[發明專利]廣義位移索力監測問題索載荷遞進式識別方法

無效

• 申請號: 201410086962.3
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103913337A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 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;G01B21/02;G01L5/00;G01K13/00
• 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

1.廣義位移索力監測問題索載荷遞進式識別方法，其特征在于所述方法包括：

a.為敘述方便起見，本方法統一稱被評估的支承索和載荷為被評估對象，設被評估的支承索的數量和載荷的數量之和為N，即被評估對象的數量為N；確定被評估對象的編號規則，按此規則將索結構中所有的被評估對象編號，該編號在后續步驟中將用于生成向量和矩陣；本方法用變量k表示這一編號，k=1,2,3,…,N；設索系統中共有M₁根支承索，索結構索力數據包括這M₁根支承索的索力，顯然M₁小于被評估對象的數量N；僅僅通過M₁個支承索的M₁個索力數據來求解未知的N個被評估對象的狀態是不可能的，本方法在監測全部M₁根支承索索力的基礎上，在索結構上人為增加M₂根索，稱為傳感索，在索結構健康監測過程中將監測這新增加的M₂根傳感索的索力；綜合上述被監測量，整個索結構共有M根索的M個索力被監測，即有M個被監測量，其中M為M₁與M₂之和；M應當大于被評估對象的數量N；新增加的M₂根傳感索的剛度同索結構的任意一根支承索的剛度相比，應當小得多；新增加的M₂根傳感索的各傳感索的索力應當比索結構的任意一根支承索的索力小得多，這樣可以保證即使這新增加的M₂根傳感索出現了損傷或松弛，對索結構其他構件的應力、應變、變形的影響微乎其微；新增加的M₂根傳感索的橫截面上正應力應當小于其疲勞極限，這些要求可以保證新增加的M₂根傳感索不會發生疲勞損傷；新增加的M₂根傳感索的兩端應當充分錨固，保證不會出現松弛；新增加的M₂根傳感索應當得到充分的防腐蝕保護，保證新增加的M₂根傳感索不會發生損傷和松弛；為方便起見，在本方法中將“索結構的被監測的所有參量”簡稱為“被監測量”；給M個被監測量連續編號，本方法用用變量j表示這一編號，j=1,2,3,…,M，該編號在后續步驟中將用于生成向量和矩陣；在本方法中新增加的M₂根傳感索作為索結構的一部分，后文再提到索結構時，索結構包括增加M₂根傳感索前的索結構和新增加的M₂根傳感索，也就是說后文提到索結構時指包括新增加的M₂根傳感索的索結構；因此后文提到按照“本方法的索結構的溫度測量計算方法”測量計算得到“索結構穩態溫度數據”時，其中的索結構包括新增加的M₂根傳感索，得到的“索結構穩態溫度數據”包括新增加的M₂根傳感索的穩態溫度數據，獲得新增加的M₂根傳感索的穩態溫度數據的方法同于索結構的M₁根支承索的穩態溫度數據的獲得方法，在后文不再一一交代；測量得到新增加的M₂根傳感索的索力的方法同于索結構的M₁根支承索的索力的測量方法，在后文不再一一交代；對索結構的支承索進行任何測量時，同時對新增加的M₂根傳感索進行同樣的測量，在后文不再一一交代；新增加的M₂根傳感索除了不發生損傷和松弛外，對新增加的M₂根傳感索的信息量的要求和獲得方法與索結構的支承索的信息量的要求和獲得方法相同，在后文不再一一交代；在后文建立索結構的各種力學模型時，將新增加的M₂根傳感索視同索結構的支承索對待；在后文中，除了提到支承索的損傷和松弛的場合外，當提到支承索時所說的支承索包括索結構的支承索和新增加的M₂根傳感索；本方法中對同一個量實時監測的任何兩次測量之間的時間間隔不得大于30分鐘，測量記錄數據的時刻稱為實際記錄數據時刻；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，包括物體的自重和慣性力在內；集中載荷分為集中力和集中力偶兩種，在包括笛卡爾直角坐標系在內的坐標系中，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計為或統計為一個載荷，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和幅值來表達；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，而所有分布載荷的作用區域和分布集度的分布特征是不變的；在包括笛卡爾直角坐標系在內的坐標系中，一個分布載荷可以分解成三個分量，如果這分布載荷的三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分布載荷的三個分量計為或統計為三個分布載荷，此時一個載荷就代表分布載荷的一個分量；體積載荷是連續分布于物體內部各點的載荷，體積載荷的描述至少包括體積載荷的作用區域和體積載荷的大小，體積載荷的大小用分布集度來表達，分布集度用分布特征和幅值來表達；如果載荷實際上是體積載荷，在本方法中實際處理的是體積載荷分布集度的幅值的改變，而所有體積載荷的作用區域和分布集度的分布特征是不變的，此時在本方法中提到載荷的改變時實際上是指體積載荷的分布集度的幅值的改變，此時，發生變化的載荷是指那些分布集度的幅值發生變化的體積載荷；在包括笛卡爾直角坐標系在內的坐標系中，一個體積載荷可以分解成三個分量，如果這體積載荷的三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體積載荷的三個分量計為或統計為三個分布載荷；

