專利名稱：溫度變化角度監(jiān)測的受損索和支座角位移識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
斜拉橋、懸索橋、桁架結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同點(diǎn)，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(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)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(jié)構(gòu)表述為“索結(jié)構(gòu)”。隨著環(huán)境溫度的變化，索結(jié)構(gòu)的溫度也會(huì)發(fā)生變化，在索結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化時(shí)，在有支座角位移(例如支座繞坐標(biāo)軸X、Y、Z的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)際上就是支座繞坐標(biāo)軸X、Y、Z的角位移)時(shí)，本方法基于角度監(jiān)測來識(shí)別索結(jié)構(gòu)的支承系統(tǒng)(指所有承載索、及所有起支承作用的僅承受拉伸載荷的桿件，為方便起見，本專利將該類結(jié)構(gòu)的全部支承部件統(tǒng)一稱為“索系統(tǒng)”，但實(shí)際上索系統(tǒng)不僅僅指支承索，也包括僅承受拉伸載荷的桿件，本方法中用“支承索”這一名詞指稱所有承載索及所有起支承作用的僅承受拉伸載荷的桿件)中的受損索(對桁架結(jié)構(gòu)就是指受損的僅承受拉伸載荷的桿件)和支座角位移，屬工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
支承索受損和支座發(fā)生角位移對索結(jié)構(gòu)安全是一項(xiàng)重大威脅，基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)來識(shí)別支座角位移和索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)中的受損索是一種極具潛力的方法。當(dāng)支座出現(xiàn)位移時(shí)、或索系統(tǒng)的健康狀態(tài)發(fā)生變化(例如發(fā)生損傷)時(shí)、或者兩種情況同時(shí)發(fā)生時(shí)，會(huì)引起結(jié)構(gòu)的可測量參數(shù)的變化，例如會(huì)引起索力的變化，會(huì)影響索結(jié)構(gòu)的變形或應(yīng)變，會(huì)影響索結(jié)構(gòu)的形狀或空間坐標(biāo)，會(huì)引起過索結(jié)構(gòu)的每一點(diǎn)的任意假想直線的角度坐標(biāo)的變化(例如結(jié)構(gòu)表面任意一點(diǎn)的切平面中的任意一根過該點(diǎn)的直線的角度坐標(biāo)的變化，或者結(jié)構(gòu)表面任意一點(diǎn)的法線的角度坐標(biāo)的變化)，所有的這些變化都包含了索系統(tǒng)的健康狀態(tài)信息，實(shí)際上這些可測量參數(shù)的變化包含了索系統(tǒng)的健康狀態(tài)信息、包含了支座角位移信息，也就是說可以利用結(jié)構(gòu)的可測量參數(shù)來識(shí)別支座角位移和受損索。本方法基于角度監(jiān)測(本方法將被監(jiān)測的角度稱為“被監(jiān)測量”)來識(shí)別受損索和支座角位移。被監(jiān)測量除了受索系統(tǒng)健康狀態(tài)和支座角位移的影響外，還會(huì)受索結(jié)構(gòu)溫度變化(常常會(huì)發(fā)生)的影響，在索結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化的條件下，如果能夠基于對被監(jiān)測量的監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)對有健康問題的支承索和支座角位移的識(shí)別，對索結(jié)構(gòu)的安全具有重要的價(jià)值，目前還沒有一種公開的、有效的健康監(jiān)測系統(tǒng)和方法解決了此問題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本方法公開了一種基于角度監(jiān)測的、能夠合理有效地識(shí)別支座角位移和受損索的健康監(jiān)測方法。技術(shù)方案本方法由三部分組成。分別是建立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)所需的知識(shí)庫和參量的方法、基于知識(shí)庫(含參量)和實(shí)測被監(jiān)測量的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評估方法、健康監(jiān)測系統(tǒng)的軟件和硬件部分。設(shè)索結(jié)構(gòu)的支承索的數(shù)量和索結(jié)構(gòu)的支座角位移分量的數(shù)量之和為N。為敘述方便起見，本方法統(tǒng)一稱被評估的支承索和支座角位移為“被評估對象”，共有N個(gè)被評估對象。給被評估對象連續(xù)編號(hào)，該編號(hào)在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣。“結(jié)構(gòu)的全部被監(jiān)測的角度數(shù)據(jù)”由結(jié)構(gòu)上K個(gè)指定點(diǎn)的、過每個(gè)指定點(diǎn)的L個(gè)指定直線的、每個(gè)指定直線的H個(gè)角度坐標(biāo)分量來描述，結(jié)構(gòu)角度的變化就是所有指定點(diǎn)的、所有指定直線的所有指定的角度坐標(biāo)分量的變化。每次共有M(M = KXLXH)個(gè)角度坐標(biāo)分量測量值或計(jì)算值來表征結(jié)構(gòu)的角度信息。K和M不得小于N。綜合上述被監(jiān)測量，整個(gè)索結(jié)構(gòu)共有M個(gè)被監(jiān)測量，M不得小于被評估對象的數(shù)量
N0為方便起見，在本方法中將“索結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測的所有參量”簡稱為“被監(jiān)測量”。給M個(gè)被監(jiān)測量連續(xù)編號(hào)，該編號(hào)在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣。本方法用用變量j表示這一編號(hào)，j=l, 2, 3,. . . , Mo本方法的第一部分建立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)所需的知識(shí)庫和參量的方法。具體如 下第一步，查詢或?qū)崪y得到索結(jié)構(gòu)組成材料及索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的隨溫度變化的傳熱學(xué)參數(shù)，利用索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的幾何實(shí)測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)和參數(shù)建立索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型。查詢索結(jié)構(gòu)所在地不少于2年的近年來的氣象資料，統(tǒng)計(jì)得到這段時(shí)間內(nèi)的陰天數(shù)量記為T個(gè)陰天，統(tǒng)計(jì)得到T個(gè)陰天中每一個(gè)陰天的0時(shí)至次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最高氣溫與最低氣溫，日出時(shí)刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日出時(shí)刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日出時(shí)亥IJ，每一個(gè)陰天的0時(shí)至次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最高氣溫減去最低氣溫稱為該陰天的日氣溫的最大溫差，有T個(gè)陰天，就有T個(gè)陰天的日氣溫的最大溫差，取T個(gè)陰天的日氣溫的最大溫差中的最大值為參考日溫差，參考日溫差記為Al；。查詢索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間不少于2年的近年來的氣象資料或?qū)崪y得到索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的溫度隨時(shí)間和海拔高度的變化數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間不少于2年的近年來的索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的溫度關(guān)于海拔高度的最大變化率△ Th，為方便敘述取ATh的單位為。C/m。在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”，后面將通過實(shí)測得到這R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”。在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”時(shí)，“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的數(shù)量與分布必須滿足的條件在后面敘述。從索結(jié)構(gòu)所處的最低海拔到最高海拔之間，在索結(jié)構(gòu)上均布選取不少于三個(gè)不同的海拔高度，在每一個(gè)選取的海拔高度處、在水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線處至少選取兩個(gè)點(diǎn)，從選取點(diǎn)處引索結(jié)構(gòu)表面的外法線，所有選取的外法線方向稱為“測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向”，測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向與“水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線”相交，在選取的測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向中必須包括索結(jié)構(gòu)的向陽面外法線方向和索結(jié)構(gòu)的背陰面外法線方向，沿每一個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向在索結(jié)構(gòu)中均布選取不少于三個(gè)點(diǎn)，特別的，對于支承索沿每一個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向僅僅取一個(gè)點(diǎn)，即僅僅測量支承索的表面點(diǎn)的溫度，測量所有被選取點(diǎn)的溫度，測得的溫度稱為“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，其中沿與同一“水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線”相交的、“測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向”測量獲得的“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，在本方法中稱為“相同海拔高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，設(shè)選取了 H個(gè)不同的海拔高度，在每一個(gè)海拔高度處，選取了 B個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向，沿每個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向在索結(jié)構(gòu)中選取了 E個(gè)點(diǎn)，其中H和E都不小于3，B不小于2，特別的，對于支承索E等于1，計(jì)索結(jié)構(gòu)上“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的總數(shù)為HBE個(gè)，后面將通過實(shí)測得到這HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這HBE個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”;本方法中將在每一個(gè)選取的海拔高度處“相同海拔高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”的個(gè)數(shù)溫度分布數(shù)據(jù)”。