[發明專利]精簡空間坐標監測問題索載荷角位移識別方法

在審

• 申請號: 201510438496.5
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN105043802A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 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;G01B21/22;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

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，索結構支座可能發生角位移，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”)來識別支座角位移和問題索(本方法稱之為核心被評估對象的健康狀態)，屬工程結構健康監測領域。

背景技術

剔除載荷變化、索結構支座角位移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；剔除載荷變化、索結構健康狀態變化和結構溫度變化對索結構支座角位移識別結果的影響，從而準確地識別索結構支座角位移，也是目前迫切需要解決的問題；本方法公開了一種解決這兩個問題的有效的、廉價的方法。

發明內容

技術問題：本方法公開了一種方法，在造價更低的條件下，能夠準確識別出支承索的健康狀態和索結構支座角位移。

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：在本方法中，用“支座空間坐標”指稱支座關于笛卡爾直角坐標系的X、Y、Z軸的坐標，也可以說成是支座關于X、Y、Z軸的空間坐標，支座關于某一個軸的空間坐標的具體數值稱為支座關于該軸的空間坐標分量，本方法中也用支座的一個空間坐標分量表達支座關于某一個軸的空間坐標的具體數值；用“支座角坐標”指稱支座關于X、Y、Z軸的角坐標，支座關于某一個軸的角坐標的具體數值稱為支座關于該軸的角坐標分量，本方法中也用支座的一個角坐標分量表達支座關于某一個軸的角坐標的具體數值；用“支座廣義坐標”指稱支座角坐標和支座空間坐標全體，本方法中也用支座的一個廣義坐標分量表達支座關于一個軸的空間坐標或角坐標的具體數值；支座關于X、Y、Z軸的坐標的改變稱為支座線位移，也可以說支座空間坐標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于某一個軸的線位移的具體數值；支座關于X、Y、Z軸的角坐標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于某一個軸的角位移的具體數值；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于某一個軸的線位移或角位移的具體數值；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。

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。