b.本方法定義“本方法的索結構的溫度測量計算方法”按步驟b1至b3進行；

b1：查詢或實測得到索結構組成材料及索結構所處環境的隨溫度變化的傳熱學參數，利用索結構的設計圖、竣工圖和索結構的幾何實測數據，利用這些數據和參數建立索結構的傳熱學計算模型；查詢索結構所在地不少于2年的近年來的氣象資料，統計得到這段時間內的陰天數量記為T個陰天，在本方法中將白天不能見到太陽的一整日稱為陰天，統計得到T個陰天中每一個陰天的0時至次日日出時刻后30分鐘之間的最高氣溫與最低氣溫，日出時刻是指根據地球自轉和公轉規律確定的氣象學上的日出時刻，不表示當天一定可以看見太陽，可以查詢資料或通過常規氣象學計算得到所需的每一日的日出時刻，每一個陰天的0時至次日日出時刻后30分鐘之間的最高氣溫減去最低氣溫稱為該陰天的日氣溫的最大溫差，有T個陰天，就有T個陰天的日氣溫的最大溫差，取T個陰天的日氣溫的最大溫差中的最大值為參考日溫差，參考日溫差記為ΔT_r；查詢索結構所在地和所在海拔區間不少于2年的近年來的氣象資料或實測得到索結構所處環境的溫度隨時間和海拔高度的變化數據和變化規律，計算得到索結構所在地和所在海拔區間不少于2年的近年來的索結構所處環境的溫度關于海拔高度的最大變化率ΔT_h，為方便敘述取ΔT_h的單位為℃/m；在索結構的表面上取“R個索結構表面點”，取“R個索結構表面點”的具體原則在步驟b3中敘述，后面將通過實測得到這R個索結構表面點的溫度，稱實測得到的溫度數據為“R個索結構表面溫度實測數據”，如果是利用索結構的傳熱學計算模型，通過傳熱計算得到這R個索結構表面點的溫度，就稱計算得到的溫度數據為“R個索結構表面溫度計算數據”；從索結構所處的最低海拔到最高海拔之間，在索結構上均布選取不少于三個不同的海拔高度，在每一個選取的海拔高度處、在水平面與索結構表面的交線處至少選取兩個點，從選取點處引索結構表面的外法線，所有選取的外法線方向稱為“測量索結構沿壁厚的溫度分布的方向”，測量索結構沿壁厚的溫度分布的方向與“水平面與索結構表面的交線”相交，在選取的測量索結構沿壁厚的溫度分布的方向中必須包括索結構的向陽面外法線方向和索結構的背陰面外法線方向，沿每一個測量索結構沿壁厚的溫度分布的方向在索結構中均布選取不少于三個點，測量所有被選取點的溫度，測得的溫度稱為“索結構沿厚度的溫度分布數據”，其中沿與同一“水平面與索結構表面的交線”相交的、“測量索結構沿壁厚的溫度分布的方向”測量獲得的“索結構沿厚度的溫度分布數據”，在本方法中稱為“相同海拔高度索結構沿厚度的溫度分布數據”，設選取了H個不同的海拔高度，在每一個海拔高度處，選取了B個測量索結構沿壁厚的溫度分布的方向，沿每個測量索結構沿壁厚的溫度分布的方向在索結構中選取了E個點，其中H和E都不小于3，B不小于2，設HBE為H與B和E的乘積，對應的共有HBE個“測量索結構沿厚度的溫度分布數據的點”，后面將通過實測得到這HBE個“測量索結構沿厚度的溫度分布數據的點”的溫度，稱實測得到的溫度數據為“HBE個索結構沿厚度溫度實測數據”，如果是利用索結構的傳熱學計算模型，通過傳熱計算得到這HBE個測量索結構沿厚度的溫度分布數據的點的溫度，就稱計算得到的溫度數據為“HBE個索結構沿厚度溫度計算數據”；設BE為B和E的乘積，本方法中在每一個選取的海拔高度處共有BE個“相同海拔高度索結構沿厚度的溫度分布數據”；在索結構所在地按照氣象學測量氣溫要求選取一個位置，將在此位置實測得到符合氣象學測量氣溫要求的索結構所在環境的氣溫；在索結構所在地的空曠無遮擋處選取一個位置，該位置應當在全年的每一日都能得到該地所能得到的該日的最充分的日照，在該位置安放一塊碳鋼材質的平板，稱為參考平板，參考平板與地面不可接觸，參考平板離地面距離不小于1.5米，該參考平板的一面向陽，稱為向陽面，參考平板的向陽面是粗糙的和深色的，參考平板的向陽面應當在全年的每一日都能得到一塊平板在該地所能得到的該日的最充分的日照，參考平板的非向陽面覆有保溫材料，將實時監測得到參考平板的向陽面的溫度；

