[發(fā)明專利]有支座沉降時(shí)的基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的索系統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010127265.X
• 申請(qǐng)日: 2010-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101788399A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓玉林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M19/00
• 分類號(hào): G01M19/00;G01B21/32;G01N19/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

在有支座沉降時(shí)，本發(fā)明基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)來(lái)識(shí)別索結(jié)構(gòu)的支承系統(tǒng)(指所有承載索、及所有起支承作用的僅承受拉伸載荷的桿件，為方便起見(jiàn)，本專利將該類結(jié)構(gòu)的全部支承部件統(tǒng)一稱為“索系統(tǒng)”，但實(shí)際上索系統(tǒng)不僅僅指支承索，也包括僅承受拉伸載荷的桿件)中的受損索(對(duì)桁架結(jié)構(gòu)就是指受損的僅承受拉伸載荷的桿件)，屬工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

斜拉橋、懸索橋、桁架結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同點(diǎn)，就是它們有許多承受拉伸載荷的部件，如斜拉索、主纜、吊索、拉桿等等，該類結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)是以索、纜或僅承受拉伸載荷的桿件為支承部件，為方便起見(jiàn)本發(fā)明將該類結(jié)構(gòu)表述為“索結(jié)構(gòu)”。

索系統(tǒng)通常是索結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，它的失效常常帶來(lái)整個(gè)結(jié)構(gòu)的失效，基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)識(shí)別索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)中的受損索(如前所述也指僅承受拉伸載荷的桿件)是一種極具潛力的方法。索系統(tǒng)的健康狀態(tài)發(fā)生變化后，會(huì)引起結(jié)構(gòu)的可測(cè)量參數(shù)的變化，例如索結(jié)構(gòu)的變形或應(yīng)變會(huì)發(fā)生變化，實(shí)際上應(yīng)變的變化包含了索系統(tǒng)的健康狀態(tài)信息，也就是說(shuō)可以利用結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)判斷結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，可以基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)(本發(fā)明將被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變稱為“被監(jiān)測(cè)量”，后面提到“被監(jiān)測(cè)量”就是指被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變)來(lái)識(shí)別受損索，被監(jiān)測(cè)量除了受索系統(tǒng)健康狀態(tài)的影響外，還會(huì)受索結(jié)構(gòu)支座沉降(常常會(huì)發(fā)生)的影響，目前還沒(méi)有一種公開(kāi)的、有效的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法解決了此問(wèn)題。

在有支座沉降時(shí)，為了能對(duì)索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)有可靠的監(jiān)測(cè)和判斷，必須有一個(gè)能夠合理有效的建立索結(jié)構(gòu)的變形或應(yīng)變的變化同索系統(tǒng)中所有索的健康狀況間的關(guān)系的方法，基于該方法建立的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以給出更可信的索系統(tǒng)的健康評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種有支座沉降時(shí)的基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的索系統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)方法，在索結(jié)構(gòu)支座有沉降時(shí)，針對(duì)索結(jié)構(gòu)中索系統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)問(wèn)題，公開(kāi)了一種基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的、能夠合理有效地監(jiān)測(cè)索結(jié)構(gòu)中索系統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明由三大部分組成。分別是建立索系統(tǒng)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)索結(jié)構(gòu)的應(yīng)變(或變形)及實(shí)測(cè)索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)的索系統(tǒng)健康狀態(tài)評(píng)估方法、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：建立用于索系統(tǒng)健康監(jiān)測(cè)的知識(shí)庫(kù)和參量的方法。具體如下：

1.建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A_o(例如有限元基準(zhǔn)模型)和當(dāng)前力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A^t_o(例如有限元基準(zhǔn)模型)的方法。在本發(fā)明中A_o是不變的。A^t_o是不斷更新的。建立A_o、建立和更新A^t_o的方法如下。

建立A_o時(shí)，根據(jù)索結(jié)構(gòu)完工之時(shí)的索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(包括索結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、拉桿拉力數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的橋型數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù)、索的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù))和設(shè)計(jì)圖、竣工圖，利用力學(xué)方法(例如有限元法)建立A_o；如果沒(méi)有索結(jié)構(gòu)完工之時(shí)的結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，那么就在建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)測(cè)，得到索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(包括索結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、拉桿拉力數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的橋型數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù)、索的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù))，根據(jù)此數(shù)據(jù)和索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖，利用力學(xué)方法(例如有限元法)建立A_o。不論用何種方法獲得A_o，基于A_o計(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)(對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的橋型數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù))必須非常接近其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，誤差一般不得大于5％。這樣可保證利用A_o計(jì)算所得的模擬情況下的應(yīng)變計(jì)算數(shù)據(jù)、索力計(jì)算數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)形狀計(jì)算數(shù)據(jù)和位移計(jì)算數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)角度數(shù)據(jù)等，可靠地接近所模擬情況真實(shí)發(fā)生時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)應(yīng)于A_o的索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)組成初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)向量U_o。