[發明專利]一種基于溫度變形的纜索系統異常識別方法

有效

• 申請號: 202010675400.8
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN111859655B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 周毅
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/12;G06F17/13;G06F17/16
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種基于溫度變形的纜索系統異常識別方法，其特征在于：

包括步驟如下：

(1)建立任意跨纜索系統溫度變化與結構響應之間的控制方程；

(2)當已知纜索系統的特性和結構溫度變化時，求出結構響應的解析公式，通過對比結構響應的計算值與實測值判斷纜索系統是否存在異常；

(3)當已知結構溫度變化和結構響應時，根據纜索系統溫度變化與結構響應之間的控制方程反求纜索系統的結構參數，從而識別纜索系統的異常變化；

所述步驟(1)中任意跨纜索系統溫度變化與結構響應之間的控制方程為：

其中：

是控制方程的系數矩陣，其元素只與纜索系統的固有參數有關，與溫度變化無關；

是纜索系統的輸入，與溫度變化有關；

是纜索系統的輸出，對應于纜索系統的變形；

具體各個參數的含義如下：

u(u≥1)表示纜索系統的跨數，

0_u×u是u×u的零矩陣，

0_u×1是u×1的零向量，

I_u是u×u的單位矩陣，

P_u×u是對角矩陣，記為：

P_u×u＝diag([P₁,P₂,…,P_u])

其中每一個元素參數α_i、n_i分別是第i跨纜索的弦線傾角和垂跨比，i＝1,2,…,u；α_i以相對水平線逆時針轉動為正，n_i＝f_i/l_i，其中f_i、l_i分別是第i跨纜索的垂度和跨距；

對角矩陣M_u×u為：

M_u×u＝diag([M₁,M₂,…,M_u])

其中每一個元素參數c_ni、c_li、c_αi分別是：

對角矩陣E_u×u為：

E_u×u＝diag([E₁,E₂,…,E_u])

其中每一個元素參數H₀、E_C、A_i分別是纜索的初始水平拉力、纜索的彈性模量和第i跨纜索的橫截面積；

對角矩陣U_u×u為

對角矩陣V_u×u為：

矩陣K_u×u為：

其中(K)_ij表示矩陣K_u×u中第i行、第j列的元素，i和j均取1和u之間的整數；κ_i＝k_Pi/H₀，k_Pi是第i個中間支撐的抗彎剛度，由于u跨纜索系統共有u-1個中間支撐和2個端部固定支撐，所以κ_i和k_Pi分別有u-1個；

矩陣J_u×u為：

向量δF_u×1為：

δF_u×1＝[δf₁,δf₂,…,δf_u]^T

其中每一個元素δf_i是第i跨纜索的垂度變化；

向量δL_u×1為：

δL_u×1＝[δl₁,δl₂,…,δl_u]^T

其中每一個元素δl_i是第i跨纜索的跨距變化；

向量δH_u×1為：

其中每一個元素δH_i/H₀表示第i跨纜索拉力的水平分量H_i的相對變化，δH_i表示第i跨纜索水平拉力的變化；

向量Q_u×1為：

Q_u×1＝[Q₁,Q₂,…,Q_u]^T

其中每一個元素Q_i為：

式中S_i為各跨主纜的長度，按下式計算，其中，i＝1,2,…,u：

h_Pi和h_P(i-1)分別是第i和(i-1)個支撐的高度，且兩端的固定支撐的編號分別記為0和u，高度為0，即h_P0＝h_Pu＝0；θ_C、θ_P分別是纜索及其支撐的線膨脹系數，δT_C、δT_P分別是纜索及其支撐產生的均勻溫度變化。