基于应变监测的索结构中索系统的健康监测方法

摘要

基于应变监测的索结构中索系统的健康监测方法在结构的力学计算基准模型的基础上进行若干次力学计算，计算次数等于索的数量。每次计算假设只有一根索有单位损伤，每次计算结果组成一个计算当前应变向量；每个计算当前应变向量减去初始应变向量，获得一个应变变化向量；所有的应变变化向量组成单位损伤应变变化矩阵。依据当前应变向量(由所有指定点的当前实测应变组成)同初始应变向量、单位损伤应变变化矩阵、单位损伤标量和当前索损伤向量(由所有索当前损伤量组成)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，据此可以比较准确地确定受损索的位置及其损伤程度。

主权项

1.一种基于应变监测的索结构中索系统的健康监测方法，其特征在于所述方法包括：a.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.确定指定的被测量点，被测量点即表征结构应变的所有指定点，并给所有指定点编号；确定被测量点的被测量的应变方向并编号；这些应变方向编号在后续步骤中同样将用于生成向量和矩阵；被测量点的数量不得小于索的数量；所有被测量点的所有指定应变方向的数量之和不得小于索的数量；c.在索结构无损伤条件或认为无损伤条件下，直接测量计算得到索结构的所有指定点的初始应变，组成初始应变向量ε₀；d.在索结构无损伤条件或认为无损伤条件下，在实测得到初始应变向量的同时，实测得到索结构的所有索的初始索力数据和索结构的初始几何数据；e.根据索结构的设计图、竣工图和索结构的实测数据，建立索结构的力学计算基准模型，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和初始几何数据；f.在力学计算基准模型的基础上进行若干次力学计算，通过计算获得单位损伤应变变化矩阵Δε；g.实测得到索结构的所有指定点的当前实测应变，组成当前应变向量ε；h.定义索系统当前损伤向量d，当前损伤向量的元素个数等于索的数量，当前损伤向量的元素和索之间是一一对应关系，当前损伤向量的元素数值代表对应索的损伤程度或健康状态；i.依据当前应变向量ε同初始应变向量ε_o、单位损伤应变变化矩阵Δε、单位损伤标量D_u和待求的索系统当前损伤向量d间存在的近似线性关系，该近似线性关系可表达为式1，式1中除d外的其它量均为已知，求解式1就可以算出当前损伤向量d；$ϵ={ϵ}_o+\frac{1}{D_u}\mathrm{\Delta ϵ}·d$式1j.由于当前损伤向量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就能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。