精简混合监测载荷问题索广义位移识别方法_2

文档序号:9348269阅读:来源:国知局
是一个不小于O的整数;确定混合监测时指定的将被监测的形状数据,索结构的 被监测的形状数据由索结构上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,索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索结构形状,M4SK4和L4之积;M4是一个不小于O的整数;综合上 述混合监测的被监测量,整个索结构共有M个被监测量,M为I、M2、MjPM4之和,定义参量 K,K为I、K2、1(3和K4之和,M应当大于核心被评估对象的数量,M小于被评估对象的数量; 为方便起见,在本方法中将本步所列出的M个被监测量简称为"被监测量";物体、结构承受 的外力可称为载荷,载荷包括面载荷和体积载荷;面载荷又称表面载荷,是作用于物体表面 的载荷,包括集中载荷和分布载荷两种;体积载荷是连续分布于物体内部各点的载荷,包括 物体的自重和惯性力在内;集中载荷分为集中力和集中力偶两种,在包括笛卡尔直角坐标 系在内的坐标系中,一个集中力可以分解成三个分量,同样的,一个集中力偶也可以分解成 三个分量,如果载荷实际上是集中载荷,在本方法中将一个集中力分量或一个集中力偶分 量计为或统计为一个载荷,此时载荷的变化具体化为一个集中力分量或一个集中力偶分量 的变化;分布载荷分为线分布载荷和面分布载荷,分布载荷的描述至少包括分布载荷的作 用区域和分布载荷的大小,分布载荷的大小用分布集度来表达,分布集度用分布特征和幅 值来表达;如果载荷实际上是分布载荷,本方法谈论载荷的变化时,实际上是指分布载荷分 布集度的幅值的改变,而所有分布载荷的作用区域和分布集度的分布特征是不变的;在包 括笛卡尔直角坐标系在内的坐标系中,一个分布载荷可以分解成三个分量,如果这分布载 荷的三个分量的各自的分布集度的幅值发生变化,且变化的比率不全部相同,那么在本方 法中把这分布载荷的三个分量计为或统计为三个分布载荷,此时一个载荷就代表分布载荷 的一个分量;体积载荷是连续分布于物体内部各点的载荷,体积载荷的描述至少包括体积 载荷的作用区域和体积载荷的大小,体积载荷的大小用分布集度来表达,分布集度用分布 特征和幅值来表达;如果载荷实际上是体积载荷,在本方法中实际处理的是体积载荷分布 集度的幅值的改变,而所有体积载荷的作用区域和分布集度的分布特征是不变的,此时在 本方法中提到载荷的改变时实际上是指体积载荷的分布集度的幅值的改变,此时,发生变 化的载荷是指那些分布集度的幅值发生变化的体积载荷;在包括笛卡尔直角坐标系在内的 坐标系中,一个体积载荷可以分解成三个分量,如果这体积载荷的三个分量的各自的分布 集度的幅值发生变化,且变化的比率不全部相同,那么在本方法中把这体积载荷的三个分 量计为或统计为三个分布载荷;
[0015]b.测量计算得到初始索结构的实测数据,初始索结构的实测数据是包括索结构 集中载荷测量数据、索结构分布载荷测量数据、索结构体积载荷测量数据、初始索结构支座 广义坐标数据、索结构支座初始广义位移测量数据、所有被监测量的初始数值、所有支承索 的初始索力数据、初始索结构模态数据、初始索结构应变数据、初始索结构几何数据、初始 索结构支座广义坐标数据、初始索结构角度数据和初始索结构空间坐标数据在内的实测数 据,在得到初始索结构的实测数据的同时,测量计算得到包括支承索的无损检测数据在内 的能够表达支承索的健康状态的数据,此时的能够表达支承索的健康状态的数据称为支承 索初始健康状态数据;所有被监测量的初始数值组成被监测量初始数值向量(;,被监测量 初始数值向量C。的编号规则与M个被监测量的编号规则相同;利用索结构支座初始广义位 移测量数据、支承索初始健康状态数据以及索结构载荷测量数据建立被评估对象初始损伤 向量d。