[發(fā)明專利]一種基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的索結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010140091.0
• 申請(qǐng)日: 2010-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN101793632A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓玉林;萬江
• 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;G06F17/10
• 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

本發(fā)明基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)，基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)來識(shí)別支座位移、識(shí)別索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)中的受損索、識(shí)別需調(diào)整索力的支承索，并給出具體的索長調(diào)整量，屬工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

支座位移對(duì)索結(jié)構(gòu)安全是一項(xiàng)重大威脅，同樣的，索系統(tǒng)的損傷和松弛也將對(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)別支座位移、受損索和松弛索(即需調(diào)整索力的支承索)是非常必要的。

索結(jié)構(gòu)出現(xiàn)支座位移、受損索和松弛索后會(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)變的變化包含了索結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)信息，也就是說可以利用結(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)來識(shí)別支座位移、受損索和松弛索。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明公開了一種基于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的索結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法，能夠合理有效地識(shí)別支座位移、受損索和松弛索的健康監(jiān)測(cè)。

技術(shù)方案：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，為方便起見本發(fā)明將該類結(jié)構(gòu)表述為“索結(jié)構(gòu)”。在索結(jié)構(gòu)的服役過程中，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，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)會(huì)受損，同時(shí)索結(jié)構(gòu)的支座也可能出現(xiàn)位移，這些變化對(duì)索結(jié)構(gòu)的安全是一種威脅，

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三種情況：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)索張力也稱索力為0)下的索長度(稱為自由長度，本發(fā)明專指支承索兩支承端點(diǎn)間的那段索的自由長度)發(fā)生了變化；三是支承索并無損傷，但索結(jié)構(gòu)支座有了位移(其中在重力方向的分量就被稱為沉降)，也會(huì)引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化，當(dāng)然也就會(huì)引起索力的變化。為了方便，本發(fā)明將自由長度發(fā)生變化的支承索統(tǒng)稱為松弛索。

本發(fā)明由兩大部分組成。分別是：一、建立用于識(shí)別支座位移、受損索和松弛索的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的知識(shí)庫和參量的方法、基于知識(shí)庫(含參量)、基于被監(jiān)測(cè)量等量的監(jiān)測(cè)的、識(shí)別索結(jié)構(gòu)的支座位移、受損索和松弛索的方法。二、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件和硬件部分。

設(shè)索的數(shù)量和支座位移分量的數(shù)量之和為N。為敘述方便起見，本發(fā)明統(tǒng)一稱被評(píng)估的索和支座位移為“被評(píng)估對(duì)象”，給被評(píng)估對(duì)象連續(xù)編號(hào)，本發(fā)明用用變量i表示這一編號(hào)，i＝1，2，3，....，N，因此可以說有N個(gè)被評(píng)估對(duì)象。

本發(fā)明的第一部分：建立用于識(shí)別索結(jié)構(gòu)支座位移、受損索和松弛索的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的知識(shí)庫和參量的方法、基于知識(shí)庫(含參量)、基于實(shí)測(cè)索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)的、基于被監(jiān)測(cè)量等量的監(jiān)測(cè)的、識(shí)別索結(jié)構(gòu)的支座位移、受損索和松弛索的方法。可按如下方法進(jìn)行，以獲得更準(zhǔn)確的索結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)評(píng)估。

第一步：首先建立索結(jié)構(gòu)初始健康狀態(tài)向量d_o、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，在本發(fā)明中A_o是不變的)。

索結(jié)構(gòu)“初始健康狀態(tài)向量記為d_o”(如式(1)所示)，用d_o表示索結(jié)構(gòu)(用索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A_o表示)的健康狀態(tài)。

d_o＝[d_o1?d_o2…d_oi…d_oN]^T???????????????(1)