在索結(jié)構(gòu)所在地按照氣象學(xué)測量氣溫要求選取一個(gè)位置，將在此位置實(shí)測得到符合氣象學(xué)測量氣溫要求的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫；在索結(jié)構(gòu)所在地的空曠無遮擋處選取一個(gè)位置，該位置應(yīng)當(dāng)在全年的每一日都能得到該地所能得到的該日的最充分的日照，在該位置安放一塊碳鋼材質(zhì)的平板，稱為參考平板，該參考平板的一面向陽，稱為向陽面，參考平板的向陽面是粗糙的和深色的，參考平板的向陽面應(yīng)當(dāng)在全年的每一日都能得到一塊平板在該地所能得到的該日的最充分的日照，參考平板的非向陽面覆有保溫材料，將實(shí)時(shí)監(jiān)測得到參考平板的向陽面的溫度。本方法中對同 一個(gè)量實(shí)時(shí)監(jiān)測的任何兩次測量之間的時(shí)間間隔不得大于30分鐘，測量記錄數(shù)據(jù)的時(shí)刻稱為實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻。第二步，實(shí)時(shí)監(jiān)測得到上述R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測得到前面定義的索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測得到符合氣象學(xué)測量氣溫要求的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫?cái)?shù)據(jù)；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，記為AT6max ;由索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時(shí)間的變化率，該變化率也隨著時(shí)間變化；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列，參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到參考平板的向陽面的溫度的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，記為A Tpfflax ;通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的所有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列由一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個(gè)當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差數(shù)值，其中的最大值記為ATsmax ;由每一索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率，每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率也隨著時(shí)間變化。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的、在同一時(shí)刻、HBE個(gè)“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”后，計(jì)算在每一個(gè)選取的海拔高度處共計(jì)BE個(gè)“相同海拔高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”中的最高溫度與最低溫度的差值，這個(gè)差值的絕對值稱為“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，選取了 H個(gè)不同的海拔高度就有H個(gè)“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，稱這H個(gè)“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”中的最大值為“索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，記為ATtmax。第三步，測量計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)；首先，確定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻相關(guān)的條件有六項(xiàng)，第一項(xiàng)條件是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻介于當(dāng)日日落時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間，日落時(shí)刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日落時(shí)刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日落時(shí)刻；第二項(xiàng)條件的a條件是在當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí) 都不大于5攝氏度；第二項(xiàng)條件的b條件是在當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的這段時(shí)間內(nèi)，在前面測量計(jì)算得到的環(huán)境最大誤差A(yù)T6max不大于參考日溫差A(yù)l；，且參考平板最大溫差A(yù) Tpmax減去2攝氏度后不大于A Temax,且索結(jié)構(gòu)表面最大溫差A(yù) Tsmax不大于ATpmax ;只需滿足第二項(xiàng)的a條件和b條件中的一項(xiàng)就稱為滿足第二項(xiàng)條件；第三項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時(shí)間的變化率的絕對值不大于每小時(shí)0. I攝氏度；第四項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率的絕對值不大于每小時(shí)0. I攝氏度；第五項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)為當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的極小值；第六項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，“索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差” ATtmax不大于I攝氏度；本方法利用上述六項(xiàng)條件，將下列三種時(shí)刻中的任意一種稱為“獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時(shí)刻”，第一種時(shí)刻是滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第五項(xiàng)條件的時(shí)刻，第二種時(shí)刻是僅僅滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻相關(guān)的條件”中的第六項(xiàng)條件的時(shí)刻，第三種時(shí)刻是同時(shí)滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第六項(xiàng)條件的時(shí)刻；當(dāng)獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時(shí)刻就是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻中的一個(gè)時(shí)，獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻就是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時(shí)刻；如果獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時(shí)刻不是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻中的任一個(gè)時(shí)刻，則取本方法最接近于獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時(shí)刻的那個(gè)實(shí)際記錄數(shù)據(jù)的時(shí)刻為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻；本方法將使用在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻測量記錄的量進(jìn)行索結(jié)構(gòu)相關(guān)健康監(jiān)測分析；本方法近似認(rèn)為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)，即此時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)溫度不隨時(shí)間變化，此時(shí)刻就是本方法的“獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻”；然后，根據(jù)索結(jié)構(gòu)傳熱特性，利用獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”和“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過常規(guī)傳熱計(jì)算得到在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布，此時(shí)索結(jié)構(gòu)的溫度場按穩(wěn)態(tài)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布數(shù)據(jù)包括索結(jié)構(gòu)上R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度稱為R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)，還包括索結(jié)構(gòu)在前面選定的HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度，HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度稱為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”，當(dāng)R