僅表示循 環(huán)次數(shù)，即第i次循環(huán)；第i次循環(huán)開始時(shí)需要建立的或已建立的索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì) 算基準(zhǔn)模型記為當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型心。;第i次循環(huán)開始時(shí)需要的被評估對象當(dāng)前 初始損傷向量記為cT。，cT。表示該次循環(huán)開始時(shí)索結(jié)構(gòu)A1。的被評估對象的健康狀態(tài)，(T。的 定義方式與d。的定義方式相同，(T。的元素與d。的元素一一對應(yīng)；第i次循環(huán)開始時(shí)，所有 被監(jiān)測量的初始值，用被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C。表示，向量C1。的定義方式與向量C。 的定義方式相同，C。的元素與C。的元素一一對應(yīng)，被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C1。表示對 應(yīng)于心。的所有被監(jiān)測量的具體數(shù)值；(T。是A1。的特性參數(shù)；C1。由A1。的力學(xué)計(jì)算結(jié)果組成； 第一次循環(huán)開始時(shí)，心。記為A1。，建立心。的方法為使A1。等于A。;第一次循環(huán)開始時(shí)，（T。記 為山。，建立di。的方法為使d1。等于d。;第一次循環(huán)開始時(shí)，C1。記為C1。，建立Cl。的方法為使 〔1。等于c。。
[0136]第四步：安裝索結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分。硬件部分至少包括：被監(jiān)測量監(jiān) 測系統(tǒng)（例如含索力測量系統(tǒng)、信號調(diào)理器等）、信號（數(shù)據(jù)）采集器、計(jì)算機(jī)和通信報(bào)警設(shè) 備。每一個被監(jiān)測量都必須被監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到，監(jiān)測系統(tǒng)將監(jiān)測到的信號傳輸?shù)叫盘枺〝?shù) 據(jù)）采集器；信號經(jīng)信號采集器傳遞到計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)則負(fù)責(zé)運(yùn)行索結(jié)構(gòu)的被評估對象的 健康監(jiān)測軟件，包括記錄信號采集器傳遞來的信號；當(dāng)監(jiān)測到被評估對象健康狀態(tài)有變化 時(shí)，計(jì)算機(jī)控制通信報(bào)警設(shè)備向監(jiān)控人員、業(yè)主和（或）指定的人員報(bào)警。
[0137] 第五步：編制并在計(jì)算機(jī)上安裝運(yùn)行本方法的系統(tǒng)軟件，該軟件將完成本方法任 務(wù)所需要的監(jiān)測、記錄、控制、存儲、計(jì)算、通知、報(bào)警等功能（即本具體實(shí)施方法中所有可 W用計(jì)算機(jī)完成的工作）。
[0138] 第六步：由此步開始循環(huán)運(yùn)作，在結(jié)構(gòu)服役過程中，實(shí)測得到索結(jié)構(gòu)中所有被監(jiān)測 量的當(dāng)前值，所有運(yùn)些數(shù)值組成被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量c\向量C的定義方式與向量C。的 定義方式相同，C的元素與C。的元素一一對應(yīng)，表示相同被監(jiān)測量在不同時(shí)刻的數(shù)值。
[0139]第屯步：在當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型心。的基礎(chǔ)上，按照步驟a至步驟d進(jìn)行若 干次力學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算建立單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC和被評估對象單位變化 向量町。 陽140] a.在第i次循環(huán)開始時(shí)，按步驟b至步驟d所列方法獲得AC哺〇1。;在其它時(shí)刻， 直接轉(zhuǎn)入第八步進(jìn)行后續(xù)工作。 陽141] b.在當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型心。的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，向量(T。表示 心。的被評估對象的健康狀態(tài)，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個評估對 象就有N次計(jì)算；每一次計(jì)算假設(shè)只有一個被評估對象在向量cT。表示的被評估對象的健康 狀態(tài)的基礎(chǔ)上發(fā)生單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化，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)該支承索在向量cT。