【摘要】 有支座沉降时的基于混合监测的索系统的健康监测方法，基于混合监测、通过监测结构支座坐标来决定是否需要更新结构的力学计算基准模型，只有当结构支座坐标发生变化时才更新结构的力学计算基准模型，从而得到新的计入结构支座沉降的结构的力学计算基准模型，在此模型的基础上计算获得单位损伤被监测量变化矩阵。依据被监测量的当前数值向量同被监测量初始向量、单位损伤被监测量变化矩阵、单位损伤标量和待求的索系统当前损伤向量间存在的近似线性关系，可以利用多目标优化算法等合适的算法快速算出当前索损伤向量的非劣解，据此可以在有支座沉降时、比较准确地确定受损索的位置及其损伤程度。 【专利类型】发明授权 【申请人】东南大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】210009 江苏省南京市江宁开发区东南大学路2号 【申请人地区】中国 【申请人城市】南京市 【申请人区县】江宁区 【申请号】CN201010127301.2 【申请日】2010-03-17 【申请年份】2010 【公开公告号】CN101806663B 【公开公告日】2011-08-31 【公开公告年份】2011 【授权公告号】CN101806663B 【授权公告日】2011-08-31 【授权公告年份】2011.0 【IPC分类号】G01M99/00; G01B21/32; G01B21/22; G01B21/00; G01N19/08; G01L5/00 【发明人】韩玉林 【主权项内容】1.一种有支座沉降时的基于混合监测的索系统的健康监测方法，其特征在于所述方法包括： a.设共有N根索，首先确定索的编号规则，按此规则将索结构中所有的索编号，该编号在后续步骤中将用于生成向量和矩阵； b.确定混合监测时指定的将被监测索力的支承索，设索系统中共有N根索，结构的被监测的索力数据由结构上M1个指定索的M1个索力数据来描述，结构索力的变化就是所有指定索的索力的变化；每次共有M1个索力测量值或计算值来表征结构的索力信息；M1是一个不小于0的整数；确定混合监测时指定的将被监测应变的被测量点，结构的被监测的应变数据由结构上K2个指定点的、及每个指定点的L2个指定方向的应变来描述，结构应变数据的变化就是K2个指定点的所有被测应变的变化；每次共有M2个应变测量值或计算值来表征结构应变，M2为K2和L2之积；M2是不小于0的整数；确定混合监测时指定的将被监测角度的被测量点，结构的被监测的角度数据由结构上K3个指定点的、过每个指定点的L3个指定直线的、每个指定直线的H3个角度坐标分量来描述，结构角度的变化就是所有指定点的、所有指定直线的、所有指定的角度坐标分量的变化；每次共有M3个角度坐标分量测量值或计算值来表征结构的角度信息，M3为K3、L3和H3之积；M3是一个不小于0的整数；确定混合监测时指定的将被监测的形状数据，结构的被监测的形状数据由结构上K4个指定点的、及每个指定点的L4个指定方向的空间坐标来描述，结构形状数据的变化就是K4个指定点的所有坐标分量的变化；每次共有M4个坐标测量值或计算值来表征结构形状，M4为K4和L4之积；M4是一个不小于0的整数；综合上述混合监测的被监测量，整个结构共有M个被监测量，M为M1、M2、M3和M4之和，定义参量K，K为M1、K2、K3和K4之和，K和M不得小于索的数量N；由于M个被监测量是不同类型的，所以本方法称为“有支座沉降时的基于混合监测的索系统的健康监测方法”；为方便起见，在本方法中将本步所列出的“混合监测时结构的被监测的所有参量”简称为“被监测量”； c.直接测量计算得到索结构的所有被监测量的初始数值，组成被监测量初始向量Co；在实测得到被监测量初始向量Co的同时，实测得到索结构的所有索的初始索力数据、索结构的初始几何数据和初始索结构支座坐标数据，初始索结构支座坐标数据组成初始索结构支座坐标向量Uo； d.