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)與R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)對應(yīng)相等時(shí)，且“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”與“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”對應(yīng)相等時(shí)，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布數(shù)據(jù)在本方法中稱為“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”，此時(shí)的“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度穩(wěn)態(tài)溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”;在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”時(shí)，“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的數(shù)量與分布必須滿足三個(gè)條件，第一個(gè)條件是當(dāng)索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，當(dāng)索結(jié)構(gòu)表面上任意一點(diǎn)的溫度是通過“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)相鄰的點(diǎn)的實(shí)測溫度線性插值得到時(shí)，線性插值得到的索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的溫度與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的實(shí)際溫度的誤差不大于5% ； 索結(jié)構(gòu)表面包括支承索表面；第二個(gè)條件是“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)的數(shù)量不小于4，且“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)沿著索結(jié)構(gòu)表面均布；“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的所有兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度之差的絕對值中的最大值A(chǔ)h不大于0.2°C除以A Th得到的數(shù)值，為方便敘述取A Th的單位為。C/m，為方便敘述取Ah的單位為m ;“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的定義是指只考慮海拔高度時(shí)，在“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中不存在一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)，該索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度數(shù)值介于兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度數(shù)值之間；第三個(gè)條件是查詢或按氣象學(xué)常規(guī)計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間的日照規(guī)律，再根據(jù)索結(jié)構(gòu)的幾何特征及方位數(shù)據(jù)，在索結(jié)構(gòu)上找到全年受日照時(shí)間最充分的那些表面點(diǎn)的位置，“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中至少有一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)是索結(jié)構(gòu)上全年受日照時(shí)間最充分的那些表面點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)。2.建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。(例如有限元基準(zhǔn)模型)和當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型(例如有限元基準(zhǔn)模型)的方法，建立與A。對應(yīng)的被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。的方法，建立與Attj對應(yīng)的被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj的方法。在本方法中K、c0、Attj和Cttj是不斷更新的。建立和更新A^C。、#。和Cttj的方法如下。被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C0的編號(hào)規(guī)則與M個(gè)被監(jiān)測量的編號(hào)規(guī)則相同。建立初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。時(shí)，在索結(jié)構(gòu)竣工之時(shí)，或者在建立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)前，按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”測量計(jì)算得到“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”(可以用常規(guī)溫度測量方法測量，例如使用熱電阻測量)，此時(shí)的“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”用向量T。表示，稱為初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。。在實(shí)測得到T。的同時(shí)，也就是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的同一時(shí)刻，使用常規(guī)方法直接測量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)。使用常規(guī)方法(查資料或?qū)崪y)得到索結(jié)構(gòu)所使用的各種材料的隨溫度變化的物理參數(shù)(例如熱膨脹系數(shù))和力學(xué)性能參數(shù)(例如彈性模量、泊松比)；在實(shí)測計(jì)算得到初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。的同時(shí)，也就是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的同一時(shí)刻，使用常規(guī)方法實(shí)測計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的實(shí)測計(jì)算數(shù)據(jù)。索結(jié)構(gòu)的實(shí)測計(jì)算數(shù)據(jù)包括支承索的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座初始角位移測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)初始幾何數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、拉桿拉力數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)角度測量數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)空間坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)等實(shí)測數(shù)據(jù)。索結(jié)構(gòu)的初始幾何數(shù)據(jù)可以是所有索的端點(diǎn)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)加上結(jié)構(gòu)上一系列的點(diǎn)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，目的在于根據(jù)這些坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定索結(jié)構(gòu)的幾何特征。索結(jié)構(gòu)支座初始角位移測量數(shù)據(jù)指在建立初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。時(shí)，索結(jié)構(gòu)支座相對于索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狀態(tài)下的支座所發(fā)生的角位移。對斜拉橋而言，初始幾何數(shù)據(jù)可以是所有索的端點(diǎn)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)加上橋梁兩端上若干點(diǎn)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，這就是所謂的橋型數(shù)據(jù)。利用支承索的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)以及索結(jié)構(gòu)支座初始角位移測量數(shù)據(jù)建立被評估對象初始損傷向量d。(如式(I)所示)，用d。表示索結(jié)構(gòu)(用初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。表示)的被評估對象的初始健康狀態(tài)。如果沒有支承索的無損檢測數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時(shí)，或者可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷無松弛狀態(tài)時(shí)，向量d。的中與支承索相關(guān)的各元素?cái)?shù)值取O，如果沒有索結(jié)構(gòu)支座初始角位移測量數(shù)據(jù)或者可以認(rèn)為索結(jié)構(gòu)支座初始角位移為O時(shí)，向量d。的中與索結(jié)構(gòu)支座角位移相關(guān)的各元素?cái)?shù)值取O。利用索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)、支承索的無損檢測數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座初始角位移測量 數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)所使用的各種材料的隨溫度變化的物理和力學(xué)性能參數(shù)和初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。，利用力學(xué)方法(例如有限元法)計(jì)入“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”建立初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。。d0=[d0l do2 dok doN]T(I)式(I沖d。, (k=l，2，3，.......，N)表示初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A0中的第k個(gè)被評