b2：實時監測得到上述R個索結構表面點的R個索結構表面溫度實測數據，同時實時監測得到前面定義的索結構沿厚度的溫度分布數據，同時實時監測得到符合氣象學測量氣溫要求的索結構所在環境的氣溫數據；通過實時監測得到當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結構所在環境的氣溫實測數據序列，索結構所在環境的氣溫實測數據序列由當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結構所在環境的氣溫實測數據按照時間先后順序排列，找到索結構所在環境的氣溫實測數據序列中的最高溫度和最低溫度，用索結構所在環境的氣溫實測數據序列中的最高溫度減去最低溫度得到索結構所在環境的當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，稱為環境最大溫差，記為ΔT_emax；由索結構所在環境的氣溫實測數據序列通過常規數學計算得到索結構所在環境的氣溫關于時間的變化率，該變化率也隨著時間變化；通過實時監測得到當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實測數據序列，參考平板的向陽面的溫度的實測數據序列由當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實測數據按照時間先后順序排列，找到參考平板的向陽面的溫度的實測數據序列中的最高溫度和最低溫度，用參考平板的向陽面的溫度的實測數據序列中的最高溫度減去最低溫度得到參考平板的向陽面的溫度的當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，稱為參考平板最大溫差，記為ΔT_pmax；通過實時監測得到當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的所有R個索結構表面點的索結構表面溫度實測數據序列，有R個索結構表面點就有R個索結構表面溫度實測數據序列，每一個索結構表面溫度實測數據序列由一個索結構表面點的當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結構表面溫度實測數據按照時間先后順序排列，找到每一個索結構表面溫度實測數據序列中的最高溫度和最低溫度，用每一個索結構表面溫度實測數據序列中的最高溫度減去最低溫度得到每一個索結構表面點的溫度的當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，有R個索結構表面點就有R個當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差數值，其中的最大值稱為索結構表面最大溫差，記為ΔT_smax；由每一索結構表面溫度實測數據序列通過常規數學計算得到每一個索結構表面點的溫度關于時間的變化率，每一個索結構表面點的溫度關于時間的變化率也隨著時間變化；通過實時監測得到當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的、在同一時刻、HBE個“索結構沿厚度的溫度分布數據”后，計算在每一個選取的海拔高度處共計BE個“相同海拔高度索結構沿厚度的溫度分布數據”中的最高溫度與最低溫度的差值，這個差值的絕對值稱為“相同海拔高度處索結構厚度方向最大溫差”，選取了H個不同的海拔高度就有H個“相同海拔高度處索結構厚度方向最大溫差”，稱這H個“相同海拔高度處索結構厚度方向最大溫差”中的最大值為“索結構厚度方向最大溫差”，記為ΔT_tmax；

b3：測量計算獲得索結構穩態溫度數據；首先，確定獲得索結構穩態溫度數據的時刻，與決定獲得索結構穩態溫度數據的時刻相關的條件有六項，第一項條件是獲得索結構穩態溫度數據的時刻介于當日日落時刻到次日日出時刻后30分鐘之間，日落時刻是指根據地球自轉和公轉規律確定的氣象學上的日落時刻，可以查詢資料或通過常規氣象學計算得到所需的每一日的日落時刻；第二項條件的a條件是在當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的這段時間內，參考平板最大溫差ΔT_pmax和索結構表面最大溫差ΔT_smax都不大于5攝氏度；第二項條件的b條件是在當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的這段時間內，在前面測量計算得到的環境最大誤差ΔT_emax不大于參考日溫差ΔT_r，且參考平板最大溫差ΔT_pmax減去2攝氏度后不大于ΔT_emax，且索結構表面最大溫差ΔT_smax不大于ΔT_pmax；只需滿足第二項的a條件和b條件中的一項就稱為滿足第二項條件；第三項條件是在獲得索結構穩態溫度數據的時刻，索結構所在環境的氣溫關于時間的變化率的絕對值不大于每小時0.1攝氏度；第四項條件是在獲得索結構穩態溫度數據的時刻，R個索結構表面點中的每一個索結構表面點的溫度關于時間的變化率的絕對值不大于每小時0.1攝氏度；第五項條件是在獲得索結構穩態溫度數據的時刻，R個索結構表面點中的每一個索結構表面點的索結構表面溫度實測數據為當日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的極小值；第六項條件是在獲得索結構穩態溫度數據的時刻，“索結構厚度方向最大溫差”ΔT_tmax不大于1攝氏度；本方法利用上述六項條件，將下列三種時刻中的任意一種稱為“獲得索結構穩態溫度數據的數學時刻”，第一種時刻是滿足上述“與決定獲得索結構穩態溫度數據的時刻相關的條件”中的第一項至第五項條件的時刻，第二種時刻是僅僅滿足上述“與決定獲得索結構穩態溫度數據的時刻相關的條件”中的第六項條件的時刻，第三種時刻是同時滿足上述“與決定獲得索結構穩態溫度數據的時刻相關的條件”中的第一項至第六項條件的時刻；當獲得索結構穩態溫度數據的數學時刻就是本方法中實際記錄數據時刻中的一個時，獲得索結構穩態溫度數據的時刻就是獲得索結構穩態溫度數據的數學時刻；如果獲得索結構穩態溫度數據的數學時刻不是本方法中實際記錄數據時刻中的任一個時刻，則取本方法最接近于獲得索結構穩態溫度數據的數學時刻的那個實際記錄數據的時刻為獲得索結構穩態溫度數據的時刻；本方法將使用在獲得索結構穩態溫度數據的時刻測量記錄的量進行索結構相關健康監測分析；本方法近似認為獲得索結構穩態溫度數據的時刻的索結構溫度場處于穩態，即此時刻的索結構溫度不隨時間變化，此時刻就是本方法的“獲得索結構穩態溫度數據的時刻”；然后，根據索結構傳熱特性，利用獲得索結構穩態溫度數據的時刻的“R個索結構表面溫度實測數據”和“HBE個索結構沿厚度溫度實測數據”，利用索結構的傳熱學計算模型，通過常規傳熱計算得到在獲得索結構穩態溫度數據的時刻的索結構的溫度分布，此時索結構的溫度場按穩態進行計算，計算得到的在獲得索結構穩態溫度數據的時刻的索結構的溫度分布數據包括索結構上R個索結構表面點的計算溫度，R個索結構表面點的計算溫度稱為R個索結構穩態表面溫度計算數據，還包括索結構在前面選定的HBE個“測量索結構沿厚度的溫度分布數據的點”的計算溫度，HBE個“測量索結構沿厚度的溫度分布數據的點”的計算溫度稱為“HBE個索結構沿厚度溫度計算數據”，當R個索結構表面溫度實測數據與R個索結構穩態表面溫度計算數據對應相等時，且“HBE個索結構沿厚度溫度實測數據”與“HBE個索結構沿厚度溫度計算數據”對應相等時，計算得到的在獲得索結構穩態溫度數據的時刻的索結構的溫度分布數據在本方法中稱為“索結構穩態溫度數據”，此時的“R個索結構表面溫度實測數據”稱為“R個索結構穩態表面溫度實測數據”，“HBE個索結構沿厚度溫度實測數據”稱為“HBE個索結構沿厚度穩態溫度實測數據”；在索結構的表面上取“R個索結構表面點”時，“R個索結構表面點”的數量與分布必須滿足三個條件，第一個條件是當索結構溫度場處于穩態時，當索結構表面上任意一點的溫度是通過“R個索結構表面點”中與索結構表面上該任意點相鄰的點的實測溫度線性插值得到時，線性插值得到的索結構表面上該任意點的溫度與索結構表面上該任意點的實際溫度的誤差不大于5%；索結構表面包括支承索表面；第二個條件是“R個索結構表面點”中在同一海拔高度的點的數量不小于4，且“R個索結構表面點”中在同一海拔高度的點沿著索結構表面均布；“R個索結構表面點”沿海拔高度的所有兩兩相鄰索結構表面點的海拔高度之差的絕對值中的最大值Δh不大于0.2℃除以ΔT_h得到的數值，為方便敘述取ΔT_h的單位為℃/m，為方便敘述取Δh的單位為m；“R個索結構表面點”沿海拔高度的兩兩相鄰索結構表面點的定義是指只考慮海拔高度時，在“R個索結構表面點”中不存在一個索結構表面點，該索結構表面點的海拔高度數值介于兩兩相鄰索結構表面點的海拔高度數值之間；第三個條件是查詢或按氣象學常規計算得到索結構所在地和所在海拔區間的日照規律，再根據索結構的幾何特征及方位數據，在索結構上找到全年受日照時間最充分的那些表面點的位置，“R個索結構表面點”中至少有一個索結構表面點是索結構上全年受日照時間最充分的那些表面點中的一個點；

