的被监测的所有参量”简称为“被监测量”。g.在支承索无松弛、无损伤条件或可认为无松弛、无损伤条件下，直接测量计算得到索结构的所有支承索的初始索力，组成初始索力向量F_o；同时，依据结构设计数据、竣工数据得到所有索的初始自由长度，组成支承索初始自由长度向量l_o；同时，直接测量计算得到索结构的所有被监测量的初始数值，组成被监测量初始向量C_o；同时，实测得到索结构的初始几何数据；h.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。i.在力学计算基准模型的基础上进行若干次力学计算，通过计算获得虚拟单位损伤被监测量变化矩阵ΔC；j.实测得到索结构的所有支承索的当前索力，组成当前索力向量F；同时，实测得到所有被监测量，组成被监测量当前向量C；同时，实测得到每一个支承索两支承端点的水平距离；k.定义索系统当前虚拟损伤向量d，当前虚拟损伤向量的元素个数等于索的数量，当前虚拟损伤向量的元素和索之间是一一对应关系，当前虚拟损伤向量的元素数值代表对应索的虚拟损伤程度或健康状态；l.依据被监测量当前向量C同被监测量初始向量C_o、虚拟单位损伤被监测量变化矩阵ΔC、虚拟单位损伤标量D_u和当前虚拟损伤向量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就可以算出当前虚拟损伤向量d。当前虚拟损伤向量d中数值不为0的元素对应的支承索就是可能的松弛索或可能的受损索，其数值反应了松弛或损伤的程度；C=Co+1DuΔC·d]]>式1m.从可能的松弛索和受损索中鉴别出受损索，剩下的就是松弛索。n.通过将松弛索同受损索进行力学等效来计算松弛索的松弛程度，等效的力学条件是：一、两等效的索的无松弛和无损伤时的初始自由长度、几何特性参数、密度及材料的力学特性参数相同；二、松弛或损伤后，两等效的松弛索和损伤索的索力和变形后的总长相同。满足上述两个等效条件时，这样的两根支承索在结构中的力学功能就是完全相同的，即如果用等效的受损索代替松弛索后，索结构不会发生任何变化。依据前述力学等效条件求得那些被判定为松弛索的松弛程度，松弛程度就是支承索自由长度的改变量，也就是确定了那些需调整索力的支承索的索长调整量。这样就实现了包含了松弛识别和损伤识别的索结构的索系统的健康监测。