基于应变监测的索结构中索系统的递进式健康监测方法

摘要

基于应变监测的索结构中索系统的递进式健康监测方法在以应变为被监测量的前提下，考虑到了被监测量的当前数值向量同被监测量的初始数值向量、单位损伤被监测量数值变化矩阵和当前名义损伤向量间的线性关系是近似的，特别是在受损索较多或且受损程度较大时，上述量之间的非线性关系特征更加明显。为克服此缺陷，本发明基于应变监测，给出了使用线性关系分段逼近非线性关系的方法，将大区间分割成连续的一个个小区间，在每一个小区间内上述线性关系都是足够准确的，在每一个小区间内可以利用多目标优化算法等合适的算法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递进式健康监测方法，其特征是该方法包括：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. 确定指定的将被监测应变的结构上的点，给这些点编号，确定将被监测应变的点的、将被监测的应变方向，并编号。上述编号在后续步骤中将用于生成向量和矩阵。上述所有的被监测量的个数之和一般不得小于索的数量；c. 利用索的无损检测数据等能够表达索的健康状态的数据建立索系统初始损伤向量dio。如果没有索的无损检测数据及其他能够表达索的健康状态的数据时，或者可以认为结构初始状态为无损伤状态时，向量dlo的各元素数值取0。d. 在建立索系统初始损伤向量dlo的同时，直接测量计算得到索结构的所有指定的被监测量，组成“被监测量的初始数值向量Clo”；e. 在建立索系统初始损伤向量dlo和被监测量的初始数值向量Clo的同时，实测得到索结构的所有索的初始索力数据，实测得到索结构的初始几何数据；f. 根据索结构的设计图、竣工图和索结构的上述实测数据，建立索结构的力学计算模型，基于该模型计算所得的计算数据同上述实测数据越接近越好，其间的差异一般不得大于5％，此时该模型被称为结构的力学计算基准模型A1。g. 在力学计算基准模型Ai的基础上进行若干次力学计算，通过计算获得“单位损伤被监测量数值变化矩阵ΔCi”和“名义单位损伤向量Diu”。其中i表示循环次数，后面i及上标i都表示循环次数，i＝1，2，3，......；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Ci(null)”。给本步及本步之前出现的所有向量的元素编号时，应使用同一编号规则，这样可以保证本步及本步之前出现的各向量的、编号相同的元素，表示同一被监测量的、对应于该元素所属向量所定义的相关信息；i. 定义索系统当前名义损伤向量dic和当前实际损伤向量di，损伤向量的元素个数等于索的数量，损伤向量的元素和索之间是一一对应关系，损伤向量的元素数值代表对应索的损伤程度或健康状态；