[發明專利]空間坐標監測問題索載荷識別方法

無效

• 申請號: 201410084235.3
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103852278A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 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;G01B21/00;G01K13/00;G01L1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

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，本方法將該類結構表述為“索結構”，并將索結構的所有承載索、承載纜，及所有僅承受軸向拉伸或軸向壓縮載荷的桿件（又稱為二力桿件），為方便起見統一稱為“索系統”，本方法中用“支承索”這一名詞指稱承載索、承載纜及僅承受軸向拉伸或軸向壓縮載荷的桿件，有時簡稱為“索”，所以在后面使用“索”這個字的時候，對桁架結構實際就是指二力桿件。支承索的受損和松弛對索結構安全是一項重大威脅，本方法將受損索和松弛索統稱為有健康問題的支承索，簡稱為問題索。在結構服役過程中，對支承索或索系統的健康狀態的正確識別關系到整個索結構的安全。在環境溫度發生變化時，索結構的溫度一般也會隨著發生變化，在索結構溫度發生變化時，索結構承受的載荷也可能發生變化，實際上即使索結構的溫度不發生變化，索結構承受的載荷也可能單獨發生變化，同時索結構的健康狀態也可能在發生變化，在這種復雜條件下，本方法基于空間坐標監測（本方法將被監測的空間坐標稱為“被監測量”）來識別問題索和索結構承受的載荷的變化量，屬工程結構健康監測領域。

背景技術

剔除載荷變化和結構溫度變化對索結構健康狀態識別結果的影響，從而準確地識別結構的健康狀態的變化，是目前迫切需要解決的問題；同樣的，剔除結構溫度變化和結構健康狀態變化對結構承受的載荷的變化量的識別結果的影響，對結構安全同樣具有重要意義；目前還沒有一種有效的方法能夠同時解決這兩個問題，本方法公開了解決這兩個問題的一種有效方法。也就是說，本方法實現了已有方法不可能具備的兩種功能。

發明內容

技術問題：本方法公開了一種方法，實現了已有方法不可能具備的兩種功能，分別是，一、在結構承受的載荷和結構（環境）溫度變化時，能夠剔除載荷變化和結構溫度變化對索結構健康狀態識別結果的影響，從而準確地識別出問題索；二、本方法在識別出問題索的同時，還能同時識別出載荷的變化，即本方法能夠剔除結構溫度變化和支承索健康狀態變化的影響，實現載荷變化程度的正確識別。

在索結構服役過程中，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，本方法專指支承索兩支承端點間的那段索的自由長度）會發生變化，本方法的目的之一就是要識別出自由長度發生了變化的支承索，并識別出它們的自由長度的改變量，此改變量為該索的索力調整提供了直接依據，為了方便，本方法將自由長度發生變化的支承索統稱為松弛索。

技術方案：物體、結構承受的外力可稱為載荷，載荷包括面載荷和體積載荷。面載荷又稱表面載荷，是作用于物體表面的載荷，包括集中載荷和分布載荷兩種。體積載荷是連續分布于物體內部各點的載荷，如物體的自重和慣性力。

集中載荷分為集中力和集中力偶兩種，在坐標系中，例如在笛卡爾直角坐標系中，一個集中力可以分解成三個分量，同樣的，一個集中力偶也可以分解成三個分量，如果載荷實際上是集中載荷，在本方法中將一個集中力分量或一個集中力偶分量稱為一個載荷，此時載荷的變化具體化為一個集中力分量或一個集中力偶分量的變化。

分布載荷分為線分布載荷和面分布載荷，分布載荷的描述至少包括分布載荷的作用區域和分布載荷的大小，分布載荷的大小用分布集度來表達，分布集度用分布特征（例如均布、正弦函數等分布特征）和幅值來表達（例如兩個分布載荷都是均布，但其幅值不同，可以均布壓力為例來說明幅值的概念：同一個結構承受兩個不同的均布壓力，兩個分布載荷都是均布載荷，但一個分布載荷的幅值是10MPa，另一個分布載荷的幅值是50MPa）。如果載荷實際上是分布載荷，本方法談論載荷的變化時，實際上是指分布載荷分布集度的幅值的改變，而分布載荷的作用區域和分布集度的分布特征是不變的。在坐標系中，一個分布載荷可以分解成若干個分量，如果這分布載荷的若干個分量的各自的分布集度的幅值發生變化，且變化的比率不全部相同，那么在本方法中把這若干個分布載荷的分量看成同樣數量的獨立的分布載荷，此時一個載荷就代表一個分布載荷的分量，也可以將其中分布集度的幅值變化比率相同的分量合成為一個分布載荷或稱為一個載荷。