專利名稱：：基于混合監(jiān)測(cè)的識(shí)別受損索和支座位移的遞進(jìn)式方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)，基于混合監(jiān)測(cè)、采用遞進(jìn)式方法來(lái)識(shí)別支座位移和索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)中的受損索，屬工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：支座位移對(duì)索結(jié)構(gòu)安全是一項(xiàng)重大威脅，同樣的，索系統(tǒng)通常是索結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，它的失效常常帶來(lái)整個(gè)結(jié)構(gòu)的失效，基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)識(shí)別支座位移和索結(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(cè)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(guò)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(guò)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(cè)量參數(shù)的變化包含了索系統(tǒng)的健康狀態(tài)信息、包含了支座位移信息，因此可以通過(guò)對(duì)這些不同類型的結(jié)構(gòu)的特征參量的變化的混合監(jiān)測(cè)來(lái)判斷結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，本發(fā)明將所有被監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)特征參量統(tǒng)稱為“被監(jiān)測(cè)量”，由于此時(shí)被監(jiān)測(cè)量是由結(jié)構(gòu)的不同類型的可測(cè)量參數(shù)混合組成，本發(fā)明稱此為混合監(jiān)測(cè)，也就是說(shuō)可以利用混合監(jiān)測(cè)來(lái)識(shí)別支座位移和受損索。為了能對(duì)索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)和支座位移有可靠的監(jiān)測(cè)和判斷，必須有一個(gè)能夠合理有效的建立索結(jié)構(gòu)的可測(cè)量參數(shù)的變化同支座位移和索系統(tǒng)中所有索的健康狀況間的關(guān)系的方法，基于該方法建立的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以給出更可信的支座位移評(píng)估和索系統(tǒng)的健康評(píng)估。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明公開(kāi)了一種基于對(duì)多類參量的混合監(jiān)測(cè)的、采用遞進(jìn)式方法的、能夠合理有效地識(shí)別支座位移和受損索的健康監(jiān)測(cè)方法。技術(shù)方案斜拉橋、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(jiàn)本發(fā)明將該類結(jié)構(gòu)表述為“索結(jié)構(gòu)”。在索結(jié)構(gòu)的服役過(guò)程中，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(jiàn)，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)會(huì)受損，同時(shí)索結(jié)構(gòu)的支座也可能出現(xiàn)位移，這些變化對(duì)索結(jié)構(gòu)的安全是一種威脅。設(shè)索的數(shù)量和支座位移分量的數(shù)量之和為N。為敘述方便起見(jiàn)，本發(fā)明統(tǒng)一稱被評(píng)估的索和支座位移為“被評(píng)估對(duì)象”，給被評(píng)估對(duì)象連續(xù)編號(hào)，本發(fā)明用用變量j表示這一編號(hào)，j=1，2，3，...，N，因此可以說(shuō)有N個(gè)被評(píng)估對(duì)象。本發(fā)明由兩大部分組成。分別是一、建立被評(píng)估對(duì)象健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的知識(shí)庫(kù)和參量的方法、基于知識(shí)庫(kù)(含參量)和對(duì)索結(jié)構(gòu)的混合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的被評(píng)估對(duì)象健康狀態(tài)評(píng)估方法；二、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件和硬件部分。本發(fā)明的第一部分建立用于被評(píng)估對(duì)象健康監(jiān)測(cè)的知識(shí)庫(kù)和參量的方法。可按如下步驟依次循環(huán)往復(fù)地、遞進(jìn)式進(jìn)行第一步每一次循環(huán)開(kāi)始時(shí)，首先需要建立或已建立本次循環(huán)開(kāi)始時(shí)的被評(píng)估對(duì)象初始健康狀態(tài)向量d/(i=1，2，3，…)、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，在本發(fā)明中A。是不變的)、建立索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai(例如有限元基準(zhǔn)模型，i=1，2，3，…)。字母i除了明顯地表示步驟編號(hào)的地方外，在本發(fā)明中字母i僅表示循環(huán)次數(shù)，即第i次循環(huán)。第i次循環(huán)開(kāi)始時(shí)需要的索結(jié)構(gòu)“初始健康狀態(tài)向量d如式(1)所示)，用(C表示第i次循環(huán)開(kāi)始時(shí)索結(jié)構(gòu)(用力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai表示)的索結(jié)構(gòu)的初始健康狀態(tài)。d'0=[d'0l^2···<···d-oNJ(1)式(1)中(!^(i=1,2,3,=1,2,3,.......，N)表示第i次循環(huán)開(kāi)始時(shí)、力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai中的索系統(tǒng)的第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象的當(dāng)前健康狀態(tài)，如果該被評(píng)估對(duì)象是索系統(tǒng)中的一根索(或拉桿)，那么Cli表示其當(dāng)前損傷，屯為0時(shí)表示無(wú)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(píng)估對(duì)象是一個(gè)支座的一個(gè)位移分量，那么屯表示其當(dāng)前位移數(shù)值。式(1)中T表示向量的轉(zhuǎn)置(后同)。第一次循環(huán)開(kāi)始時(shí)建立初始健康狀態(tài)向量(依據(jù)式(1)記為d1。)時(shí)，利用索的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)以及支座位移測(cè)量建立被評(píng)估對(duì)象初始健康狀態(tài)向量d1。。如果沒(méi)有索的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)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(wú)損傷無(wú)松弛狀態(tài)時(shí)，向量(V的中與索相關(guān)的各元素?cái)?shù)值取0。第i次(i=2，3，4，5，6…)循環(huán)開(kāi)始時(shí)需要的被評(píng)估對(duì)象初始健康狀態(tài)向量屮。，是在前一次(即第i_l次，i=2，3，4，5，6…)循環(huán)結(jié)束前計(jì)算獲得的，具體方法在后文敘述。