[發(fā)明專利]混合監(jiān)測問題索載荷角位移識別方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410085399.8
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103868713A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓玉林;宋靜然;韓佳邑
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01B21/22;G01L5/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

斜拉橋、懸索橋、桁架結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)表述為“索結(jié)構(gòu)”，并將索結(jié)構(gòu)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(tǒng)一稱為“索系統(tǒng)”，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(jié)構(gòu)實際就是指二力桿件。支承索的受損和松弛對索結(jié)構(gòu)安全是一項重大威脅，本方法將受損索和松弛索統(tǒng)稱為有健康問題的支承索，簡稱為問題索。在結(jié)構(gòu)服役過程中，對支承索或索系統(tǒng)的健康狀態(tài)的正確識別關(guān)系到整個索結(jié)構(gòu)的安全。在環(huán)境溫度發(fā)生變化時，索結(jié)構(gòu)的溫度一般也會隨著發(fā)生變化，在索結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化時，索結(jié)構(gòu)支座可能發(fā)生角位移，索結(jié)構(gòu)承受的載荷也可能發(fā)生變化，實際上即使索結(jié)構(gòu)的溫度不發(fā)生變化，索結(jié)構(gòu)承受的載荷也可能單獨發(fā)生變化，同時索結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)也可能在發(fā)生變化，在這種復(fù)雜條件下，本方法基于混合監(jiān)測（本方法通過對本節(jié)前述不同類型的索結(jié)構(gòu)的可測量參數(shù)的變化的混合監(jiān)測來判斷索結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，本方法將所有被監(jiān)測的索結(jié)構(gòu)特征參量統(tǒng)稱為“被監(jiān)測量”，由于此時被監(jiān)測量是由索結(jié)構(gòu)的不同類型的可測量參數(shù)混合組成，本方法稱此為混合監(jiān)測）來識別支座角位移、問題索和索結(jié)構(gòu)承受的載荷的變化量，屬工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

剔除載荷變化、索結(jié)構(gòu)支座角位移和結(jié)構(gòu)溫度變化對索結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)識別結(jié)果的影響，從而準(zhǔn)確地識別結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)的變化，是目前迫切需要解決的問題；剔除載荷變化、索結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)變化和結(jié)構(gòu)溫度變化對索結(jié)構(gòu)支座角位移識別結(jié)果的影響，從而準(zhǔn)確地識別索結(jié)構(gòu)支座角位移，也是目前迫切需要解決的問題；同樣的，剔除結(jié)構(gòu)溫度變化、索結(jié)構(gòu)支座角位移和結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)變化對結(jié)構(gòu)承受的載荷的變化量的識別結(jié)果的影響，對結(jié)構(gòu)安全同樣具有重要意義。基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)，本方法公開了一種解決這三個問題的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本方法公開了一種方法，實現(xiàn)了已有方法不可能具備的三種功能，分別是，一、剔除支座角位移、載荷變化和結(jié)構(gòu)溫度變化對索結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)識別結(jié)果的影響，從而準(zhǔn)確地識別出支承索的健康狀態(tài)；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，即本方法能夠剔除支座角位移、結(jié)構(gòu)溫度變化和支承索健康狀態(tài)變化的影響，實現(xiàn)載荷變化程度的正確識別；三、本方法還能夠剔除載荷變化、索結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)變化和結(jié)構(gòu)溫度變化對索結(jié)構(gòu)支座角位移識別結(jié)果的影響，從而準(zhǔn)確地識別索結(jié)構(gòu)支座角位移。

在索結(jié)構(gòu)服役過程中，支承索自由狀態(tài)（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(fā)生變化，本方法的目的之一就是要識別出自由長度發(fā)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(diào)整提供了直接依據(jù)，為了方便，本方法將自由長度發(fā)生變化的支承索統(tǒng)稱為松弛索。

技術(shù)方案：在本方法中，用“支座空間坐標(biāo)”指稱支座關(guān)于笛卡爾直角坐標(biāo)系的X、Y、Z軸的坐標(biāo)，也可以說成是支座關(guān)于X、Y、Z軸的空間坐標(biāo)，支座關(guān)于某一個軸的空間坐標(biāo)的具體數(shù)值稱為支座關(guān)于該軸的空間坐標(biāo)分量，本方法中也用支座的一個空間坐標(biāo)分量表達支座關(guān)于某一個軸的空間坐標(biāo)的具體數(shù)值；用“支座角坐標(biāo)”指稱支座關(guān)于X、Y、Z軸的角坐標(biāo)，支座關(guān)于某一個軸的角坐標(biāo)的具體數(shù)值稱為支座關(guān)于該軸的角坐標(biāo)分量，本方法中也用支座的一個角坐標(biāo)分量表達支座關(guān)于某一個軸的角坐標(biāo)的具體數(shù)值；用“支座廣義坐標(biāo)”指稱支座角坐標(biāo)和支座空間坐標(biāo)全體，本方法中也用支座的一個廣義坐標(biāo)分量表達支座關(guān)于一個軸的空間坐標(biāo)或角坐標(biāo)的具體數(shù)值；支座關(guān)于X、Y、Z軸的坐標(biāo)的改變稱為支座線位移，也可以說支座空間坐標(biāo)的改變稱為支座線位移，本方法中也用支座的一個線位移分量表達支座關(guān)于某一個軸的線位移的具體數(shù)值；支座關(guān)于X、Y、Z軸的角坐標(biāo)的改變稱為支座角位移，本方法中也用支座的一個角位移分量表達支座關(guān)于某一個軸的角位移的具體數(shù)值；支座廣義位移指稱支座線位移和支座角位移全體，本方法中也用支座的一個廣義位移分量表達支座關(guān)于某一個軸的線位移或角位移的具體數(shù)值；支座線位移也可稱為平移位移，支座沉降是支座線位移或平移位移在重力方向的分量。