c.按照“本方法的索結構的溫度測量計算方法”直接測量計算得到初始狀態下的索結構穩態溫度數據，初始狀態下的索結構穩態溫度數據稱為初始索結構穩態溫度數據，記為“初始索結構穩態溫度數據向量T_o”；實測或查資料得到索結構所使用的各種材料的隨溫度變化的物理和力學性能參數；在實測得到初始索結構穩態溫度數據向量T_o的同一時刻，直接測量計算得到所有支承索的初始索力，組成初始索力向量F_o；依據包括索結構設計數據、竣工數據在內的數據得到所有支承索在自由狀態即索力為0時的長度、在自由狀態時的橫截面面積和在自由狀態時的單位長度的重量，以及獲得這三種數據時所有支承索的溫度，在此基礎上利用所有支承索的隨溫度變化的物理性能參數和力學性能參數，按照常規物理計算得到所有支承索在初始索結構穩態溫度數據向量T_o條件下的索力為0時所有支承索的長度、索力為0時所有支承索的橫截面面積以及索力為0時所有支承索的單位長度的重量，依次組成支承索的初始自由長度向量、初始自由橫截面面積向量和初始自由單位長度的重量向量，支承索的初始自由長度向量、初始自由橫截面面積向量和初始自由單位長度的重量向量的元素的編號規則與初始索力向量F_o的元素的編號規則相同；在實測得到T_o的同時，也就是在獲得初始索結構穩態溫度數據向量T_o的時刻的同一時刻，直接測量計算得到初始索結構的實測數據，初始索結構的實測數據是包括索結構集中載荷測量數據、索結構分布載荷測量數據、索結構體積載荷測量數據、所有被監測量的初始數值、所有支承索的初始索力數據、初始索結構模態數據、初始索結構應變數據、初始索結構幾何數據、初始索結構支座廣義坐標數據、初始索結構角度數據、初始索結構空間坐標數據在內的實測數據，初始索結構支座廣義坐標數據包括初始索結構支座空間坐標數據和初始索結構支座角坐標數據，在得到初始索結構的實測數據的同時，測量計算得到包括支承索的無損檢測數據在內的能夠表達支承索的健康狀態的數據，此時的能夠表達支承索的健康狀態的數據稱為支承索初始健康狀態數據；所有被監測量的初始數值組成被監測量初始數值向量C_o，被監測量初始數值向量C_o的編號規則與M個被監測量的編號規則相同；利用支承索初始健康狀態數據以及索結構載荷測量數據建立被評估對象初始損傷向量d_o，向量d_o表示用初始力學計算基準模型A_o表示的索結構的被評估對象的初始健康狀態；被評估對象初始損傷向量d_o的元素個數等于N，d_o的元素與被評估對象是一一對應關系，向量d_o的元素的編號規則與被評估對象的編號規則相同；如果d_o的某一個元素對應的被評估對象是索系統中的一根支承索，那么d_o的該元素的數值代表對應支承索的初始損傷程度，若該元素的數值為0，表示該元素所對應的支承索是完好的，沒有損傷的，若其數值為100%，則表示該元素所對應的支承索已經完全喪失承載能力，若其數值介于0和100%之間，則表示該支承索喪失了相應比例的承載能力；如果d_o的某一個元素對應的被評估對象是某一個載荷，本方法中取d_o的該元素數值為0，代表這個載荷的變化的初始數值為0；如果沒有支承索的無損檢測數據及其他能夠表達支承索的健康狀態的數據時，或者可以認為結構初始狀態為無損傷無松弛狀態時，向量d_o中與支承索相關的各元素數值取0；初始索結構支座廣義坐標數據組成初始索結構支座廣義坐標向量U_o；