第i次循環(huán)開(kāi)始時(shí)需要建立的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型或已建立的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型記為A、根據(jù)索結(jié)構(gòu)完工之時(shí)的索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(包括索結(jié)構(gòu)形狀數(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)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的橋型數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù)、索的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù))和設(shè)計(jì)圖、竣工圖，利用力學(xué)方法(例如有限元法)建立A°;如果沒(méi)有索結(jié)構(gòu)完工之時(shí)的結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，那么就在建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)測(cè)，得到索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(包括索結(jié)構(gòu)形狀數(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)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的橋型數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù)、索的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù))，根據(jù)此數(shù)據(jù)和索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖，利用力學(xué)方法(例如有限元法)建立A。。不論用何種方法獲得A。，基于A。計(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)(對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的橋型數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù))必須非常接近其實(shí)測(cè)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應(yīng)變計(jì)算數(shù)據(jù)、索力計(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)等，可靠地接近所模擬情況真實(shí)發(fā)生時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。A。是不變的，只在第一次循環(huán)開(kāi)始時(shí)建立。第一次循環(huán)開(kāi)始時(shí)建立的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型記為A1，A1就等于A。。A1對(duì)應(yīng)的被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(tài)由d1。描述。第i次(i=2，3，4，5，6…)循環(huán)開(kāi)始時(shí)需要的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai,是在前一次(即第i_l次，i=2，3，4，5，6…)循環(huán)結(jié)束前計(jì)算獲得的，具體方法在后文敘述。已有力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A1和被評(píng)估對(duì)象初始健康狀態(tài)向量d1。后，模型A1中的各被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(tài)由向量d1。表達(dá)。在A1的基礎(chǔ)上，將所有被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(tài)數(shù)值變更為0，力學(xué)模型A1更新為一個(gè)所有被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(tài)都為0的力學(xué)模型(記為A°)，力學(xué)模型A°實(shí)際上是完好無(wú)損無(wú)支座位移的索結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的力學(xué)模型。不妨稱模型乂為索結(jié)構(gòu)的無(wú)損傷無(wú)支座位移模型A°。被監(jiān)測(cè)的多類參量可以包括索力、應(yīng)變、角度和空間坐標(biāo)，分別敘述如下設(shè)索系統(tǒng)中共有Q根索，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的索力數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上M1個(gè)指定索的M1個(gè)索力數(shù)據(jù)來(lái)描述，結(jié)構(gòu)索力的變化就是所有指定索的索力的變化。每次共有M1個(gè)索力測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)的索力信息。M1是一個(gè)不小于0的整數(shù)。結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)可由結(jié)構(gòu)上K2個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L2個(gè)指定方向的應(yīng)變來(lái)描述，結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化就是K2個(gè)指定點(diǎn)的所有被測(cè)應(yīng)變的變化。每次共有M2(M2=K2XL2)個(gè)應(yīng)變測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)應(yīng)變。M2是一個(gè)不小于0的整數(shù)。結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的角度數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上K3個(gè)指定點(diǎn)的、過(guò)每個(gè)指定點(diǎn)的L3個(gè)指定直線的、每個(gè)指定直線的H3個(gè)角度坐標(biāo)分量來(lái)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M3(M3=K3XL3XH3)個(gè)角度坐標(biāo)分量測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)的角度信息。M3是一個(gè)不小于0的整數(shù)。結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的形狀數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上K4個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L4個(gè)指定方向的空間坐標(biāo)來(lái)描述，結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)的變化就是K4個(gè)指定點(diǎn)的所有坐標(biāo)分量的變化。每次共有虬^4=K4XL4)個(gè)坐標(biāo)測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)形狀。M4是一個(gè)不小于0的整數(shù)。綜合上述被監(jiān)測(cè)量，整個(gè)結(jié)構(gòu)共有M(M=Mi+M2+M3+M4)個(gè)被監(jiān)測(cè)量，定義參量K(K=M1+K2+K3+K4)，K和M不得小于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量N。由于M個(gè)被監(jiān)測(cè)量是不同類型的，所以本發(fā)明稱為“基于混合監(jiān)測(cè)的識(shí)別受損索和支座位移的遞進(jìn)式方法”。為方便起見(jiàn)，在本發(fā)明中將“結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的所有參量”簡(jiǎn)稱為“被監(jiān)測(cè)量”。本發(fā)明中用被監(jiān)測(cè)量初始數(shù)值向量Cit/'(i=1,2,3,…)表示第i次(i=1,2,3,4,5,6···)循環(huán)開(kāi)始時(shí)所有指定的被監(jiān)測(cè)量的初始值(參見(jiàn)式(2))，Citj的全稱為“第i次循環(huán)被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量”。C=[C,C2·.·C,.··C1omJ(2)式(2)中CiokG=1，2，3，…;k=1，2，3，....，M;M彡N；)是第i次循環(huán)開(kāi)始時(shí)、索結(jié)構(gòu)中第k個(gè)被監(jiān)測(cè)量。向量Citj是由前面定義的M個(gè)被監(jiān)測(cè)量依據(jù)一定順序排列而成，對(duì)此排列順序并無(wú)特殊要求，只要求后面所有相關(guān)向量也按此順序排列數(shù)據(jù)即可。第一次循環(huán)開(kāi)始時(shí)，“第1次循環(huán)被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C1?！?見(jiàn)式(2))由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)組成，由于根據(jù)模型A1計(jì)算所得被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值可靠地接近于相對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)數(shù)值，在后面的敘述中，將用同一符號(hào)來(lái)表示該計(jì)算值組成向量和實(shí)測(cè)值組成向量。