,向量d。表示用初始力学计算基准模型A。表示的索结构的被评估对象的初始健康状 态;被评估对象初始损伤向量d。的元素个数等于N,d。的元素与被评估对象是一一对应关 系,向量d。的元素的编号规则与被评估对象的编号规则相同;如果d。的某一个元素对应的 被评估对象是索系统中的一根支承索,那么Clci的该元素的数值代表对应支承索的初始损伤 程度,若该元素的数值为〇,表示该元素所对应的支承索是完好的,没有损伤的,若其数值为 100 %,则表示该元素所对应的支承索已经完全丧失承载能力,若其数值介于0和100 %之 间,则表示该支承索丧失了相应比例的承载能力;如果Clci的某一个元素对应的被评估对象 是某一个支座的某一个广义位移分量,那么Clci的该元素的数值代表这个支座的该广义位移 分量的初始数值;如果d。的某一个元素对应的被评估对象是某一个载荷,本方法中取d。的 该元素数值为0,代表这个载荷的变化的初始数值为0 ;如果没有索结构支座初始广义位移 测量数据或者可以认为索结构支座初始广义位移为〇时,向量d。中与索结构支座广义位移 相关的各元素数值取0 ;如果没有支承索的无损检测数据及其他能够表达支承索的健康状 态的数据时,或者可以认为结构初始状态为无损伤无松弛状态时,向量d。中与支承索相关 的各元素数值取0 ;初始索结构支座广义坐标数据指索结构设计状态下的支座广义坐标数 据,索结构支座初始广义位移测量数据指在建立初始力学计算基准模型A。时,索结构支座 相对于索结构设计状态下的支座所发生的广义位移;在测量计算得到初始索结构的实测数 据的同时,实测或查资料得到索结构所使用的各种材料的物理和力学性能参数,直接测量 计算得到所有支承索的初始索力,组成初始索力向量F。;依据包括索结构设计数据、竣工数 据在内的数据得到所有支承索在自由状态即索力为〇时的长度、在自由状态时的横截面面 积和在自由状态时的单位长度的重量,依次组成支承索的初始自由长度向量、初始自由横 截面面积向量和初始自由单位长度的重量向量,支承索的初始自由长度向量、初始自由横 截面面积向量和初始自由单位长度的重量向量的元素的编号规则与初始索力向量F。的元 素的编号规则相同;
[0016]c.根据索结构的设计图、竣工图和初始索结构的实测数据、支承索初始健康状态 数据、索结构支座初始广义位移测量数据、索结构集中载荷测量数据、索结构分布载荷测量 数据、索结构体积载荷测量数据、索结构所使用的各种材料的物理和力学性能参数和前面 步骤得到的所有的索结构数据,建立索结构的初始力学计算基准模型Aci,基于Aci计算得到 的索结构计算数据必须非常接近其实测数据,其间的差异不得大于5%;对应于Aci的被评估 对象健康状态用被评估对象初始损伤向量Clci表示;对应于Aci的所有被监测量的初始数值用 被监测量初始数值向量Cci表示;d^是A^的参数,由A^的力学计算结果得到的所有被监测量 的初始数值与Cci表示的所有被监测量的初始数值相同,因此也可以说C^由A^的力学计算 结果组成;
[0017] d.从这里进入由第d步到第k步的循环;
[0018] e?在初始力学计算基准模型A。的基础上按照步骤el至e3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数值变化矩阵AC和被评估对象单位变化向量Du;