表示的該支承索已有損傷的基 礎(chǔ)上再有單位損傷（例如取5 %、10 %、20 %或30 %等損傷為單位損傷），如果該被評估對象 是一個支座的一個方向的廣義位移分量，就假設(shè)該支座在該位移方向在向量cT。表示的該 支座已有廣義位移的基礎(chǔ)上再發(fā)生單位廣義位移（例如如果該被評估對象是一個支座的X 方向的線位移分量，就假設(shè)該支座在X方向有單位線位移，例如取1mm，如果該被評估對象 是一個支座的繞X軸的角位移分量，就假設(shè)該支座繞X軸有單位角位移，例如取十萬分之一 弧度），如果該被評估對象是一個載荷，就假設(shè)該載荷在向量cT。表示的該載荷已有變化量 的基礎(chǔ)上再增加載荷單位變化（如果該載荷是分布載荷，且該分布載荷是線分布載荷，載 荷單位變化可W取lkN/m、2kN/m、3kN/m或lkNm/m、2kNm/m、3kNm/m等為單位變化；如果該 載荷是分布載荷，且該分布載荷是是面分布載荷，載荷單位變化可W取IMPa、2MPa、3MPa或 lkNm/m2、2kNm/m2、3kNm/m2等為單位變化；如果該載荷是集中載荷，且該集中載荷是力偶，載 荷單位變化可W取lkNm、2kNm、3kNm等為單位變化；如果該載荷是集中載荷，且該集中載荷 是集中力，載荷單位變化可W取lkN、2kN、3kN等為單位變化；如果該載荷是體積載荷，載荷 單位變化可W取lkN/m3、2kN/m3、3kN/m3等為單位變化），用Dl。k記錄運(yùn)一單位損傷或單位廣 義位移或載荷單位變化，其中k表示發(fā)生單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化的被評 估對象的編號，是被評估對象單位變化向量D1。的一個元素，被評估對象單位變化向量 〇1。的元素的編號規(guī)則與向量d。的元素的編號規(guī)則相同；每一次計(jì)算中出現(xiàn)單位損傷或單 位廣義位移或載荷單位變化的被評估對象不同于其它次計(jì)算中出現(xiàn)單位損傷或單位廣義 位移或載荷單位變化的被評估對象，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)算值組成一個被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng) 前向量；當(dāng)假設(shè)第k個被評估對象有單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化時(shí)，可用c\k 表示對應(yīng)的"被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量";在本步驟中給各向量的元素編號時(shí)，應(yīng)同本方法中 其它向量使用同一編號規(guī)則，W保證本步驟中各向量中的任意一個元素，同其它向量中的、 編號相同的元素，表達(dá)了同一被監(jiān)測量或同一對象的相關(guān)信息；c\k的定義方式與向量C。的 定義方式相同，c\k的元素與C。的元素一一對應(yīng)。
[01創(chuàng) C.每一次計(jì)算得到的向量C\k減去向量C1。得到一個向量，再將該向量的每一個 元素都除W本次計(jì)算中假定的單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化數(shù)值后得到一 個"被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量5CV';有N個被評估對象就有N個"被監(jiān)測量的數(shù)值變化向 量"。 陽143] d.由運(yùn)N個"被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量"按照N個被評估對象的編號規(guī)則，依次組 成有N列的"單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC";單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC的每一列對應(yīng)于一個被監(jiān)測量單位變化向量；單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC的每一 行對應(yīng)于同一個被監(jiān)測量在不同被評估對象增加單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變 化時(shí)的不同的單位變化幅度；單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC的列的編號規(guī)則與向量 d。的元素的編號規(guī)則相同，單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC1的行的編號規(guī)則與M個被 監(jiān)測量的編號規(guī)則相同。
