[發明專利]一種基于索力監測的支承索健康監測方法

有效

• 申請號: 202011048121.5
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112214888B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 洪俊;韓玉林;曹姝娟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01L5/00;G06F119/14;G06F119/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明公開了一種基于索力監測的支承索健康監測方法，在擴大搜索起點數量的基礎上，計算時，每一個搜索起點有一個局部最優值，通過比較被監測量的計算值與實測值的差的方式，從眾多的局部最優值中找到其中的最佳值，即該最佳值取被監測量的計算值與實測值的差最小時所對應的局部最優值，以該最佳值為索系統健康狀態的最終評估值，因而能明顯降低誤判率，據此可以比較準確地確定受損索的位置及其損傷程度。

技術領域

本發明屬工程結構健康監測領域，具體是一種基于索力監測的支承索健康監測方法。

背景技術

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)，統一稱為“支承索”，即本方法中用“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。為方便起見，本方法將一個索結構的全體支承索稱為“索系統”。

在索結構服役過程中，支承索的健康狀態可能發生變化，支承索是索結構的關鍵組成部分，它的健康狀態是影響整個結構安全的關鍵因素之一。基于結構健康監測技術來識別支承索的健康狀態是一種極具潛力的方法。結構健康監測技術主要通過對被監測量(例如索力、結構應變、結構角位移和線位移等)的監測，根據被監測量的變化來識別受損索及其損傷程度。

考慮到了被監測量實測數值向量同被監測量初始數值向量、單位損傷被監測量數值變化矩陣和被評估對象當前名義損傷向量間存在的線性關系是近似的，求解時采用的實際上是搜索算法，容易陷入局部最優值，從而造成誤判。因此降低誤判率，準確地識別支承索的健康狀態的變化，是目前迫切需要解決的問題。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提出了一種方法，基于索力監測來識別受損索，能夠降低誤判率，即提高了支承索健康狀態識別的準確度。

為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于索力監測的支承索健康監測方法，該方法包括：

a.確定索的編號規則，按此規則將索結構中所有索編號，該編號在后續步驟中將用于生成各個向量和矩陣，所有向量的相同編號的元素表示同一根索的不同信息；

b.利用索的無損檢測數據即能夠表達索的健康狀態的數據建立“被評估對象初始損傷向量d_o”；在建立“被評估對象初始損傷向量d_o”的同時，通過直接測量計算得到索結構的所有指定的被監測量，即實測獲得了承載索的初始索力數據，使用該實測獲得的承載索的初始索力數據，組成“被監測量初始數值向量C_o”；在建立“被評估對象初始損傷向量d_o”和“被監測量初始數值向量C_o”的同時，實測得到索結構的初始幾何數據；根據索結構的設計圖、竣工圖和索結構的上述實測數據，建立索結構的力學計算模型，基于該模型計算所得的計算數據同上述實測數據越接近越好，其間的差異不得大于5％，此時該模型被稱為結構的“力學計算基準模型A”；“力學計算基準模型A”中所有支承索的健康狀態由“被評估對象初始損傷向量d_o”表達；

c.建立“單位損傷矩陣D_u”，單位損傷矩陣D_u共有N行、V列個元素，單位損傷矩陣D_u的全部元素為符合均勻分布的隨機數的集合，且都大于0％、小于100％，利用能夠生成均勻分布的隨機數的常規數學方法一次性生成單位損傷矩陣D_u的全部元素；

d.實測得到索結構的所有指定被監測量的當前實測數值，組成“被監測量實測數值向量C_m”；