第i次(i=2,3,4,5,6···)循環(huán)開(kāi)始時(shí)需要的“第i次循環(huán)被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量CV’，是在前一次(即第i-l次，i=2，3，4，5，6···)循環(huán)結(jié)束前計(jì)算獲得的，具體方法在后文敘述。第二步每一次循環(huán)需建立“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣”和“名義單位損傷向量”，第i次循環(huán)建立的“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣”記為八(^，第1次循環(huán)建立的“名義單位損傷向量”記為Diu，i=1,2,3,…。第一次循環(huán)建立的索結(jié)構(gòu)“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣”記為ΔC1。建立ΔC1的過(guò)程如下在索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A1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N。每一次計(jì)算假設(shè)只有一個(gè)被評(píng)估對(duì)象有單位損傷，具體的，如果該被評(píng)估對(duì)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(píng)估對(duì)象是一個(gè)支座的一個(gè)方向的位移分量，就假設(shè)該支座在該位移方向發(fā)生單位位移(例如10mm，20mm，30mm等為單位位移)。為敘述方便，本發(fā)明將假定的支承索的損傷和支座位移統(tǒng)稱為單位損傷。為方便計(jì)算，每一次循環(huán)中設(shè)定單位損傷時(shí)可以都是把該次循環(huán)開(kāi)始時(shí)的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)當(dāng)成是完全健康的，并在此基礎(chǔ)上設(shè)定單位損傷(在后續(xù)步驟中、計(jì)算出的、被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(tài)數(shù)值一稱為名義健康狀態(tài)向量CliJi=1,2,3,…)，都是相對(duì)于將該次循環(huán)開(kāi)始時(shí)的、將索結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)當(dāng)成是完全健康而言的，因此必須依據(jù)后文給出的公式將計(jì)算出的名義健康狀態(tài)數(shù)值換算成真實(shí)健康狀態(tài)數(shù)值)。同一次循環(huán)的每一次計(jì)算中出現(xiàn)單位損傷的被評(píng)估對(duì)象不同于其它次計(jì)算中出現(xiàn)單位損傷的被評(píng)估對(duì)象，并且每一次假定有單位損傷的被評(píng)估對(duì)象的單位損傷值可以不同于其他被評(píng)估對(duì)象的單位損傷值，用“名義單位損傷向量Di/(如式(3)所示)記錄各次循環(huán)中所有被評(píng)估對(duì)象的假定的單位損傷，第一次循環(huán)時(shí)記為D1ut5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、在前面已指定的M個(gè)被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算所得M個(gè)被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值組成一個(gè)“被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量”(當(dāng)假設(shè)第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象有單位損傷時(shí)，可用式(4)表示所有指定的M個(gè)被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量C1tj)；每一次計(jì)算得到的被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量減去被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C1。，所得向量就是此條件下(以有單位損傷的被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)為標(biāo)記)的“被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量”(當(dāng)?shù)趈個(gè)被評(píng)估對(duì)象有單位損傷時(shí)，用δC1j表示被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量，SC1j的定義見(jiàn)式(5)、式(6)和式(7)，式(5)為式(4)減去式⑵后再除以向量D1u的第j個(gè)元素Duj所得)，被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量δC1j的每一元素表示由于計(jì)算時(shí)假定有單位損傷的那個(gè)被評(píng)估對(duì)象(例如第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象)有單位損傷(例如Duj)，而引起的該元素所對(duì)應(yīng)的被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值改變量相對(duì)于假定的單位損傷Diu的變化率；有N個(gè)被評(píng)估對(duì)象就有N個(gè)“被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量”，每個(gè)被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量有M(—般的，M^N)個(gè)元素，由這N個(gè)“被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值變化向量”依次組成有MXN個(gè)元素的“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣AC1”(M行N列)，每一個(gè)向量SC1jG=1,2,3,.......，N)是矩陣AC1的一列，AC1的定義如式(8)所示。Dl=IDil錢2···%···D^nJ(3)式(3)中名義單位損傷向量Diu的元素DiujG=1,2,3,…；j=1，2，3，.......，N)表示第i次循環(huán)中假定的第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象的單位損傷數(shù)值，向量Diu中的各元素的數(shù)值可以相同也可以不同。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(4)式(4)中元素<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>M;M^N)表示第i次循環(huán)由于第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象有單位損傷時(shí)，依據(jù)編號(hào)規(guī)則所對(duì)應(yīng)的第k個(gè)指定的被監(jiān)測(cè)量的計(jì)算當(dāng)前數(shù)值。SCj(5)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式(5)中各量的上標(biāo)i(i=1,2,3,···)表示第i次循環(huán)，下標(biāo)j(j=1,2,3，.......，N)表示第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象有單位損傷，式中Diuj是向量Diu中的第j個(gè)元素。向量SCij的定義如式(6)所示，5(^的第1^&=1,2,3,.......，M;M彡N)個(gè)元素δCijk表示第i次循環(huán)中，建立矩陣ACi時(shí)，假定第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象有單位損傷時(shí)計(jì)算所得第k個(gè)被監(jiān)測(cè)量的改變量相對(duì)于假定的單位損傷Diiu.的變化率，其定義如式(7)所示。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式(7)中各量的定義已在前面敘述過(guò)。Δ。=[sqSC12···Scij···δσΝ~\(8)式(8)中向量SC、(i=1，2，3，.......，，j=1，2，3，.......，N)表示第i次循環(huán)中，由于第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象有單位損傷Diiu而引起的、所有被監(jiān)測(cè)量的相對(duì)數(shù)值變化。矩陣ACi的列(下標(biāo)j)的編號(hào)規(guī)則與前面向量必的元素的下標(biāo)j的編號(hào)規(guī)則相同。第三步識(shí)別被評(píng)估對(duì)象的當(dāng)前健康狀態(tài)。具體過(guò)程如下。