估對象的初始狀態(tài)，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一根索(或拉桿)，那么Cl。,表示其初始損傷，dok為0時(shí)表示無損傷，為100%時(shí)表示該索徹底喪失承載能力，介于0與100%之間時(shí)表示喪失相應(yīng)比例的承載能力，如果該被評估對象是一個(gè)支座的一個(gè)角位移分量，那么Cl。，表示其初始位移數(shù)值，T表示向量的轉(zhuǎn)置(后同)。在實(shí)測得到T。的同時(shí)，也就是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的同一時(shí)刻，使用常規(guī)方法直接測量計(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。(見式(2))。要求在獲得A。的同時(shí)獲得C。，被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。表示對應(yīng)于A0的“被監(jiān)測量”的具體數(shù)值。因在前述條件下，基于索結(jié)構(gòu)的計(jì)算基準(zhǔn)模型計(jì)算所得的被監(jiān)測量可靠地接近于初始被監(jiān)測量的實(shí)測數(shù)據(jù)，在后面的敘述中，將用同一符號(hào)來表示該計(jì)算值和實(shí)測值。C0= [C01 C02 Coj * * -C0Jt(2)式(2)中CtjjU=I, 2，3，.......，M)是索結(jié)構(gòu)中第j個(gè)被監(jiān)測量的初始量，該分量
依據(jù)編號(hào)規(guī)則對應(yīng)于特定的第j個(gè)被監(jiān)測量。不論用何種方法獲得初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。，計(jì)入“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”(即初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。)、基于A。計(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)必須非常接近其實(shí)測數(shù)據(jù)，誤差一般不得大于5%。這樣可保證利用A。計(jì)算所得的模擬情況下的索力計(jì)算數(shù)據(jù)、應(yīng)變計(jì)算數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)形狀計(jì)算數(shù)據(jù)和位移計(jì)算數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)角度數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)等，可靠地接近所模擬情況真實(shí)發(fā)生時(shí)的實(shí)測數(shù)據(jù)。模型A。中被評估對象的健康狀態(tài)用被評估對象初始損傷向量d。表示，索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)用初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。表示。由于基于A。計(jì)算得到所有被監(jiān)測量的計(jì)算數(shù)值非常接近所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值(實(shí)測得到)，所以也可以用在A。的基礎(chǔ)上、進(jìn)行力學(xué)計(jì)算得到的、A。的每一個(gè)被監(jiān)測量的計(jì)算數(shù)值組成被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。。T。和d。是A。的參數(shù)，也可以說C。由A。的力學(xué)計(jì)算結(jié)果組成。建立和更新當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj的方法是在初始時(shí)刻(也就是第一次建立Attj時(shí))，Attj就等于A。，Attj對應(yīng)的“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”記為“當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量IV’，在初始時(shí)刻，Tt0就等于T。，向量Tttj的定義方式與向量T。的定義方式相同。At0的被評估對象的初始健康狀態(tài)與A。的被評估對象的健康狀態(tài)相同，也用被評估對象初始損傷向量d。表示，在后面的循環(huán)過程中Attj的被評估對象的初始健康狀態(tài)始終用被評估對象初始損傷向量d。表示；索結(jié)構(gòu)處于Attj狀態(tài)時(shí)，本方法用被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Ct0表示所有被監(jiān)測量的具體數(shù)值，Ct0的元素與C。的元素一一對應(yīng)，分別表示所有被監(jiān)測量在索結(jié)構(gòu)處于At。和A。兩種狀態(tài)時(shí)的具體數(shù)值。在初始時(shí)刻，Ct0就等于C。，Tt0和d。是At0的參數(shù)，Ct0由At0的力學(xué)計(jì)算結(jié)果組成；在索結(jié)構(gòu)服役過程中，按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫 度測量計(jì)算方法”不斷實(shí)測計(jì)算獲得“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的當(dāng)前數(shù)據(jù)(稱為“當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt'向量Tt的定義方式與向量T。的定義方式相同)；如果Tt等于廣，則不需要對Attj進(jìn)行更新，否則需要對Attj和Tttj進(jìn)行更新，更新方法是第一步計(jì)算Tt與T。的差，Tt與T。的差就是當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)關(guān)于初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化，Tt與T0的差用穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S表示，S等于Tt減去T。，S表示索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化；第二步對A。中的索結(jié)構(gòu)施加溫度變化，施加的溫度變化的數(shù)值就取自穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S，對A。中的索結(jié)構(gòu)施加的溫度變化后得到更新的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型#。，更新Attj的同時(shí)，I"。所有元素?cái)?shù)值也用Tt的所有元素?cái)?shù)值對應(yīng)代替，即更新了 I"。，這樣就得到了正確地對應(yīng)于Attj的Tttj ;更新Cttj的方法是當(dāng)更新Attj后，通過力學(xué)計(jì)算得到Attj中所有被監(jiān)測量的、當(dāng)前的具體數(shù)值，這些具體數(shù)值組成C\。索結(jié)構(gòu)中所有被監(jiān)測量的當(dāng)前值組成被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C (定義見式(3))。C=LC1 C2 Cj CJt(3)式(3)中Cj(j=l，2，3，.......，M)是索結(jié)構(gòu)中第j個(gè)被監(jiān)測量的當(dāng)前值，該分量Cj
依據(jù)編號(hào)規(guī)則與對應(yīng)于同一“被監(jiān)測量”。在實(shí)測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的同一時(shí)刻，實(shí)測得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前實(shí)測數(shù)值，組成被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C。3.建立和更新索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC的方法。索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC是不斷更新的，即在更新當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型At0和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj的同時(shí)，更新索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC。具體方法如下在索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次計(jì)算，計(jì)算次數(shù)數(shù)值上等于所有被評估對象的數(shù)量。每一次計(jì)算假設(shè)只有一個(gè)被評估對象在初始損傷(用向量d。的對應(yīng)元素表示)的基礎(chǔ)上再增加單位損傷或單位角位移，具體的，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么就假設(shè)該支承索有單位損傷(例如取5%、10%,20%或30%等損傷為單位損傷)，如果該被評估對象是一個(gè)支座的一個(gè)方向的角位移分量，就假設(shè)該支座在該位移方向發(fā)生單位角位移(例如取十萬分之一弧度、十萬分之二弧度、十萬分之三弧度等為單位角位移)，用Duk記錄這一單位損傷或單位角位移，其中k表示發(fā)生單位損傷或單位角位移的被評估對象的編號(hào)。用“單位損傷或單位角位移向量Du”(如式(4)所示)記錄所有的單位損傷或單位角位移。每一次計(jì)算中出現(xiàn)單位損傷或單位角位移的被評估對象不同于其它次計(jì)算中出現(xiàn)單位損傷或單位角位移的被評估對象，每一次計(jì)算都利用力學(xué)方法(例如有限元法)計(jì)算索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計(jì)算值組成一個(gè)被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量(當(dāng)假設(shè)第k個(gè)被評估對象有單位損傷或單位角位移時(shí)，可用式(5)表示被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量Ctk);每一次計(jì)算得到被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量Ctk減去被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj后再除以該次計(jì)算所假設(shè)的單位損傷或單位角位移數(shù)值Duk，所得向量就是此條件下(以有單位損傷或單位角位移的被評估對象的編號(hào)為標(biāo)記)的被監(jiān)測量單位變化向量(當(dāng)?shù)趉個(gè)被評估對象有單位損傷或單位角位移時(shí)，用S Ck表示被監(jiān)測量單位變化向量，定義見式(6))，被監(jiān)測量單位變化向量的每一元素表示由于計(jì)算時(shí)假定有單位損傷或單位角位移的那個(gè)被評估對象的單位損傷或單位角位移而引起的該元素所對應(yīng)的被監(jiān)測量的單位改變量；有N個(gè)被評估對象就有N個(gè)被監(jiān)測量單位變化向量，由于有M個(gè)被監(jiān)測量，所以每個(gè)被監(jiān)測量單位變化向量有M個(gè)元素，由這N個(gè)被監(jiān)測量單位變化向量依次組成有MXN個(gè)元素的被監(jiān)測量單位變化矩陣AC，A C的定義如式(6)所示。