d.根據索結構的設計圖、竣工圖和初始索結構的實測數據、支承索初始健康狀態數據、索結構集中載荷測量數據、索結構分布載荷測量數據、索結構體積載荷測量數據、索結構所使用的各種材料的隨溫度變化的物理和力學性能參數、初始索結構支座廣義坐標向量U_o、初始索結構穩態溫度數據向量T_o和前面步驟得到的所有的索結構數據，建立計入“索結構穩態溫度數據”的索結構的初始力學計算基準模型A_o，基于A_o計算得到的索結構計算數據必須非常接近其實測數據，其間的差異不得大于5%；對應于A_o的“索結構穩態溫度數據”就是“初始索結構穩態溫度數據向量T_o”；對應于A_o的索結構支座廣義坐標數據就是初始索結構支座廣義坐標向量U_o；對應于A_o的被評估對象健康狀態用被評估對象初始損傷向量d_o表示；對應于A_o的所有被監測量的初始數值用被監測量初始數值向量C_o表示；U_o、T_o和d_o是A_o的參數，由A_o的力學計算結果得到的所有被監測量的初始數值與C_o表示的所有被監測量的初始數值相同，因此也可以說C_o由A_o的力學計算結果組成，在本方法中A_o、C_o、d_o、U_o和T_o是不變的；

e.在本方法中，字母i除了明顯地表示步驟編號的地方外，字母i僅表示循環次數，即第i次循環；第i次循環開始時需要建立的或已建立的索結構的當前初始力學計算基準模型記為當前初始力學計算基準模型Aⁱ_o，A_o和Aⁱ_o計入了溫度參數，可以計算溫度變化對索結構的力學性能影響；第i次循環開始時，對應于Aⁱ_o的“索結構穩態溫度數據”用當前初始索結構穩態溫度數據向量Tⁱ_o表示，向量Tⁱ_o的定義方式與向量T_o的定義方式相同，Tⁱ_o的元素與T_o的元素一一對應；第i次循環開始時，對應于Aⁱ_o的“索結構支座廣義坐標數據”用當前初始索結構支座廣義坐標向量Uⁱ_o表示，向量Uⁱ_o的定義方式與向量U_o的定義方式相同，Uⁱ_o的元素與U_o的元素一一對應；第i次循環開始時需要的被評估對象當前初始損傷向量記為dⁱ_o，dⁱ_o表示該次循環開始時索結構Aⁱ_o的被評估對象的健康狀態，dⁱ_o的定義方式與d_o的定義方式相同，dⁱ_o的元素與d_o的元素一一對應；第i次循環開始時，所有被監測量的初始值，用被監測量當前初始數值向量Cⁱ_o表示，向量Cⁱ_o的定義方式與向量C_o的定義方式相同，Cⁱ_o的元素與C_o的元素一一對應，被監測量當前初始數值向量Cⁱ_o表示對應于Aⁱ_o的所有被監測量的具體數值；Uⁱ_o、Tⁱ_o和dⁱ_o是Aⁱ_o的特性參數，Cⁱ_o由Aⁱ_o的力學計算結果組成；第一次循環開始時，Aⁱ_o記為A¹_o，建立A¹_o的方法為使A¹_o等于A_o；第一次循環開始時，Tⁱ_o記為T¹_o，建立T¹_o的方法為使T¹_o等于T_o；第一次循環開始時，Uⁱ_o記為U¹_o，建立U¹_o的方法為使U¹_o等于U_o；第一次循環開始時，dⁱ_o記為d¹_o，建立d¹_o的方法為使d¹_o等于d_o；第一次循環開始時，Cⁱ_o記為C¹_o，建立C¹_o的方法為使C¹_o等于C_o；