第i(i=1，2，3，···)次循環(huán)中，“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前(計(jì)算或?qū)崪y(cè))數(shù)值向量Ci"同“被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C1?！?、“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ΔCi"和“當(dāng)前名義損傷向量dV’間的近似線性關(guān)系，如式(9)或式(10)所示。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式(9)和式(10)中被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前(計(jì)算或?qū)崪y(cè))數(shù)值向量Ci的定義類似于被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Citj的定義，見(jiàn)式(11)；被評(píng)估對(duì)象當(dāng)前名義損傷向量C^的定義見(jiàn)式(12)。Ci=\c[C2···C[···Cm^(11)式(11)中元素CiJi=1,2,3,.......；k=1，2，3，.......，M;M彡N)是第i次循環(huán)時(shí)索結(jié)構(gòu)的、依據(jù)編號(hào)規(guī)則所對(duì)應(yīng)的編號(hào)為k的被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(12)式(12)中(!^(i=1,2,3,.......;J=1,2,3,.......，N)是第i次循環(huán)中索結(jié)構(gòu)第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象的當(dāng)前名義損傷值，向量f。的元素的下標(biāo)j的編號(hào)規(guī)則與矩陣ACi的列的編號(hào)規(guī)則相同。當(dāng)被評(píng)估對(duì)象實(shí)際損傷或支座位移不太大時(shí)，由于索結(jié)構(gòu)材料仍然處在線彈性階段，索結(jié)構(gòu)的變形也較小，式(9)或式(10)所表示的這樣一種線性關(guān)系同實(shí)際情況的誤差較小，誤差可用誤差向量^(式(13))定義，表示式(9)或式(10)所示線性關(guān)系的誤差。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(13)中abs()是取絕對(duì)值函數(shù)，對(duì)括號(hào)內(nèi)求得的向量的每一個(gè)元素取絕對(duì)值。由于式(9)或式(10)所表示的線性關(guān)系存在一定誤差，因此不能簡(jiǎn)單根據(jù)式(9)或式(10)和“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前(實(shí)測(cè))數(shù)值向量Ci"來(lái)直接求解得到當(dāng)前名義損傷向量Clic0而獲得當(dāng)前名義損傷向量f。的可接受的解(即帶有合理誤差，但可以比較準(zhǔn)確的從索系統(tǒng)中確定受損索的位置及其損傷程度、確定支座位移量)成為一個(gè)合理的解決方法，可用式(14)來(lái)表達(dá)這一方法。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(14)中abs()是取絕對(duì)值函數(shù)，向量gi描述偏離理想線性關(guān)系(式(9)或式(10))的合理偏差，由式(15)定義。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(15)中g(shù)iji=1，2，3，.......；k=1,2,3,.......，M)描述了第i次循環(huán)中偏離式(9)或式(10)所示的理想線性關(guān)系的最大允許偏差。向量￥可根據(jù)式(13)定義的誤差向量eH式算選定。在被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量CiJ實(shí)測(cè)或計(jì)算得到)、單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ΔCi(計(jì)算得到)和被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量Ci(實(shí)測(cè)得到)已知時(shí)，可以利用合適的算法(例如多目標(biāo)優(yōu)化算法)求解式(14)，獲得當(dāng)前名義損傷向量f。的可接受的解，當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli(定義見(jiàn)式(16))的元素可以根據(jù)式(17)計(jì)算得到，也就是得到了被評(píng)估對(duì)象當(dāng)前實(shí)際損傷向量dS從而可由Cli確定受損索的位置和損傷程度、確定支座位移量，也就是實(shí)現(xiàn)了損傷識(shí)別和支座位移識(shí)別。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(16)中ClijG=1，2，3，-；j=1,2,3,.......，N)表示第i次循環(huán)中第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象的實(shí)際損傷值，其定義見(jiàn)式(17)，如果該被評(píng)估對(duì)象是索系統(tǒng)中的一根索(或拉桿)，那么(表示其當(dāng)前損傷，Clij為0時(shí)表示該索無(wú)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)表示該索喪失相應(yīng)比例的承載能力，如果該被評(píng)估對(duì)象是一個(gè)支座的一個(gè)位移分量，那么(表示其當(dāng)前位移數(shù)值。向量Cli的元素的編號(hào)規(guī)則與式(1)中向量必的元素的編號(hào)規(guī)則相同。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(17)中(!^(i=1，2，3，4，-；j=1,2,3,.......，N)是向量(Ii。的第j個(gè)元素，d、是向量<的第j個(gè)元素。第四步判斷是否結(jié)束本次(第i次)循環(huán)，如果是，則完成本次循環(huán)結(jié)束前的收尾工作，為下一次(即第i+Ι次，i=1,2,3,4,…)循環(huán)準(zhǔn)備力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型和必要的向量。具體過(guò)程如下。在本次(第i次)循環(huán)中求得當(dāng)前名義損傷向量Cli。后，首先，按照式(18)建立標(biāo)識(shí)向量Fi，式(19)給出了標(biāo)識(shí)向量Fi的第j個(gè)元素的定義；如果標(biāo)識(shí)向量Fi的元素全為0，則在本次循環(huán)中繼續(xù)對(duì)索結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)和計(jì)算；如果標(biāo)識(shí)向量Fi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)。所謂的后續(xù)步驟為首先，根據(jù)式(20)計(jì)算得到下一次(即第i+Ι次，i=1,2,3,4,···)循環(huán)所需的初始損傷向量di+1。的每一個(gè)元素(T1tjj；第二，在力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型AiG=1,2,3,4,…)或索結(jié)構(gòu)的無(wú)損傷模型A°的基礎(chǔ)上，令被評(píng)估對(duì)象的健康狀況狀況為di+1。后更新得到下一次(第i+Ι次，i=1,2,3,4,…)循環(huán)所需的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai+1；最后，通過(guò)對(duì)力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai+1的計(jì)算得到被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值，由其組成下一次(即第i+Ι次，i=1,2,3,4,…)循環(huán)所需的“被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Ci+1。，，(i=1,2,3,4,…)。F1=[F；F；···Fj···F；]7(18)式(18)中標(biāo)識(shí)向量Fi的上標(biāo)i表示第i次循環(huán)，其元素FijG=1，2，3，…，N)的下標(biāo)j表示第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象的損傷特征，只能取O和1兩個(gè)量，具體取值規(guī)則見(jiàn)式(19)。^J0'^^^(19)jUifd'C]>D'UJ式(19)中元素Fij是標(biāo)識(shí)向量Fi的第j個(gè)元素，Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個(gè)元素(見(jiàn)式(3))，(1、是當(dāng)前名義損傷向量f。的第j個(gè)元素(見(jiàn)式(12))，它們都表示第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象的相關(guān)信息。