[發明專利]基于應變監測識別受損索松弛索支座廣義位移的方法

無效

• 申請號: 201110143060.5
• 申請日: 2011-05-31
• 公開（公告）號: CN102323083A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 韓玉林;韓佳邑
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01B21/32;G01B21/02;G01L5/00
• 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

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廣義位移（例如支座廣義位移指支座沿X、Y、Z軸的線位移及支座繞X、Y、Z軸的角位移；對應于支座廣義位移，支座廣義坐標指支座關于X、Y、Z軸的坐標及支座關于X、Y、Z軸的角坐標），這些變化對索結構的安全是一種威脅，本發明基于結構健康監測技術，基于應變監測來識別支座廣義位移、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

支座廣義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廣義位移、受損索和松弛索（即需調整索力的支承索）是非常必要的。

索結構出現支座廣義位移、受損索和松弛索后會引起結構的可測量參數的變化，例如索結構的變形或應變會發生變化，實際上應變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應變數據判斷結構的健康狀態，可以基于應變監測（本發明將被監測的應變稱為“被監測量”，后面提到“被監測量”就是指被監測的應變）來識別支座廣義位移、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應變監測的、能夠合理有效地識別支座廣義位移、受損索和松弛索的健康監測方法。

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，但索結構支座有了廣義位移，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。

技術方案：本發明由兩大部分組成。分別是：一、建立用于識別支座廣義位移、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、識別索結構的支座廣義位移、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。

設索的數量和支座廣義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廣義位移為“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廣義位移、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廣義位移的、基于被監測量等量的監測的、識別索結構的支座廣義位移、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。

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