f.從這里進入由第f步到第q步的循環；在結構服役過程中，按照“本方法的索結構的溫度測量計算方法”不斷實測計算獲得索結構穩態溫度數據的當前數據，所有“索結構穩態溫度數據”的當前數據組成當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ，向量Tⁱ的定義方式與向量T_o的定義方式相同，Tⁱ的元素與T_o的元素一一對應；在實測得到當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ的同一時刻，實測得到索結構支座廣義坐標當前數據，所有索結構支座廣義坐標當前數據組成當前索結構實測支座廣義坐標向量Uⁱ，向量Uⁱ的定義方式與向量U_o的定義方式相同，Uⁱ的元素與U_o的元素一一對應；在實測得到向量Tⁱ的同時，實測得到在獲得當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ的時刻的同一時刻的索結構中所有被監測量的當前值，所有這些數值組成被監測量當前數值向量Cⁱ，向量Cⁱ的定義方式與向量C_o的定義方式相同，Cⁱ的元素與C_o的元素一一對應，表示相同被監測量在不同時刻的數值；在實測得到當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ的同時，對新增加的M₂根傳感索進行無損檢測，從中鑒別出出現損傷或松弛的傳感索，依據被監測量編號規則，從本方法之前出現的按照被監測量編號規則編號的各向量中去除與鑒別出的出現損傷或松弛的傳感索對應的元素，在本方法之后出現的各向量和矩陣中也不再出現與鑒別出的出現損傷或松弛的傳感索對應的元素，在本方法之后提到傳感索時不再包括這里被鑒別出出現損傷或松弛的傳感索，在本方法之后提到被監測量時不再包括這里被鑒別出出現損傷或松弛的傳感索的索力；從索結構上鑒別出幾根出現損傷或松弛的傳感索，就將M₂和M減小同樣的數量；在實測得到當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ的同一時刻，實測得到索結構中所有M₁根支承索的索力數據，所有這些索力數據組成當前索力向量Fⁱ，向量Fⁱ的元素與向量F_o的元素的編號規則相同；在實測得到當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ的同一時刻，實測計算得到所有M₁根支承索的兩個支承端點的空間坐標，兩個支承端點的空間坐標在水平方向分量的差就是兩個支承端點水平距離，所有支承索的兩個支承端點水平距離數據組成當前支承索兩支承端點水平距離向量，當前支承索兩支承端點水平距離向量的元素的編號規則與初始索力向量F_o的元素的編號規則相同；

g.根據當前索結構實測支座廣義坐標向量Uⁱ和當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ，按照步驟g1至g3更新當前初始力學計算基準模型Aⁱ_o、被監測量當前初始數值向量Cⁱ_o、當前初始索結構穩態溫度數據向量Tⁱ_o和當前初始索結構支座廣義坐標向量Uⁱ_o，而被評估對象當前初始損傷向量dⁱ_o保持不變；

g1.分別比較Tⁱ和Tⁱ_o、Uⁱ和Uⁱ_o，如果Tⁱ等于Tⁱ_o且Uⁱ等于Uⁱ_o，則不需要對Aⁱ_o進行更新，否則需要按下列步驟對Aⁱ_o、Uⁱ_o和Tⁱ_o進行更新；

g2.計算Uⁱ與U_o的差，Uⁱ與U_o的差就是索結構支座關于初始位置的支座廣義位移，用支座廣義位移向量V表示支座廣義位移，V等于Uⁱ減去U_o;計算Tⁱ與T_o的差，Tⁱ與T_o的差就是當前索結構穩態溫度數據關于初始索結構穩態溫度數據的變化，Tⁱ與T_o的差用穩態溫度變化向量S表示，S等于Tⁱ減去T_o，S表示索結構穩態溫度數據的變化；

g3.先對A_o中的索結構支座施加支座廣義位移約束，支座廣義位移約束的數值就取自支座廣義位移向量V中對應元素的數值，再對A_o中的索結構施加溫度變化，施加的溫度變化的數值就取自穩態溫度變化向量S，對A_o中索結構支座施加支座廣義位移約束且對索結構施加溫度變化后得到更新的當前初始力學計算基準模型Aⁱ_o，更新Aⁱ_o的同時，Uⁱ_o所有元素數值也用Uⁱ所有元素數值對應代替，即更新了Uⁱ_o，Tⁱ_o所有元素數值也用Tⁱ的所有元素數值對應代替，即更新了Tⁱ_o，這樣就得到了正確地對應于Aⁱ_o的Uⁱ_o和Tⁱ_o，此時dⁱ_o保持不變；當更新Aⁱ_o后，Aⁱ_o的索的健康狀況用被評估對象當前初始損傷向量dⁱ_o表示，Aⁱ_o的索結構穩態溫度用當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ_o表示，Aⁱ_o的支座廣義坐標用當前初始索結構支座廣義坐標向量Uⁱ_o表示；更新Cⁱ_o的方法是：當更新Aⁱ_o后，通過力學計算得到Aⁱ_o中所有被監測量的、當前的具體數值，這些具體數值組成Cⁱ_o；

h.在當前初始力學計算基準模型Aⁱ_o的基礎上，按照步驟h1至步驟h4進行若干次力學計算，通過計算建立單位損傷被監測量數值變化矩陣ΔCⁱ和被評估對象單位變化向量Dⁱ_u；