[0144] 第八步：建立線性關(guān)系誤差向量el和向量g1。利用前面的數(shù)據(jù)（"被監(jiān)測量當(dāng)前 初始數(shù)值向量CV'、"單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣A )，在第八步進(jìn)行每一次計(jì)算的 同時(shí)，即在每一次計(jì)算假設(shè)被評估對象中只有一個被評估對象的增加單位損傷或單位廣義 位移或載荷單位變化的同時(shí)，當(dāng)假設(shè)第k化=1，2, 3,……，腳個被評估對象增加單位損傷 或單位廣義位移或載荷單位變化時(shí)，每一次計(jì)算組成一個損傷向量，用d\k表示該損傷向 量，對應(yīng)的被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量為C\k(參見第八步），損傷向量cTtk的元素個數(shù)等于被評 估對象的數(shù)量，向量d\k的所有元素中只有一個元素的數(shù)值取每一次計(jì)算中假設(shè)增加單位 損傷或單位廣義位移或載荷單位變化的被評估對象的單位損傷或單位廣義位移或載荷單 位變化值，d\k的其它元素的數(shù)值取0,那個不為0的元素的編號與假定增加單位損傷或單 位廣義位移或載荷單位變化的被評估對象的對應(yīng)關(guān)系、同其他向量的同編號的元素同該被 評估對象的對應(yīng)關(guān)系是相同的；d\k與被評估對象初始損傷向量d。的元素編號規(guī)則相同， d\k的元素與d。的元素是一一對應(yīng)關(guān)系。將C\k、Ci。、AC\d\k帶入式（23)，得到一個線性 關(guān)系誤差向量e\，每一次計(jì)算得到一個線性關(guān)系誤差向量\的下標(biāo)k表示第k化二 1,2, 3,……，腳個被評估對象增加單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化。有N個被評 估對象就有N次計(jì)算，就有N個線性關(guān)系誤差向量e\，將運(yùn)N個線性關(guān)系誤差向量e\相加 后得到一個向量，將此向量的每一個元素除WN后得到的新向量就是最終的線性關(guān)系誤差 向量el。向量gi等于最終的誤差向量el。將向量gi保存在運(yùn)行健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件的計(jì)算 機(jī)硬盤上，供健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件使用。
陽146] 第九步：定義當(dāng)前名義損傷向量(f。和當(dāng)前實(shí)際損傷向量d1，（f。和d1的元素個數(shù) 等于被評估對象的數(shù)量，cT。和(T的元素和被評估對象之間是一一對應(yīng)關(guān)系，（T。和cT的元 素?cái)?shù)值代表對應(yīng)被評估對象的損傷程度或單位廣義位移或載荷變化程度，cT。和(T與被評 估對象初始損傷向量d。的元素編號規(guī)則相同，(T。的元素、(T的元素與d。的元素是一一對應(yīng) 關(guān)系。 陽147] 第十步：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C V'、"單 位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣A 和"當(dāng)前名義損傷向量cT。"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（11)，按照多目標(biāo)優(yōu)化算法計(jì)算當(dāng)前名義損傷向量cT。的非劣解， 也就是帶有合理誤差、但可W比較準(zhǔn)確地反映被評估對象的健康狀態(tài)的變化的解。
[0148] W采用多目標(biāo)優(yōu)化算法的目標(biāo)規(guī)劃法（GoalAttai皿entMethod)求解當(dāng)前名義 損傷向量cT。，按照目標(biāo)規(guī)劃法，式（11)可W轉(zhuǎn)化成式（24)和式（25)所示的多目標(biāo)優(yōu)化問 題，式（24)中丫是一個實(shí)數(shù)，R是實(shí)數(shù)域，空間區(qū)域Q限制了向量cT。的每一個元素的取值 范圍（本實(shí)施例要求向量cT。的每一個元素不小于0,不大于1)。式（24)的意思是尋找一 個最小的實(shí)數(shù)丫，使得式（25)得到滿足。式（25)中G(cT。）由式（25)定義，式（25)中加權(quán) 向量W與丫的積表示式中0姐。）與向量gi之間允許的偏差，gi的定義參見式（17)， 其值已在第九步計(jì)算得到。實(shí)際計(jì)算時(shí)向量W可W與向量gi相同。目標(biāo)規(guī)劃法的具體編 程實(shí)現(xiàn)已經(jīng)有通用程序可W直接采用。使用目標(biāo)規(guī)劃法就可W求得當(dāng)前名義損傷向量cT。。
陽152] 第十一步：依據(jù)索系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際損傷向量cT的定義（見式（18))和其元素的定義 (見式（19))計(jì)算得到當(dāng)前實(shí)際損傷向量cT的每一個元素，從而可由(T確定被評估對象的 健康狀態(tài)。當(dāng)前實(shí)際損傷向量cT的第k個元素d\表示第i次循環(huán)中第k個被評估對象的 當(dāng)前實(shí)際健康狀態(tài)。 陽153] cTk表示第i次循環(huán)中第k個被評估對象的當(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，cTk為0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。
[0154]cTk表示第i次循環(huán)中第k個被評估對象的當(dāng)前實(shí)際健康狀態(tài)，如果該被評估對象 是一個支座的一個廣義位移分量，那么d\表示其當(dāng)前實(shí)際廣義位移數(shù)值。
