[發(fā)明專利]精簡混合監(jiān)測載荷問題索廣義位移識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510439149.4
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN105067317A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓玉林;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;G01B21/02
• 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。在支承索出現(xiàn)健康問題時，在索結(jié)構(gòu)服役過程中，索結(jié)構(gòu)支座可能發(fā)生廣義位移，索結(jié)構(gòu)承受的載荷也可能同時發(fā)生變化，實際上即使支承索的健康狀態(tài)不發(fā)生變化，索結(jié)構(gòu)承受的載荷也可能單獨(dú)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，本方法稱其為混合監(jiān)測)來識別支座廣義位移和問題索，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)支座廣義位移對索結(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)變化對索結(jié)構(gòu)支座廣義位移識別結(jié)果的影響，從而準(zhǔn)確地識別索結(jié)構(gòu)支座廣義位移，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(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本方法公開了一種方法，在造價更低的條件下，實現(xiàn)了兩種功能，分別是，一、剔除支座廣義位移和載荷變化對索結(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、本方法還能夠剔除載荷變化和索結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)變化對索結(jié)構(gòu)支座廣義位移識別結(jié)果的影響，從而準(zhǔn)確地識別索結(jié)構(gòu)支座廣義位移。

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(dá)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(dá)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(dá)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(dá)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(dá)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(dá)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。

物體、結(jié)構(gòu)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(xù)分布于物體內(nèi)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(biāo)系中，例如在笛卡爾直角坐標(biāo)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。