h1.在第i次循環開始時，直接按步驟h2至步驟h4所列方法獲得ΔCⁱ和Dⁱ_u；在其它時刻，當在步驟g中對Aⁱ_o進行更新后，必須按步驟h2至步驟h4所列方法重新獲得ΔCⁱ和Dⁱ_u，如果在步驟g中沒有對Aⁱ_o進行更新，則在此處直接轉入步驟i進行后續工作；

h2.在當前初始力學計算基準模型Aⁱ_o的基礎上進行若干次力學計算，計算次數數值上等于所有被評估對象的數量N，有N個評估對象就有N次計算；依據被評估對象的編號規則，依次進行計算；每一次計算假設只有一個被評估對象在原有損傷或載荷的基礎上再增加單位損傷或載荷單位變化，具體的，如果該被評估對象是索系統中的一根支承索，那么就假設該支承索再增加單位損傷，如果該被評估對象是一個載荷，就假設該載荷再增加載荷單位變化，用Dⁱ_uk記錄這一增加的單位損傷或載荷單位變化，其中k表示增加單位損傷或載荷單位變化的被評估對象的編號，Dⁱ_uk是被評估對象單位變化向量Dⁱ_u的一個元素，被評估對象單位變化向量Dⁱ_u的元素的編號規則與向量d_o的元素的編號規則相同；每一次計算中再增加單位損傷或載荷單位變化的被評估對象不同于其它次計算中再增加單位損傷或載荷單位變化的被評估對象，每一次計算都利用力學方法計算索結構的所有被監測量的當前計算值，每一次計算得到的所有被監測量的當前計算值組成一個被監測量計算當前向量；當假設第k個被評估對象再增加單位損傷或載荷單位變化時，用Cⁱ_tk表示對應的“被監測量計算當前向量”；在本步驟中給各向量的元素編號時，應同本方法中其它向量使用同一編號規則，以保證本步驟中各向量中的任意一個元素，同其它向量中的、編號相同的元素，表達了同一被監測量或同一對象的相關信息；Cⁱ_tk的定義方式與向量C_o的定義方式相同，Cⁱ_tk的元素與C_o的元素一一對應；

h3.每一次計算得到的向量Cⁱ_tk減去向量Cⁱ_o得到一個向量，再將該向量的每一個元素都除以本次計算所假設的單位損傷或載荷單位變化數值后得到一個“被監測量的數值變化向量δCⁱ_k”；有N個被評估對象就有N個“被監測量的數值變化向量”；

h4.由這N個“被監測量的數值變化向量”按照N個被評估對象的編號規則，依次組成有N列的“單位損傷被監測量數值變化矩陣ΔCⁱ”；單位損傷被監測量數值變化矩陣ΔCⁱ的每一列對應于一個被監測量單位變化向量；單位損傷被監測量數值變化矩陣ΔCⁱ的每一行對應于同一個被監測量在不同被評估對象增加單位損傷或載荷單位變化時的不同的單位變化幅度；單位損傷被監測量數值變化矩陣ΔCⁱ的列的編號規則與向量d_o的元素的編號規則相同，單位損傷被監測量數值變化矩陣ΔCⁱ的行的編號規則與M個被監測量的編號規則相同；

i.定義當前名義損傷向量dⁱ_c和當前實際損傷向量dⁱ，dⁱ_c和dⁱ的元素個數等于被評估對象的數量，dⁱ_c和dⁱ的元素和被評估對象之間是一一對應關系，dⁱ_c的元素數值代表對應被評估對象的名義損傷程度或名義載荷變化量，dⁱ_c和dⁱ與被評估對象初始損傷向量d_o的元素編號規則相同，dⁱ_c的元素、dⁱ的元素與d_o的元素是一一對應關系；

j.依據被監測量當前數值向量Cⁱ同“被監測量當前初始數值向量Cⁱ_o”、“單位損傷被監測量數值變化矩陣ΔCⁱ”和“當前名義損傷向量dⁱ_c”間存在的近似線性關系，該近似線性關系可表達為式1，式1中除dⁱ_c外的其它量均為已知，求解式1就可以算出當前名義損傷向量dⁱ_c；

Ci=Cot+ΔCi·dci]]>??式1

k.利用式2表達的當前實際損傷向量dⁱ的第k個元素dⁱ_k同被評估對象當前初始損傷向量dⁱ_o的第k個元素dⁱ_ok和當前名義損傷向量dⁱ_c的第k個元素dⁱ_ck間的關系，計算得到當前實際損傷向量dⁱ的所有元素；

