[發明專利]一種基于角度監測的索結構健康監測方法

有效

• 申請號: 201010140079.X
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN101793630A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 韓玉林;王芳
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00;G01B21/22;G01N19/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明基于結構健康監測技術，基于角度監測來識別支座位移、識別索結構的索系統中的受損索、識別需調整索力的支承索，并給出具體的索長調整量，屬工程結構健康監測領域。

背景技術

支座位移對索結構安全是一項重大威脅，同樣的，索系統的損傷和松弛也將對結構的安全造成不良影響，嚴重時將會引起結構的失效，因此準確及時地識別支座位移、受損索和松弛索(即需調整索力的支承索)是非常必要的。

索結構出現支座位移、受損索和松弛索后會引起結構的可測量參數的變化，例如會引起過索結構的每一點的任意假想直線的角度坐標的變化(例如結構表面任意一點的切平面中的任意一根過該點的直線的角度坐標的變化，或者結構表面任意一點的法線的角度坐標的變化)，實際上結構角度的變化包含了索結構的健康狀態信息，也就是說可以利用結構角度數據判斷結構的健康狀態，可以基于角度監測(本發明將被監測的角度稱為“被監測量”，后面提到“被監測量”就是指被監測的角度)來識別支座位移、受損索和松弛索。

發明內容

技術問題：本發明公開了一種基于角度監測的索結構健康監測方法，能夠合理有效地識別支座位移、受損索和松弛索的健康監測。

技術方案：斜拉橋、懸索橋、桁架結構等結構有一個共同點，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，該類結構的共同點是以索、纜或僅承受拉伸載荷的桿件為支承部件，為方便起見本發明將該類結構表述為“索結構”。在索結構的服役過程中，索結構的支承系統(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，本專利將該類結構的全部支承部件統一稱為“索系統”，但實際上索系統不僅僅指支承索，也包括僅承受拉伸載荷的桿件)會受損，同時索結構的支座也可能出現位移，這些變化對索結構的安全是一種威脅，依據支承索的索力變化的原因，可將支承索的索力變化分為三種情況：一是支承索受到了損傷，例如支承索出現了局部裂紋和銹蝕等等；二是支承索并無損傷，但索力也發生了變化，出現這種變化的主要原因之一是支承索自由狀態(此時索張力也稱索力為0)下的索長度(稱為自由長度，本發明專指支承索兩支承端點間的那段索的自由長度)發生了變化；三是支承索并無損傷，但索結構支座有了位移(其中在重力方向的分量就被稱為沉降)，也會引起結構內力的變化，當然也就會引起索力的變化。為了方便，本發明將自由長度發生變化的支承索統稱為松弛索。

本發明由兩大部分組成。分別是：一、建立用于識別支座位移、受損索和松弛索的健康監測系統所需的知識庫和參量的方法、基于知識庫(含參量)、基于被監測量等量的監測的、識別索結構的支座位移、受損索和松弛索的方法。二、健康監測系統的軟件和硬件部分。

設索的數量和支座位移分量的數量之和為N。為敘述方便起見，本發明統一稱被評估的索和支座位移為“被評估對象”，給被評估對象連續編號，本發明用用變量i表示這一編號，i＝1，2，3，...，N，因此可以說有N個被評估對象。

本發明的第一部分：建立用于識別索結構支座位移、受損索和松弛索的健康監測系統所需的知識庫和參量的方法、基于知識庫(含參量)、基于實測索結構支座坐標的、基于被監測量等量的監測的、識別索結構的支座位移、受損索和松弛索的方法。可按如下方法進行，以獲得更準確的索結構的健康狀態評估。

第一步：首先建立索結構初始健康狀態向量d_o、建立索結構的初始力學計算基準模型A_o(例如有限元基準模型，在本發明中A_o是不變的)。

索結構“初始健康狀態向量記為d_o”(如式(1)所示)，用d_o表示索結構(用索結構的初始力學計算基準模型A_o表示)的健康狀態。

d_o＝[d_o1?d_o2?…d_oi…d_oN]^T????(1)