(20)式(20)中Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個(gè)元素(見(jiàn)式⑶)，d、是當(dāng)前名義損傷向量C^的第j個(gè)元素(見(jiàn)式(12))。本發(fā)明的第二部分健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件和硬件部分。硬件部分包括被監(jiān)測(cè)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)采集器和計(jì)算機(jī)等。要求實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一個(gè)被監(jiān)測(cè)量。軟件應(yīng)當(dāng)具用下列功能軟件部分應(yīng)當(dāng)能夠完成本發(fā)明的第一部分所設(shè)定的過(guò)程，即完成本發(fā)明中所需要的、可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測(cè)、記錄、控制、存儲(chǔ)、計(jì)算、通知、報(bào)警等功能。本發(fā)明方法具體包括a.為敘述方便起見(jiàn)，本發(fā)明統(tǒng)一稱被評(píng)估的支承索和支座位移分量為被評(píng)估對(duì)象，設(shè)被評(píng)估的支承索的數(shù)量和支座位移分量的數(shù)量之和為N，即被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量為N；確定被評(píng)估對(duì)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(píng)估對(duì)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；本發(fā)明用變量j表示這一編號(hào)，j=1，2，3，...，N；b.確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)索力的支承索，設(shè)索系統(tǒng)中共有Q根索，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的索力數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上軋個(gè)指定索的M1個(gè)索力數(shù)據(jù)來(lái)描述，結(jié)構(gòu)索力的變化就是所有指定索的索力的變化；每次共有M1個(gè)索力測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)的索力信息^是一個(gè)不小于0的整數(shù)；確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)應(yīng)變的被測(cè)量點(diǎn)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)可由結(jié)構(gòu)上K2個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L2個(gè)指定方向的應(yīng)變來(lái)描述，結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化就是K2個(gè)指定點(diǎn)的所有被測(cè)應(yīng)變的變化；每次共有M2個(gè)應(yīng)變測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)應(yīng)變，M2為K2和L2之積；M2是不小于0的整數(shù)；確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)角度的被測(cè)量點(diǎn)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的角度數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上K3個(gè)指定點(diǎn)的、過(guò)每個(gè)指定點(diǎn)的L3個(gè)指定直線的、每個(gè)指定直線的H3個(gè)角度坐標(biāo)分量來(lái)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M3個(gè)角度坐標(biāo)分量測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)的角度信息，M3為K3、L3和H3之積；M3是一個(gè)不小于O的整數(shù)；確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)的形狀數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的形狀數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上K4個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L4個(gè)指定方向的空間坐標(biāo)來(lái)描述，結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)的變化就是K4個(gè)指定點(diǎn)的所有坐標(biāo)分量的變化；每次共有M4個(gè)坐標(biāo)測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)形狀，M4為K4和L4之積；M4是一個(gè)不小于O的整數(shù)；綜合上述混合監(jiān)測(cè)的被監(jiān)測(cè)量，整個(gè)結(jié)構(gòu)共有M個(gè)被監(jiān)測(cè)量，M為ΜρΜ2、Ν3和M4之和，定義參量K，K為M1,K2,K3和K4之和，K和M不得小于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量N；由于M個(gè)被監(jiān)測(cè)量是不同類型的，所以本發(fā)明稱為“基于混合監(jiān)測(cè)的識(shí)別受損索和支座位移的遞進(jìn)式方法”；為方便起見(jiàn)，在本發(fā)明中將本步所列出的“混合監(jiān)測(cè)時(shí)結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的所有參量”簡(jiǎn)稱為“被監(jiān)測(cè)量”；c.利用被評(píng)估對(duì)象的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立被評(píng)估對(duì)象初始健康狀態(tài)向量f。；如果沒(méi)有被評(píng)估對(duì)象的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，向量f。的各元素?cái)?shù)值取0；向量Cli0的元素的編號(hào)規(guī)則和被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則相同；本發(fā)明用i表示循環(huán)次數(shù)，i=1,2,3,......；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的初始健康狀態(tài)向量必可以具體化為d1。；d.在建立初始健康狀態(tài)向量d1。的同時(shí)，直接測(cè)量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Citj；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Citj可以具體化為C1。；在實(shí)測(cè)得到被監(jiān)測(cè)量初始數(shù)值向量C1。的同時(shí)，實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有索的初始索力數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)的初始幾何數(shù)據(jù)和初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)；e.根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、索的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)和初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)建立索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai可以具體化為A1；f.在力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算獲得“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ACi"和“名義單位損傷向量Di/；g.實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有指定被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前實(shí)測(cè)數(shù)值，組成“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量Ci"；給本步及本步之前出現(xiàn)的所有向量的元素編號(hào)時(shí)，應(yīng)使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步及本步之前出現(xiàn)的各向量的、編號(hào)相同的元素，表示同一被監(jiān)測(cè)量的、對(duì)應(yīng)于該元素所屬向量所定義的相關(guān)信息；h.