權(quán)利要求
1. 一種溫度變化角度監(jiān)測的受損索和支座角位移識(shí)別方法，其特征在于所述方法包括 a.為敘述方便起見，本方法統(tǒng)一稱被評估的支承索和支座角位移分量為被評估對象，設(shè)被評估的支承索的數(shù)量和支座角位移分量的數(shù)量之和為N，即被評估對象的數(shù)量為N ;確定被評估對象的編號(hào)規(guī)則，按此規(guī)則將索結(jié)構(gòu)中所有的被評估對象編號(hào)，該編號(hào)在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；本方法用變量k表示這一編號(hào)，k = 1,2,3, ...，N;確定指定的被測量點(diǎn)，給所有指定點(diǎn)編號(hào)；確定過每一測量點(diǎn)的被測量直線，給所有指定的被測量直線編號(hào)；確定每一被測量直線的被測量的角度坐標(biāo)分量，給所有被測量角度坐標(biāo)分量編號(hào)；上述編號(hào)在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；“索結(jié)構(gòu)的全部被監(jiān)測的角度數(shù)據(jù)”由上述所有被測量角度坐標(biāo)分量組成；為方便起見，在本方法中將“索結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測的角度數(shù)據(jù)”簡稱為“被監(jiān)測量”;所有被監(jiān)測量的數(shù)量之和記為M，M不得小于N ;本方法中對同一個(gè)量實(shí)時(shí)監(jiān)測的任何兩次測量之間的時(shí)間間隔不得大于30分鐘，測量記錄數(shù)據(jù)的時(shí)刻稱為實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻； b.本方法定義“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”按步驟bl至b3進(jìn)行； bl :查詢或?qū)崪y得到索結(jié)構(gòu)組成材料及索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的隨溫度變化的傳熱學(xué)參數(shù)，利用索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的幾何實(shí)測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)和參數(shù)建立索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型；查詢索結(jié)構(gòu)所在地不少于2年的近年來的氣象資料，統(tǒng)計(jì)得到這段時(shí)間內(nèi)的陰天數(shù)量記為T個(gè)陰天，在本方法中將白天不能見到太陽的一整日稱為陰天，統(tǒng)計(jì)得到T個(gè)陰天中每一個(gè)陰天的0時(shí)至次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最高氣溫與最低氣溫，日出時(shí)刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日出時(shí)刻，不表示當(dāng)天一定可以看見太陽，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日出時(shí)刻，每一個(gè)陰天的0時(shí)至次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最高氣溫減去最低氣溫稱為該陰天的日氣溫的最大溫差，有T個(gè)陰天，就有T個(gè)陰天的日氣溫的最大溫差，取T個(gè)陰天的日氣溫的最大溫差中的最大值為參考日溫差，參考日溫差記為△!；;查詢索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間不少于2年的近年來的氣象資料或?qū)崪y得到索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的溫度隨時(shí)間和海拔高度的變化數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間不少于2年的近年來的索結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的溫度關(guān)于海拔高度的最大變化率△ Th，為方便敘述取ATh的單位為。C/m;在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”，取“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的具體原則在步驟b3中敘述，后面將通過實(shí)測得到這R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”;從索結(jié)構(gòu)所處的最低海拔到最高海拔之間，在索結(jié)構(gòu)上均布選取不少于三個(gè)不同的海拔高度，在每一個(gè)選取的海拔高度處、在水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線處至少選取兩個(gè)點(diǎn)，從選取點(diǎn)處引索結(jié)構(gòu)表面的外法線，所有選取的外法線方向稱為“測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向”，測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向與“水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線”相交，在選取的測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向中必須包括索結(jié)構(gòu)的向陽面外法線方向和索結(jié)構(gòu)的背陰面外法線方向，沿每一個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向在索結(jié)構(gòu)中均布選取不少于三個(gè)點(diǎn)，特別的，對于支承索沿每一個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向僅僅取一個(gè)點(diǎn)，即僅僅測量支承索的表面點(diǎn)的溫度，測量所有被選取點(diǎn)的溫度，測得的溫度稱為“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，其中沿與同一“水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線”相交的、“測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向”測量獲得的“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，在本方法中稱為“相同海拔高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”，設(shè)選取了 H個(gè)不同的海拔高度，在每一個(gè)海拔高度處，選取了 B個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向，沿每個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向在索結(jié)構(gòu)中選取了 E個(gè)點(diǎn)，其中H和E都不小于3，B不小于2，特別的，對于支承索E等于1，計(jì)索結(jié)構(gòu)上“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的總數(shù)為HBE個(gè)，后面將通過實(shí)測得到這HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這HBE個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到 的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”;本方法中將在每一個(gè)選取的海拔高度處“相同海拔高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”的個(gè)數(shù)溫度分布數(shù)據(jù)”;在索結(jié)構(gòu)所在地按照氣象學(xué)測量氣溫要求選取一個(gè)位置，將在此位置實(shí)測得到符合氣象學(xué)測量氣溫要求的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫；在索結(jié)構(gòu)所在地的空曠無遮擋處選取一個(gè)位置，該位置應(yīng)當(dāng)在全年的每一日都能得到該地所能得到的該日的最充分的日照，在該位置安放一塊碳鋼材質(zhì)的平板，稱為參考平板，參考平板與地面不可接觸，參考平板離地面距離不小于I. 5米，該參考平板的一面向陽，稱為向陽面，參考平板的向陽面是粗糙的和深色的，參考平板的向陽面應(yīng)當(dāng)在全年的每一日都能得到一塊平板在該地所能得到的該日的最充分的日照，參考平板的非向陽面覆有保溫材料，將實(shí)時(shí)監(jiān)測得到參考平板的向陽面的溫度； b2 :實(shí)時(shí)監(jiān)測得到上述R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測得到前面定義的索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測得到符合氣象學(xué)測量氣溫要求的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫?cái)?shù)據(jù)；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，稱為環(huán)境最大溫差，記為AT6max ；由索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時(shí)間的變化率，該變化率也隨著時(shí)間變化；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列，參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到參考平板的向陽面的溫度的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，稱為參考平板最大溫差，記為ATpmax ;通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的所有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列由一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個(gè)當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差數(shù)值，其中的最大值稱為索結(jié)構(gòu)表面最大溫差，記為ATsmax ;由每一索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率，每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率也隨著時(shí)間變化；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的、在同一時(shí)刻、HBE個(gè)“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫·度分布數(shù)據(jù)”后，計(jì)算在每一個(gè)選取的海拔高度處共計(jì)BE個(gè)“相同海拔高度索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”中的最高溫度與最低溫度的差值，這個(gè)差值的絕對值稱為“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，選取了 