[0155] cTk表示第i次循環(huán)中第k個被評估對象的當(dāng)前實(shí)際健康狀態(tài)，如果該被評估對象 是一個載荷，那么cTk表示其當(dāng)前實(shí)際載荷變化數(shù)值，所W根據(jù)被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向 量cT能夠確定有哪些支承索受損及其損傷程度，確定有哪些載荷發(fā)生了變化及其數(shù)值。 陽156] 至此本方法W-種有效的、廉價(jià)的方法實(shí)現(xiàn)了核屯、被評估對象的健康狀態(tài)的準(zhǔn)確 識別。對次要被評估對象的健康狀態(tài)的識別結(jié)果可能偏離準(zhǔn)確值較多，在本方法中僅要求 正確識別核屯、被評估對象的健康狀態(tài)。 陽157] 第十二步：健康監(jiān)測系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)定期自動或由人員操作健康監(jiān)測系統(tǒng)生成索 系統(tǒng)健康情況報(bào)表。
[0158]第十S步：在指定條件下，健康監(jiān)測系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)自動操作通信報(bào)警設(shè)備向監(jiān) 控人員、業(yè)主和（或）指定的人員報(bào)警。 陽159] 第十四步：按照式（20)建立標(biāo)識向量B\式（21)給出了標(biāo)識向量B1的第k個元 素的定義；如果標(biāo)識向量B1的元素全為0,則回到第六步繼續(xù)進(jìn)行對索系統(tǒng)的健康監(jiān)測和 計(jì)算；如果標(biāo)識向量B1的元素不全為0,則完成后續(xù)步驟后，進(jìn)入下一次循環(huán)。
[0160]第十五步：根據(jù)式（22)計(jì)算得到下一次（即第i+1次，i= 1，2, 3, 4,…）循環(huán) 所需的初始損傷向量cT"。的每一個元素cT"。,化=1，2, 3,……，腳；第二，在初始力學(xué)計(jì) 算基準(zhǔn)模型A。的基礎(chǔ)上，令索的健康狀況為cT"。后得到的就是下一次、即第i+1次（i= 1，2, 3, 4,…）循環(huán)所需的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型心"。得到心"、cT"。后，通過力學(xué)計(jì)算得到A1" 中所有被監(jiān)測量的、當(dāng)前的具體數(shù)值，運(yùn)些具體數(shù)值組成下一次、即第i+1次循環(huán)所需的被 監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C1"。。 陽W] 第十六步：回到第六步，開始由第六步到第十六步的循環(huán)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.精簡空間坐標(biāo)監(jiān)測載荷受損索廣義位移遞進(jìn)式識別方法，其特征在于所述方法包 括： a. 當(dāng)索結(jié)構(gòu)承受的載荷雖有變化，但索結(jié)構(gòu)正在承受的載荷沒有超出索結(jié)構(gòu)初始許用 載荷時(shí)，本方法適用；索結(jié)構(gòu)初始許用載荷指索結(jié)構(gòu)在竣工時(shí)的許用載荷，能夠通過常規(guī)力 學(xué)計(jì)算獲得；本方法統(tǒng)一稱被評估的支座廣義位移分量、支承索和載荷為被評估對象，設(shè)被 評估的支座廣義位移分量的數(shù)量、支承索的數(shù)量和載荷的數(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，該編號 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，k= 1，2, 3,…，N; 本方法用名稱"核心被評估對象"專指"被評估對象"中的被評估的支承索和支座廣義位移 分量，設(shè)被評估的支承索和支座廣義位移分量的數(shù)量之和為P，即核心被評估對象的數(shù)量為 P，本方法用名稱"次要被評估對象"專指"被評估對象"中的被評估的載荷；設(shè)索系統(tǒng)中共有 Mi根支承索；確定指定的將被監(jiān)測空間坐標(biāo)的被測量點(diǎn)，給所有指定點(diǎn)編號；確定過每一測 量點(diǎn)的將被監(jiān)測的空間坐標(biāo)分量，給所有被測量空間坐標(biāo)分量編號；上述編號在后續(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)測的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)"由上述所有被測量空間 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)測的空間坐標(biāo)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應(yīng)當(dāng)大于核心被評估對象的數(shù)量，M小于被評 估對象的數(shù)量；物體、結(jié)構(gòu)承受的外力可稱為載荷，載荷包括面載荷和體積載荷；面載荷又 稱表面載荷，是作用于物體表面的載荷，包括集中載