定義當(dāng)前名義損傷向量f。和當(dāng)前實(shí)際損傷向量dS兩個(gè)損傷向量的元素個(gè)數(shù)等于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量，當(dāng)前名義損傷向量f。的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)被評(píng)估對(duì)象的當(dāng)前名義損傷程度或支座位移，當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)被評(píng)估對(duì)象的當(dāng)前實(shí)際損傷程度或支座位移，兩個(gè)損傷向量的元素的元素個(gè)數(shù)等于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量，兩個(gè)損傷向量的元素和被評(píng)估對(duì)象之間是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，兩個(gè)損傷向量的元素的編號(hào)規(guī)則和被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則相同；i.依據(jù)“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量Ci"同“被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C1。”、“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ACi"和“當(dāng)前名義損傷向量屮。”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1中除<外的其它量均為已知，求解式1就可以算出當(dāng)前名義損傷向量屮。；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>式1j.利用式2表達(dá)的當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli同初始損傷向量屮。和當(dāng)前名義損傷向量Cli0的元素間的關(guān)系，計(jì)算得到當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli的所有元素；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>式2式2中j=1，2，3，……，N;當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)被評(píng)估對(duì)象的實(shí)際損傷程度或?qū)嶋H支座位移，根據(jù)當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli就能確定有哪些索受損及其損傷程度，就能確定實(shí)際支座位移；若當(dāng)前實(shí)際損傷向量的某一元素對(duì)應(yīng)于是索系統(tǒng)中的一根索，且其數(shù)值為0，表示該元素所對(duì)應(yīng)的索是完好的，沒(méi)有損傷的，若其數(shù)值為100%，則表示該元素所對(duì)應(yīng)的索已經(jīng)完全喪失承載能力，若其數(shù)值介于0和100%之間，則表示該索喪失了相應(yīng)比例的承載能力；如果當(dāng)前實(shí)際損傷向量的某一元素對(duì)應(yīng)于一個(gè)支座的一個(gè)位移分量，那么表示其當(dāng)前位移數(shù)值；k.在求得當(dāng)前名義損傷向量必后，按照式3建立標(biāo)識(shí)向量Fi,式4給出了標(biāo)識(shí)向量Fi的第j個(gè)元素的定義；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>式3<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>式4式4中元素Fij是標(biāo)識(shí)向量Fi的第j個(gè)元素，Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個(gè)元素，Clicj是當(dāng)前名義損傷向量C^的第j個(gè)元素，它們都表示第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象的相關(guān)信息，式4中j=1,2,3,……，N;1.如果標(biāo)識(shí)向量Fi的元素全為0，則回到第g步繼續(xù)本次循環(huán)；如果標(biāo)識(shí)向量Fi的元素不全為0，則進(jìn)入下一步、即第m步；m.根據(jù)式5計(jì)算得到下一次、即第i+Ι次循環(huán)所需的初始損傷向量di+1。的每一個(gè)元素d1+1oJ；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>式5式5中Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個(gè)元素，Clicj是當(dāng)前名義損傷向量<的第j個(gè)元素，F(xiàn)ij是標(biāo)識(shí)向量Fi的第j個(gè)元素，式5中j=1，2，3，……，N；向量di+1。的元素的編號(hào)規(guī)則和被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則相同；η.在力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai的基礎(chǔ)上，令被評(píng)估對(duì)象的健康狀況為di+1。后更新得到下一次、即第i+Ι次循環(huán)所需的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai+1；ο.通過(guò)對(duì)力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai+1的計(jì)算得到對(duì)應(yīng)于模型Ai+1的結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)應(yīng)變的點(diǎn)的、將被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變方向的應(yīng)變數(shù)值，這些數(shù)值組成下一次、即第i+Ι次循環(huán)所需的被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Ci+1。；p.回到第f步，開(kāi)始下一次循環(huán)。在步驟f中，在力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算獲得“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ΔCi"和“名義單位損傷向量Di/的具體方法為Π.在索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai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N；依據(jù)被評(píng)估對(duì)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(píng)估對(duì)象在原有損傷或位移的基礎(chǔ)上再增加單位損傷或單位位移，具體的，如果該被評(píng)估對(duì)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(píng)估對(duì)象是一個(gè)支座的一個(gè)方向的位移分量，就假設(shè)該支座在該位移方向再增加單位位移，每一次計(jì)算中再增加單位損傷或單位位移的被評(píng)估對(duì)象不同于其它次計(jì)算中再增加單位損傷或單位位移的被評(píng)估對(duì)象，用“名義單位損傷向量Di/記錄記錄所有假定的再增加的單位損傷或單位位移，其中i表示第i次循環(huán)，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(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值組成一個(gè)被監(jiān)測(cè)量計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量；f2.每一次計(jì)算得到的被監(jiān)測(cè)量計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量減去被監(jiān)測(cè)量初始數(shù)值向量后再除以該次計(jì)算所假設(shè)的單位損傷或單位位移數(shù)值，得到一個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量，有N個(gè)被評(píng)估對(duì)象就有N個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量；f3.