H個(gè)不同的海拔高度就有H個(gè)“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，稱這H個(gè)“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”中的最大值為“索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，記為A Ttmax ； b3 :測量計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)；首先，確定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻相關(guān)的條件有六項(xiàng)，第一項(xiàng)條件是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻介于當(dāng)日日落時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間，日落時(shí)刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日落時(shí)刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日落時(shí)刻；第二項(xiàng)條件的a條件是在當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的這段時(shí)間內(nèi)，參考平板最大溫差A(yù)Tpmaj^P索結(jié)構(gòu)表面最大溫差A(yù)Tsmax都不大于5攝氏度；第二項(xiàng)條件的b條件是在當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的這段時(shí)間內(nèi)，在前面測量計(jì)算得到的環(huán)境最大誤差A(yù)Traiax不大于參考日溫差A(yù) I；，且參考平板最大溫差A(yù)Tpmax減去2攝氏度后不大于A T6max，且索結(jié)構(gòu)表面最大溫差A(yù)Tsmax不大于ATpmax;只需滿足第二項(xiàng)的a條件和b條件中的一項(xiàng)就稱為滿足第二項(xiàng)條件；第三項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時(shí)間的變化率的絕對值不大于每小時(shí)0. I攝氏度；第四項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率的絕對值不大于每小時(shí)0. I攝氏度；第五項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)為當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的極小值；第六項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，“索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差” ATtmax不大于I攝氏度；本方法利用上述六項(xiàng)條件，將下列三種時(shí)刻中的任意一種稱為“獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時(shí)刻”，第一種時(shí)刻是滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第五項(xiàng)條件的時(shí)刻，第二種時(shí)刻是僅僅滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻相關(guān)的條件”中的第六項(xiàng)條件的時(shí)刻，第三種時(shí)刻是同時(shí)滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第六項(xiàng)條件的時(shí)刻；當(dāng)獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時(shí)刻就是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻中的一個(gè)時(shí)，獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻就是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時(shí)刻；如果獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時(shí)刻不是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻中的任一個(gè)時(shí)刻，則取本方法最接近于獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時(shí)刻的那個(gè)實(shí)際記錄數(shù)據(jù)的時(shí)刻為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻；本方法將使用在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻測量記錄的量進(jìn)行索結(jié)構(gòu)相關(guān)健康監(jiān)測分析；本方法近似認(rèn)為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)，即此時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)溫度不隨時(shí)間變化，此時(shí)刻就是本方法的“獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻”;然后，根據(jù)索結(jié)構(gòu)傳熱特性，利用獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”和“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過常規(guī)傳熱計(jì)算得到在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布，此時(shí)索結(jié)構(gòu)的溫度場按穩(wěn)態(tài)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布數(shù)據(jù)包括索結(jié)構(gòu)上R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度稱為R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)，還包括索結(jié)構(gòu)在前面選定的HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度，HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度稱為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”，當(dāng)R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)與R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)對應(yīng)相等時(shí)，且“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”與“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”對應(yīng)相等時(shí)，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布數(shù)據(jù)在本方法中稱為“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”，此時(shí)的“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚 度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度穩(wěn)態(tài)溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”;在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”時(shí)，“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的數(shù)量與分布必須滿足三個(gè)條件，第一個(gè)條件是當(dāng)索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，當(dāng)索結(jié)構(gòu)表面上任意一點(diǎn)的溫度是通過“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)相鄰的點(diǎn)的實(shí)測溫度線性插值得到時(shí)，線性插值得到的索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的溫度與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的實(shí)際溫度的誤差不大于5% ;索結(jié)構(gòu)表面包括支承索表面；第二個(gè)條件是“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)的數(shù)量不小于4，且“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)沿著索結(jié)構(gòu)表面均布；“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的所有兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度之差的絕對值中的最大值A(chǔ)h不大于0.2°C除以A Th得到的數(shù)值，為方便敘述取A Th的單位為。C/m，為方便敘述取Ah的單位為m ;“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的定義是指只考慮海拔高度時(shí)，在“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中不存在一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)，該索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度數(shù)值介于兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度數(shù)值之間；第三個(gè)條件是查詢或按氣象學(xué)常規(guī)計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間的日照規(guī)律，再根據(jù)索結(jié)構(gòu)的幾何特征及方位數(shù)據(jù)，在索結(jié)構(gòu)上找到全年受日照時(shí)間最充分的那些表面點(diǎn)的位置，“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中至少有一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)是索結(jié)構(gòu)上全年受日照時(shí)間最充分的那些表面點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)； c.