[0019] el.在索结构的初始力学计算基准模型A。的基础上进行若干次力学计算,计算次 数数值上等于所有被评估对象的数量N,有N个评估对象就有N次计算;依据被评估对象的 编号规则,依次进行计算;每一次计算假设只有一个被评估对象在原有损伤或广义位移或 载荷的基础上再增加单位损伤或单位广义位移或载荷单位变化,具体的,如果该被评估对 象是索系统中的一根支承索,那么就假设该支承索在向量Clci表示的该支承索已有损伤的基 础上再增加单位损伤,如果该被评估对象是一个支座的一个方向的广义位移分量,就假设 该支座在该位移方向再增加单位广义位移,如果该被评估对象是一个载荷,就假设该载荷 在向量Clci表示的该载荷已有变化量的基础上再增加载荷单位变化,用Duk记录这一增加的 单位损伤或单位广义位移或载荷单位变化,其中k表示增加单位损伤或单位广义位移或载 荷单位变化的被评估对象的编号,Duk是被评估对象单位变化向量Du的一个元素,被评估对 象单位变化向量Du的元素的编号规则与向量d。的元素的编号规则相同;每一次计算中增加 单位损伤或单位广义位移或载荷单位变化的被评估对象不同于其它次计算中增加单位损 伤或单位广义位移或载荷单位变化的被评估对象,每一次计算都利用力学方法计算索结构 的所有被监测量的当前计算值,每一次计算得到的所有被监测量的当前计算值组成一个被 监测量计算当前向量,被监测量计算当前向量的元素编号规则与被监测量初始数值向量Cci 的元素编号规则相同;
[0020] e2.每一次计算得到的被监测量计算当前向量减去被监测量初始数值向量C。得到 一个向量,再将该向量的每一个元素都除以该次计算所假设的单位损伤或单位广义位移或 载荷单位变化数值,得到一个被监测量单位变化向量,有N个被评估对象就有N个被监测量 单位变化向量;
[0021] e3.由这N个被监测量单位变化向量按照N个被评估对象的编号规则,依次组成 有N列的索结构单位损伤被监测量数值变化矩阵AC;索结构单位损伤被监测量数值变化 矩阵AC的每一列对应于一个被监测量单位变化向量;索结构单位损伤被监测量数值变化 矩阵AC的每一行对应于同一个被监测量在不同被评估对象增加单位损伤或单位广义位 移或载荷单位变化时的不同的单位变化程度;索结构单位损伤被监测量数值变化矩阵AC 的列的编号规则与向量Clci的元素的编号规则相同,索结构单位损伤被监测量数值变化矩阵 AC的行的编号规则与M个被监测量的编号规则相同;
[0022]f.实测得到索结构的所有被监测量的当前实测数值,组成被监测量当前数值向量C;被监测量当前数值向量C和被监测量初始数值向量C。的定义方式相同,两个向量的相同 编号的元素表示同一被监测量在不同时刻的具体数值;在实测得到被监测量当前数值向量 C的同一时刻,实测得到索结构中所有Q根支承索的索力数据,所有这些索力数据组成当前 索力向量F,向量F的元素与向量F。的元素的编号规则相同;在实测得到被监测量当前数值 向量C的同一时刻,实测计算得到所有Q根支承索的两个支承端点的空间坐标,两个支承端 点的空间坐标在水平方向分量的差就是两个支承端点水平距离,所有支承索的两个支承端 点水平距离数据组成当前支承索两支承端点水平距离向量,当前支承索两支承端点水平距 离向量的元素的编号规则与初始索力向量F。的元素的编号规则相同;
[0023] g.定义被评估对象当前名义损伤向量d,被评估对象当前名义损伤向量d的元素 个数等于被评估对象的数量,被评估对象当前名义损伤向量d的元素和被评估对象之间是 一一对应关系,被评估对象当前名义损伤向量d的元素数值代表对应被评估对象的名义损 伤程度或名义广义位移或名义载荷变化量;向量d的元素的编号规则与向量Clci的元素的编 号规则相同;
[0024] h.依据被监测量当前数值向量C同被监测量初始数值向量C。、索结构单位损伤被 监测量数值变化矩阵AC和待求的被评估对象当前名义损伤向量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就可以算出被 评估对象当前名义损伤向量d;
[0025] C=C。+AC?d式 1
[0026] i.定义被评估对象当前实际损伤向量da
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