根据索结构的设计图、竣工图和索结构的实测数据、索的无损检测数据和初始索结构支座坐标向量Uo建立索结构的初始力学计算基准模型Ao并第一次建立索结构的当前力学计算基准模型Ato，索结构的实测数据至少包括索结构的所有索的初始索力数据、初始索结构支座坐标数据和索结构的初始几何数据；第一次建立索结构的当前力学计算基准模型Ato时，索结构的当前力学计算基准模型Ato就等于索结构的初始力学计算基准模型Ao；对应于索结构的当前力学计算基准模型Ato的索结构支座坐标数据组成当前索结构支座坐标向量Uto，第一次建立索结构的当前力学计算基准模型Ato时，Uto就等于Uo； e.从这里进入由第e步到第k步的循环；在索结构服役过程中，不断实测得到索结构支座坐标当前数据，所有索结构支座坐标当前数据组成当前索结构实测支座坐标向量Ut； f.根据当前索结构实测支座坐标向量Ut，根据步骤f1至f2更新当前力学计算基准模型Ato和当前索结构支座坐标向量Uto； f1.在步骤e中实测得到当前索结构实测支座坐标向量Ut后，比较Ut和Uto，如果Ut等 于Uto，则Ato和Uto保持不变； f2.在步骤e中实测得到当前索结构实测支座坐标向量Ut后，比较Ut和Uto，如果Ut不等于Uto，则需要对Ato和Uto进行更新，更新方法是：先计算Ut与Uo的差，Ut与Uo的差就是索结构支座关于初始位置的当前支座位移，用支座位移向量V表示支座位移，支座位移向量V中的元素与支座位移分量之间是一一对应关系，支座位移向量V中一个元素的数值对应于一个指定支座的一个指定方向的位移，其中支座位移在重力方向的分量就是支座沉降量；更新Ato的方法是对Ao中的索结构支座施加当前支座位移约束，当前支座位移约束的数值就取自支座位移向量V中对应元素的数值，对Ao中的索结构支座施加支座位移约束后得到更新的当前力学计算基准模型Ato，更新Ato的同时，Uto所有元素数值也用第e步的Ut所有元素数值对应代替，即更新了Uto，这样就得到了正确地对应于Ato的Uto； g.在当前力学计算基准模型Ato的基础上进行若干次力学计算，通过计算获得索结构单位损伤被监测量变化矩阵ΔC和单位损伤标量Du； h.实测得到索结构的所有指定被监测量的当前实测数值，组成被监测量的当前数值向量C； i.定义索系统当前损伤向量d，索系统当前损伤向量d的元素个数等于索的数量，索系统当前损伤向量d的元素和索之间是一一对应关系，索系统当前损伤向量d的元素数值代表对应索的损伤程度或健康状态； j.依据被监测量的当前数值向量C同被监测量初始向量Co、索结构单位损伤被监测量变化矩阵ΔC、单位损伤标量Du和待求的索系统当前损伤向量d间存在的近似线性关系，该近似线性关系表达为式1，式1中除d外的其它量均为已知，求解式1就可以算出索系统当前损伤向量d；由于当前损伤向量d的元素数值代表对应索的损伤程度，所以根据当前损伤向量确定有哪些索受损及其损伤程度，即实现了索结构中索系统的健康监测；若当前索损伤向量的某一元素的数值为0，表示该元素所对应的索是完好的，没有损伤的；若其数值为100％，则表示该元素所对应的索已经完全丧失承载能力；若其数值介于0和100％之间，则表示该索丧失了相应比例的承载能力； 式1 k.回到第e步，开始由第e步到第k步的下一次循环。 【当前权利人】江苏大公建设有限公司; 东南大学 【当前专利权人地址】; 江苏省南京市玄武区四牌楼2号 【统一社会信用代码】12100000466006770Q 【引证次数】1.0 【自引次数】1.0 【家族引证次数】4.0 【家族被引证次数】5

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