按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”直接測量計(jì)算得到初始狀態(tài)下的索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)，初始狀態(tài)下的索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)稱為初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)，記為“初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T?！?；實(shí)測或查資料得到索結(jié)構(gòu)所使用的各種材料的隨溫度變化的物理和力學(xué)性能參數(shù)；在實(shí)測得到T。的同時(shí)，也就是在獲得初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。的時(shí)刻的同一時(shí)刻，直接測量計(jì)算得到初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)，初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)包括表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的無損檢測數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座初始角位移測量數(shù)據(jù)、所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值、所有支承索的初始索力數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)幾何數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)角度數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)；所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值組成被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。，被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。的編號(hào)規(guī)則與M個(gè)被監(jiān)測量的編號(hào)規(guī)則相同；利用能表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的無損檢測數(shù)據(jù)以及索結(jié)構(gòu)支座初始角位移測量數(shù)據(jù)建立被評估對象初始損傷向量d。，向量d。表示用初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。表示的索結(jié)構(gòu)的被評估對象的初始健康狀態(tài)；被評估對象初始損傷向量d。的元素個(gè)數(shù)等于N, d。的元素與被評估對象是--對應(yīng)關(guān)系，向量d。的元素的編號(hào)規(guī)則與被評估對象的編號(hào)規(guī)則相同；如果d。的某一個(gè)元素對應(yīng)的被評估對象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么d。的該元素的數(shù)值代表對應(yīng)支承索的初始損傷程度，若該元素的數(shù)值為O，表示該元素所對應(yīng)的支承索是完好的，沒有損傷的，若其數(shù)值為100%，則表示該元素所對應(yīng)的支承索已經(jīng)完全喪失承載能力，若其數(shù)值介于0和100%之間，則表示該支承索喪失了相應(yīng)比例的承載能力；如果d。的某一個(gè)元素對應(yīng)的被評估對象是某一個(gè)支座的某一個(gè)角位移分量，那么d。的該元素的數(shù)值代表這個(gè)支座的該角位移分量的初始數(shù)值；如果沒有支承索的無損檢測數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時(shí)，或者可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷無松弛狀態(tài)時(shí)，向量d。中與支承索相關(guān)的各元素?cái)?shù)值取0，如果沒有索結(jié)構(gòu)支座初始角位移測量數(shù)據(jù)或者可以認(rèn)為索結(jié)構(gòu)支座初始角位移為0時(shí)，向量d。中與索結(jié)構(gòu)支座角位移相關(guān)的各元素?cái)?shù)值取0 ;初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)指索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狀態(tài)下的支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)，索結(jié)構(gòu)支座初始角位移測量數(shù)據(jù)指在建立初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。時(shí)，索結(jié)構(gòu)支座相對于索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狀態(tài)下的支座所發(fā)生的角位移； d.根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)、支承索的無損檢測數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座初始角位移測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)所使用的各種材料的隨溫度變化的物理和力學(xué)性能參數(shù)、初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。和和前面步驟得到的所有的索結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立計(jì)入“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。，基于A。計(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)必須非常接近其實(shí)測數(shù)據(jù)，其間的差異不得大于5% ;對應(yīng)于A。的“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”就是“初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。” ;對應(yīng)于A。的被評估對象健康狀態(tài)用被評估對象初始損傷向量d。表示；對應(yīng)于A。的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值用被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。表示；第一次建立計(jì)入“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型#。、被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj和“當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量TtJ ;第一次建立索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj時(shí)，索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj就等于索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。，被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj就等于被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。.,At0對應(yīng)的“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”稱為“當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”，記為“當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt/,第一次建立索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj時(shí)，Tt0就等于T。-At0的被評估對象的初始健康狀態(tài)與A。的被評估對象的健康狀態(tài)相同，也用被評估對象初始損傷向量d。表示，在后面的循環(huán)過程中Attj的被評估對象的初始健康狀態(tài)始終用被評估對象初始損傷向量d。表示；T0和d。是A。的參數(shù)，由A。的力學(xué)計(jì)算結(jié)果得到的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值與C。表示的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值相同，因此也可以說C。由A。的力學(xué)計(jì)算結(jié)果組成；1"。和d。是Attj的參數(shù)，Ct0由Attj的力學(xué)計(jì)算結(jié)果組成； e.從這里進(jìn)入由第e步到第m步的循環(huán)；在結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”不斷實(shí)測計(jì)算獲得“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的當(dāng)前數(shù)據(jù)，“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的當(dāng)前數(shù)據(jù)稱為“當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”，記為“當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt'向量Tt的定義方式與向量T。的定義方式相同； f.根據(jù)當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt,按照步驟fl至f3更新當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A1。、被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj和當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tttj ； fl.比較Tt與Tt0,如果Tt等于浐。，則A1。、Ct0和Tttj保持不變；否則需要按下列步驟對AVUt0和Tt0進(jìn)行更新； f2.計(jì)算Tt與T。的差，Tt與T。的差就是當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)關(guān)于初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化，Tt與T。的差用穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S表示，S等于Tt減去T。，S表示索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化； f3.對A。中的索結(jié)構(gòu)施加溫度變化，施加的溫度變化的數(shù)值就取自穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S，對A。中的索結(jié)構(gòu)施加的溫度變化后得到更新的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型#。，更新Y。的同時(shí)，I"。