由這N個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量按照N個(gè)被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則，依次組成有N列的索結(jié)構(gòu)被監(jiān)測(cè)量單位變化矩陣ΔC、有益效果本發(fā)明公開(kāi)的方法可以同時(shí)識(shí)別出索結(jié)構(gòu)支座位移和索系統(tǒng)的健康狀態(tài)(包括所有受損索的位置和損傷程度)，本發(fā)明公開(kāi)的系統(tǒng)和方法對(duì)索結(jié)構(gòu)的安全是非常有益的。具體實(shí)施例方式針對(duì)索結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)，本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠合理有效地同時(shí)監(jiān)測(cè)索結(jié)構(gòu)中索系統(tǒng)中每一根索的健康狀況和每一個(gè)支座位移分量的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實(shí)施例的下面說(shuō)明實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，并且目的絕不在于限制本發(fā)明的應(yīng)用或使用。本發(fā)明采用一種算法，該算法用于監(jiān)測(cè)索結(jié)構(gòu)中的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)。具體實(shí)施時(shí)，下列步驟是可采取的各種步驟中的一種。第一步為敘述方便起見(jiàn)，本發(fā)明統(tǒng)一稱被評(píng)估的支承索和支座位移分量為被評(píng)估對(duì)象，設(shè)被評(píng)估的支承索的數(shù)量和支座位移分量的數(shù)量之和為N，即被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量為N；確定被評(píng)估對(duì)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(píng)估對(duì)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；本發(fā)明用變量j表示這一編號(hào)，j=1,2,3,...,N0確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)應(yīng)變的被測(cè)量點(diǎn)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)可由結(jié)構(gòu)上K2個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L2個(gè)指定方向的應(yīng)變來(lái)描述，結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化就是K2個(gè)指定點(diǎn)的所有被測(cè)應(yīng)變的變化。每次共有M2個(gè)應(yīng)變測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)應(yīng)變，M2*K2和L2之積。M2是一個(gè)不小于0的整數(shù)。每一個(gè)將被監(jiān)測(cè)應(yīng)變的被測(cè)量點(diǎn)可以就是每一根索的固定端點(diǎn)(例如是斜拉橋的拉索在橋梁上的固定端)附近的一個(gè)點(diǎn)，該指定點(diǎn)還可以是結(jié)構(gòu)支座附近的一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)一般不應(yīng)當(dāng)是應(yīng)力集中點(diǎn)，以避免出現(xiàn)過(guò)大的應(yīng)變測(cè)量值，這些點(diǎn)一般也不應(yīng)當(dāng)全部是混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的被監(jiān)測(cè)索力的索的固定端點(diǎn)或在其附近。確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)角度的被測(cè)量點(diǎn)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的角度數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上K3個(gè)指定點(diǎn)的、過(guò)每個(gè)指定點(diǎn)的L3個(gè)指定直線的、每個(gè)指定直線的H3個(gè)角度坐標(biāo)分量來(lái)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M3個(gè)角度坐標(biāo)分量測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)的角度信息，M3為K3、L3和H3之積。M3是一個(gè)不小于O的整數(shù)。每一個(gè)指定點(diǎn)可以就是每一根索的固定端點(diǎn)(例如是斜拉橋的拉索在橋面上的固定端)或其附近的一個(gè)點(diǎn)，該指定點(diǎn)還可以是結(jié)構(gòu)支座附近的一個(gè)點(diǎn)，被監(jiān)測(cè)角度數(shù)據(jù)的點(diǎn)一般不應(yīng)該全部選擇為“混合監(jiān)測(cè)中指定的被監(jiān)測(cè)索力的索的固定端點(diǎn)或在其附近的點(diǎn)”和“混合監(jiān)測(cè)中指定的被監(jiān)測(cè)應(yīng)變的點(diǎn)或在其附近的點(diǎn)”；在每一指定點(diǎn)可以僅僅測(cè)量一個(gè)指定直線的一個(gè)角度坐標(biāo)，例如測(cè)量過(guò)指定點(diǎn)的結(jié)構(gòu)表面法線或切線相對(duì)于重力加速度方向的角度坐標(biāo)，這里實(shí)際上就是傾角測(cè)量。確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)的形狀數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的形狀數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上K4個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L4個(gè)指定方向的空間坐標(biāo)來(lái)描述，結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)的變化就是K4個(gè)指定點(diǎn)的所有坐標(biāo)分量的變化。每次共有M4個(gè)坐標(biāo)測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)形狀，M4為K4和L4之積。M4是一個(gè)不小于0的整數(shù)。每一個(gè)指定點(diǎn)可以就是每一根索的固定端點(diǎn)(例如是斜拉橋的拉索在橋梁上的固定端)，該指定點(diǎn)還可以是結(jié)構(gòu)支座附近的一個(gè)點(diǎn)，或者直接就是結(jié)構(gòu)支座支點(diǎn)；這里選定的被監(jiān)測(cè)點(diǎn)不應(yīng)該全部選用“混合監(jiān)測(cè)中指定的被監(jiān)測(cè)索力的索的固定端點(diǎn)或在其附近的點(diǎn)”、“混合監(jiān)測(cè)中指定的被監(jiān)測(cè)應(yīng)變的點(diǎn)或在其附近的點(diǎn)”和“混合監(jiān)測(cè)中指定的被監(jiān)測(cè)角度數(shù)據(jù)的點(diǎn)或在其附近的點(diǎn)”。綜合上述被監(jiān)測(cè)量，整個(gè)結(jié)構(gòu)就混合監(jiān)測(cè)而言共有M個(gè)被監(jiān)測(cè)量，M為MpM2、M3和M4之和，定義參量K，K為M1、K2,K3和K4之和，K和M不得小于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量N。由于M個(gè)被監(jiān)測(cè)量是不同類型的，所以本發(fā)明稱為“基于混合監(jiān)測(cè)的識(shí)別受損索和支座位移的遞進(jìn)式方法”。為方便起見(jiàn)，在本發(fā)明中將本步所列出的“混合監(jiān)測(cè)時(shí)結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的所有參量”簡(jiǎn)稱為“被監(jiān)測(cè)量”。第二步利用被評(píng)估對(duì)象的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立被評(píng)估對(duì)象初始健康狀態(tài)向量d1。；如果沒(méi)有被評(píng)估對(duì)象的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，向量d1。的各元素?cái)?shù)值取0；向量d1。的元素的編號(hào)規(guī)則和被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則相同。第三步在初始健康狀態(tài)向量d1。的同時(shí)，直接測(cè)量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C1。。第四步在實(shí)測(cè)得到被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C1。的同時(shí)，可以采用成熟的測(cè)量方法進(jìn)行索力測(cè)量、應(yīng)變測(cè)量、角度測(cè)量和空間坐標(biāo)測(cè)量。