式2中k=1,2,3,……,N；向量dⁱ的元素的編號規則與式（1）中向量d_o的元素的編號規則相同；dⁱ_k表示第i次循環中第k個被評估對象的當前實際健康狀態，如果該被評估對象是索系統中的一根支承索，那么dⁱ_k表示其當前健康問題的嚴重程度，有健康問題的支承索可能是松弛索、也可能是受損索，dⁱ_k數值反應了該支承索的松弛或損傷的程度；如果該被評估對象是一個載荷，那么dⁱ_k表示該載荷的實際變化量；如果該被評估對象是一個載荷，那么dⁱ_k表示該載荷的實際變化量；將被評估對象當前實際損傷向量dⁱ中與M₁根支承索相關的M₁個元素取出，組成支承索當前實際損傷向量d^ci，支承索當前實際損傷向量d^ci的元素的編號規則與初始索力向量F_o的元素的編號規則相同；支承索當前實際損傷向量d^ci的第h個元素表示索結構中第h根支承索的當前實際損傷量，h=1,2,3,…….,M₁；支承索當前實際損傷向量d^ci中數值不為0的元素對應于有健康問題的支承索，從這些有健康問題的支承索中鑒別出受損索，剩下的就是松弛索；與受損索對應的支承索當前實際損傷向量d^ci中的元素的數值表達的是該受損索的當前實際損傷，元素數值為100%時表示該支承索徹底喪失承載能力，介于0與100%之間時表示喪失相應比例的承載能力；利用在當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ條件下的、在第l步鑒別出的松弛索及用支承索當前實際損傷向量dcⁱ表達的這些松弛索的、與其松弛程度力學等效的當前實際等效損傷程度，利用在第f步獲得的在當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ條件下的當前索力向量Fⁱ和當前支承索兩支承端點水平距離向量，利用在第c步獲得的在初始索結構穩態溫度數據向量T_o條件下的支承索的初始自由長度向量、初始自由橫截面面積向量和初始自由單位長度的重量向量、初始索力向量F_o，利用當前索結構穩態溫度數據向量Tⁱ表示的支承索當前穩態溫度數據，利用在第c步獲得的在初始索結構穩態溫度數據向量T_o表示的支承索初始穩態溫度數據，利用在第c步獲得的索結構所使用的各種材料的隨溫度變化的物理和力學性能參數，計入溫度變化對支承索物理、力學和幾何參數的影響，通過將松弛索同受損索進行力學等效來計算松弛索的、與當前實際等效損傷程度等效的松弛程度，力學等效條件是：一、兩等效的索的無松弛和無損傷時的初始自由長度、幾何特性參數、密度及材料的力學特性參數相同；二、松弛或損傷后，兩等效的松弛索和損傷索的索力和變形后的總長相同；滿足上述兩個力學等效條件時，這樣的兩根支承索在索結構中的力學功能就是完全相同的，即如果用等效的松弛索代替受損索后，索結構不會發生任何變化，反之亦然；依據前述力學等效條件求得那些被判定為松弛索的松弛程度，松弛程度就是支承索自由長度的改變量，也就是確定了那些需調整索力的支承索的索長調整量；這樣就實現了支承索的松弛識別和損傷識別；計算時所需索力由當前索力向量Fⁱ對應元素給出；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，至此本方法實現了剔除支座廣義位移、載荷變化和結構溫度變化的影響的、索結構的問題索識別，同時實現了剔除支座廣義位移、結構溫度變化和支承索健康狀態變化影響的、載荷變化量的識別；

l.在求得當前名義損傷向量dⁱ_c后，按照式3建立標識向量Bⁱ，式4給出了標識向量Bⁱ的第k個元素的定義；

Bi=B1iB2i···Bki···BNiT]]>式3

式4中元素Bⁱ_k是標識向量Bⁱ的第k個元素，Dⁱ_uk是被評估對象單位變化向量Dⁱ_u的第k個元素，dⁱ_ck是被評估對象當前名義損傷向量dⁱ_c的第k個元素，它們都表示第k個被評估對象的相關信息，式4中k=1,2,3,……,N；

m.如果標識向量Bⁱ的元素全為0，則回到步驟f繼續本次循環；如果標識向量Bⁱ的元素不全為0，則進入下一步、即步驟n；

n.根據式5計算得到下一次、即第i+1次循環所需的被評估對象當前初始損傷向量dⁱ⁺¹_o的每一個元素；

式5中dⁱ⁺¹_ok是下一次、即第i+1次循環所需的被評估對象當前初始損傷向量dⁱ⁺¹_o的第k個元素，dⁱ_ok是本次、即第i次循環的被評估對象當前初始損傷向量dⁱ_o的第k個元素，Dⁱ_uk是第i次循環的被評估對象單位變化向量Dⁱ_u的第k個元素，Bⁱ_k是第i次循環的標識向量Bⁱ的第k個元素，式5中k=1,2,3,……,N；

o.在初始力學計算基準模型A_o的基礎上，先對A_o中的索結構支座施加支座廣義位移約束，支座廣義位移約束的數值就取自支座廣義位移向量V中對應元素的數值，再對A_o中的索結構施加溫度變化，施加的溫度變化的數值就取自穩態溫度變化向量S，再令索的健康狀況為dⁱ⁺¹_o后得到的就是下一次、即第i+1次循環所需的力學計算基準模型Aⁱ⁺¹；得到Aⁱ⁺¹后，通過力學計算得到Aⁱ⁺¹中所有被監測量的、當前的具體數值，這些具體數值組成下一次、即第i+1次循環所需的被監測量當前初始數值向量Cⁱ⁺¹_o；

p.取下一次、即第i+1次循環所需的當前初始索結構穩態溫度數據向量Tⁱ⁺¹_o等于第i次循環的當前初始索結構穩態溫度數據向量Tⁱ_o；下一次、即第i+1次循環所需的當前初始索結構支座廣義坐標向量Uⁱ⁺¹_o等于第i次循環的當前初始索結構支座廣義坐標向量Uⁱ_o；

q.回到步驟f，開始下一次循環。