[發(fā)明專(zhuān)利]基于索力監(jiān)測(cè)來(lái)識(shí)別需調(diào)整索力的支承索的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910032742.1
• 申請(qǐng)日: 2009-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101587026A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓玉林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M19/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M19/00;G01N19/00;G01L1/00;G01B21/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明基于索力監(jiān)測(cè)來(lái)識(shí)別索支承結(jié)構(gòu)(特別是大型索結(jié)構(gòu)，例如大型斜拉橋、 懸索橋)的索系統(tǒng)(指所有支承索)中的需調(diào)整索力的支承索，并給出具體的索長(zhǎng) 調(diào)整量，屬工程結(jié)構(gòu)安全領(lǐng)域。

背景技術(shù)

索系統(tǒng)通常是索結(jié)構(gòu)(特別是大型索結(jié)構(gòu)，例如大型斜拉橋、懸索橋)的關(guān)鍵 組成部分，由于松弛等原因，新結(jié)構(gòu)竣工一段時(shí)間后支承索的索力通常會(huì)發(fā)生變化， 結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期服役后其支承索的松弛也會(huì)引起支承索索力的變化，這些變化都將引起結(jié) 構(gòu)內(nèi)力的變化，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全造成不良影響，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)引起結(jié)構(gòu)的失效，因此準(zhǔn) 確及時(shí)地識(shí)別需調(diào)整索力的支承索是非常必要的。

基于索力監(jiān)測(cè)來(lái)識(shí)別需調(diào)整索力的索是一種常用的方法，然而索力有變化的索 不一定就是需調(diào)整的索，索力沒(méi)有變化的索也不一定就不需要調(diào)整。這是由于每一 根特定索的索力除了受其自身特性的變化的影響外，還受其它索的變化的影響，因 此在調(diào)整索力之前，必須對(duì)需調(diào)整索力的索有可靠的識(shí)別和判斷，這樣就必須有一 個(gè)能夠合理有效的建立每一根索的索力變化同所有索的特征參數(shù)間的關(guān)系的方法， 基于該方法建立的需調(diào)整索力的支承索的識(shí)別結(jié)果才會(huì)更可信。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種基于索力監(jiān)測(cè)來(lái)識(shí)別需調(diào)整索力的支承索 的方法，針對(duì)索結(jié)構(gòu)中索系統(tǒng)中的、需調(diào)整索力的支承索的識(shí)別問(wèn)題，公開(kāi)了一種

基于索力監(jiān)測(cè)的、能夠合理有效地識(shí)別需調(diào)整索力的支承索的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè) 方法。

技術(shù)方案：依據(jù)支承索的索力變化的原因，可將支承索的索力變化分為兩種情 況：一是支承索受到了損傷，例如支承索出現(xiàn)了局部裂紋和銹蝕等等；二是支承索 并無(wú)損傷，但索力也發(fā)生了變化，出現(xiàn)這種變化的主要原因之一是支承索自由狀態(tài) (此時(shí)索張力也稱(chēng)索力為0)下的索長(zhǎng)度(稱(chēng)為自由長(zhǎng)度，本發(fā)明專(zhuān)指支承索兩支 承端點(diǎn)間的那段索的自由長(zhǎng)度)發(fā)生了變化。本發(fā)明的主要目的之一就是要識(shí)別出 自由長(zhǎng)度發(fā)生了變化的支承索，并識(shí)別出它們的自由長(zhǎng)度的改變量，此改變量為該 索的索力調(diào)整提供了直接依據(jù)。支承索自由長(zhǎng)度發(fā)生變化的原因不是單一的，為了 方便，本發(fā)明將自由長(zhǎng)度發(fā)生變化的支承索統(tǒng)稱(chēng)為松弛索。

本發(fā)明由三大部分組成。分別是建立用于識(shí)別索系統(tǒng)中的、需調(diào)整索力的支承 索的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的知識(shí)庫(kù)和參量的方法、基于知識(shí)庫(kù)(含參量)和實(shí)測(cè)索力 的索結(jié)構(gòu)的需調(diào)整索力的支承索的識(shí)別方法、用于識(shí)別索系統(tǒng)的需調(diào)整索力的支承 索的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件和硬件部分。

本發(fā)明的第一部分：建立用于識(shí)別索系統(tǒng)中的、需調(diào)整索力的支承索的健康監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)所需的知識(shí)庫(kù)和參量的方法?？煞譃槿缦氯齻€(gè)步驟：

1.建立索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型(例如基準(zhǔn)有限元模型)。根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè) 計(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(包括結(jié)構(gòu)角度數(shù)據(jù)、形狀數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、結(jié) 構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的角度數(shù)據(jù)、橋型數(shù)據(jù)、索力 數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù))，利用力學(xué)方法(例如有限元法)建立該結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn) 模型(例如基準(zhǔn)有限元模型)，基于該計(jì)算基準(zhǔn)模型計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)(對(duì)斜 拉橋、懸索橋而言是橋的角度數(shù)據(jù)、橋型數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù)等)必須 非常接近其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，誤差一般不得大于5％。這樣可保證在此計(jì)算基準(zhǔn)模型上計(jì)算 所得的模擬情況下的索力計(jì)算數(shù)據(jù)、角度計(jì)算數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)形狀計(jì)算數(shù)據(jù)等，可靠地 接近模擬情況真實(shí)發(fā)生時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

設(shè)索系統(tǒng)中共有N根支承索，結(jié)構(gòu)索力數(shù)據(jù)由N根支承索的索力來(lái)描述?？捎? 向量C_o表示索結(jié)構(gòu)中所有支承索的初始索力向量(定義見(jiàn)式(1))。因在上述條件 下，基于索結(jié)構(gòu)的計(jì)算基準(zhǔn)模型計(jì)算所得的初始索力可靠地接近于初始索力的實(shí)測(cè) 數(shù)據(jù)，在后面的敘述中，將用同一符號(hào)來(lái)表示該計(jì)算值和實(shí)測(cè)值。

C_o＝[C_o1?C_o2···C_oi···C_oN]^T???(1)

式(1)中C_oi(i＝1，2，3，…….，N)是索結(jié)構(gòu)中第i根支承索的索力(假設(shè)此時(shí) 支承索無(wú)松弛無(wú)損傷)，該元素依據(jù)編號(hào)規(guī)則對(duì)應(yīng)于指定支承索的索力。T表示向量 的轉(zhuǎn)置(后同)。后文各向量中凡是下標(biāo)為i的元素，都表示第i根支承索的相關(guān)信息。