所有元素?cái)?shù)值也用Tt的所有元素?cái)?shù)值對應(yīng)代替，即更新了 I"。，這樣就得到了正確地對應(yīng)于Attj的Tttj ;更新Cttj的方法是當(dāng)更新Attj后，通過力學(xué)計(jì)算得到Attj中所有被監(jiān)測量的、當(dāng)前的具體數(shù)值，這些具體數(shù)值組成Ct0 -X0的支承索的初始健康狀態(tài)始終用被評估對象初始損傷向量d。表示； g.在當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj的基礎(chǔ)上按照步驟gl至g4進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC和單位損傷或單位角位移向量Du ; gl.索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC是不斷更新的，即在更新當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型#。、被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj和當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt0之后，必須接著更新索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣△ C和單位損傷或單位角位移向量Du ; g2.在索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Attj的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，計(jì)算次數(shù)數(shù)值上等于所有被評估對象的數(shù)量N，有N個(gè)評估對象就有N次計(jì)算；依據(jù)被評估對象的編號(hào)規(guī)則，依次進(jìn)行計(jì)算；每一次計(jì)算假設(shè)只有一個(gè)被評估對象在原有損傷或角位移的基礎(chǔ)上再增加單位損傷或單位角位移，具體的，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么就假設(shè)該支承索再增加單位損傷，如果該被評估對象是一個(gè)支座的一個(gè)方向的角位移分量，就假設(shè)該支座在該位移方向再增加單位角位移，用Duk記錄這一增加的單位損傷或單位角位移，其中k表示增加單位損傷或單位角位移的被評估對象的編號(hào)，Duk是單位損傷或單位角位移向量Du的一個(gè)元素，單位損傷或單位角位移向量Du的元素的編號(hào)規(guī)則與向量d。的元素的編號(hào)規(guī)則相同；每一次計(jì)算中增加單位損傷或單位角位移的被評估對象不同于其它次計(jì)算中增加單位損傷或單位角位移的被評估對象，每一次計(jì)算都利用力學(xué)方法計(jì)算索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計(jì)算值組成一個(gè)被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量，被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量的元素編號(hào)規(guī)則與被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。的元素編號(hào)規(guī)則相同； g3.每一次計(jì)算得到的被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量減去被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj得到一個(gè)向量，再將該向量的每一個(gè)元素都除以該次計(jì)算所假設(shè)的單位損傷或單位角位移數(shù)值，得到一個(gè)被監(jiān)測量單位變化向量，有N個(gè)被評估對象就有N個(gè)被監(jiān)測量單位變化向量；g4.由這N個(gè)被監(jiān)測量單位變化向量按照N個(gè)被評估對象的編號(hào)規(guī)則，依次組成有N列的索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC ;索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC的每一列對應(yīng)于一個(gè)被監(jiān)測量單位變化向量；索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC的每一行對應(yīng)于同一個(gè)被監(jiān)測量在不同被評估對象增加單位損傷或單位角位移時(shí)的不同的單位變化幅度；索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC的列的編號(hào)規(guī)則與向量d。的元素的編號(hào)規(guī)則相同，索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC的行的編號(hào)規(guī)則與M個(gè)被監(jiān)測量的編號(hào)規(guī)則相同； h.在實(shí)測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的同時(shí)，實(shí)測得到在獲得當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的時(shí)刻的同一時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前實(shí)測數(shù)值，組成被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C ;被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj與被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。的定義方式相同，三個(gè)向量的相同編號(hào)的元素表示同一被監(jiān)測量在不同時(shí)刻的具體數(shù)值； i.定義被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d，被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d的元素個(gè)數(shù)等于被評估對象的數(shù)量，被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d的元素和被評估對象之間是一一對應(yīng)關(guān)系，被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d的元素?cái)?shù)值代表對應(yīng)被評估對象的名義損傷程度或名義角位移；向量d的元素的編號(hào)規(guī)則與向量d。的元素的編號(hào)規(guī)則相同； j.依據(jù)被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C同被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C1。、索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣AC、單位損傷或單位角位移向量Du和待求的被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d間存在的近似線性關(guān)系，該近似線性關(guān)系可表達(dá)為式1，式I中除d外的其它量均為已知，求解式I就可以算出被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d ； r = r:十Arw式 I k.定義被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向量da，被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向量da的元素個(gè)數(shù)等于被評估對象的數(shù)量，被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向量da的元素和被評估對象之間是一一對應(yīng)關(guān)系，被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向量da的元素?cái)?shù)值代表對應(yīng)被評估對象的實(shí)際損傷程度或?qū)嶋H角位移；向量da的元素的編號(hào)規(guī)則與向量d。的元素的編號(hào)規(guī)則相同； I.利用式2表達(dá)的被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向量da的第k個(gè)元素d\同被評估對象初始損傷向量d。的第k個(gè)元素(I。,和被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d的第k個(gè)元素dk間的關(guān)系，計(jì)算得到被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向量da的所有元素； daI-(I-心)(1 ~dk),如果該元素對應(yīng)于一根支承索 2 k ~ \dok+dk，如果該元素對應(yīng)于一個(gè)支座的一個(gè)平移位移分量2 式2中k=l，2,3,.......，N，dak表示第k個(gè)被評估對象的當(dāng)前實(shí)際健康狀態(tài)，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么d\表示其當(dāng)前實(shí)際損傷，dak為O時(shí)表示無損傷，為100%時(shí)表示該支承索徹底喪失承載能力，介于0與100%之間時(shí)表示喪失相應(yīng)比例的承載能力，如果該被評估對象是一個(gè)支座的一個(gè)角位移分量，那么d\表示其當(dāng)前實(shí)際角位移數(shù)值；所以根據(jù)被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向量da能夠確定有哪些支承索受損 及其損傷程度，確定有哪些支座發(fā)生了角位移及其數(shù)值，即實(shí)現(xiàn)了索結(jié)構(gòu)的受損索和支座角位移識(shí)別； m.回到第e步,開始由第e步到第m步的下一次循環(huán)。
全文摘要
溫度變化角度監(jiān)測的受損索和支座角位移識(shí)別方法基于角度監(jiān)測，通過監(jiān)測索結(jié)構(gòu)溫度和環(huán)境溫度來決定是否需要更新索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型，得到計(jì)入索結(jié)構(gòu)溫度和環(huán)境溫度的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型，在此模型的基礎(chǔ)上計(jì)算獲得單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣。依據(jù)被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量同被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量、單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣、單位損傷或單位角位移向量和待求的被評估對象當(dāng)前名義損傷向量間存在的近似線性關(guān)系算出被評估對象當(dāng)前名義損傷向量的非劣解，據(jù)此可以在有溫度變化時(shí)，利用多目標(biāo)優(yōu)化算法等合適的算法快速識(shí)別出支座角位移和受損索。
文檔編號(hào)G01B21/22GK102706631SQ20121017235
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者宋佰涵, 王芳, 韓佳邑, 韓玉林 申請人:東南大學(xué)