同時(shí)，直接測(cè)量或測(cè)量后計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有索的初始索力和索結(jié)構(gòu)初始幾何形狀數(shù)據(jù)(對(duì)于斜拉橋就是其初始橋型數(shù)據(jù))，索結(jié)構(gòu)的初始幾何形狀數(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)就可以確定索結(jié)構(gòu)的幾何特征。對(duì)斜拉橋而言，初始幾何形狀數(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)。根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(包括結(jié)構(gòu)初始幾何形狀數(shù)據(jù)、應(yīng)變數(shù)據(jù)、所有索的初始索力、結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，對(duì)斜拉橋、懸索橋而言是橋的橋型數(shù)據(jù)、應(yīng)變數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù))、索的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)和初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)建立索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。，基于力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的計(jì)算數(shù)據(jù)必須非常接近其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，誤差一般不得大于5%。A。是不變的，只在第一次循環(huán)開(kāi)始時(shí)建立；第i次循環(huán)開(kāi)始時(shí)建立的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型記為Ai,其中i表示循環(huán)次數(shù)；本發(fā)明的申請(qǐng)書(shū)中字母i除了明顯地表示步驟編號(hào)的地方外，字母i僅表示循環(huán)次數(shù)，即第i次循環(huán)；因此第一次循環(huán)開(kāi)始時(shí)建立的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型記為A1，本發(fā)明中A1就等于A。；第五步安裝索結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件部分。硬件部分至少包括被監(jiān)測(cè)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(例如含角度測(cè)量分系統(tǒng)、索力測(cè)量分系統(tǒng)、應(yīng)變測(cè)量分系統(tǒng)、空間坐標(biāo)測(cè)量分系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)理器等)、信號(hào)(數(shù)據(jù))采集器、計(jì)算機(jī)和通信報(bào)警設(shè)備。每一個(gè)被監(jiān)測(cè)量都必須被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)到的信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)(數(shù)據(jù))采集器；信號(hào)經(jīng)信號(hào)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)的索系統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)軟件，包括記錄信號(hào)采集器傳遞來(lái)的信號(hào)；當(dāng)監(jiān)測(cè)到被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(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。第六步編制并在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上安裝索結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件。在每一次循環(huán)時(shí)都運(yùn)行該軟件，或者說(shuō)此軟件始終在運(yùn)行。該軟件將完成本發(fā)明的各項(xiàng)任務(wù)所需要的監(jiān)測(cè)、記錄、控制、存儲(chǔ)、計(jì)算、通知、報(bào)警等功能(即本具體實(shí)施方法中所有可以用計(jì)算機(jī)完成的工作)，并能定期或由人員操作健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)生成索結(jié)構(gòu)健康情況報(bào)表，還能依據(jù)設(shè)定的條件(例如損傷達(dá)到某一值)，自動(dòng)通知或提示監(jiān)控人員通知特定的技術(shù)人員完成必要的計(jì)算工作。第七步由此步開(kāi)始循環(huán)運(yùn)作，為敘述方便記為第i次循環(huán)，其中i=1,2,3,4,59···ο第八步在索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型記為Ai的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算獲得索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣ACi和名義單位損傷向量Diut5具體方法為a.在第i次循環(huán)開(kāi)始時(shí)，在索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai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N；依據(jù)被評(píng)估對(duì)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(píng)估對(duì)象在原有損傷或位移的基礎(chǔ)上再增加有單位損傷或單位位移，具體的，如果該被評(píng)估對(duì)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(píng)估對(duì)象是一個(gè)支座的一個(gè)方向的位移分量，就假設(shè)該支座在該位移方向再增加單位位移，每一次計(jì)算中再增加單位損傷或單位位移的被評(píng)估對(duì)象不同于其它次計(jì)算中再增加單位損傷或單位位移的被評(píng)估對(duì)象，用“名義單位損傷向量Diu”記錄記錄所有假定的再增加的單位損傷或單位位移，其中i表示第i次循環(huán)，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(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值組成一個(gè)被監(jiān)測(cè)量計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量；在本步驟中給各向量的元素編號(hào)時(shí)，應(yīng)同本發(fā)明中其它向量使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步驟中各向量中的任意一個(gè)元素，同其它向量中的、編號(hào)相同的元素，表達(dá)了同一被監(jiān)測(cè)量或同一被評(píng)估對(duì)象對(duì)象的相關(guān)信息。b.每一次計(jì)算得到的被監(jiān)測(cè)量計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量減去被監(jiān)測(cè)量初始數(shù)值向量后再除以該次計(jì)算所假設(shè)的單位損傷或單位位移數(shù)值，得到一個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量SC^；有N個(gè)被評(píng)估對(duì)象就有N個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量SCijG=1，2，3，…，N)。c.由這N個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量按照N個(gè)被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則，依次組成有N列的索結(jié)構(gòu)被監(jiān)測(cè)量單位變化矩陣ΔCi?！皢挝粨p傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣ΔCi"的列的編號(hào)規(guī)則與后面定義的當(dāng)前名義損傷向量f。和當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli的元素編號(hào)規(guī)則相同。在本步驟中及其后給各向量的元素編號(hào)時(shí)，應(yīng)同本發(fā)明中其它向量使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步驟中各向量中的任意一個(gè)元素，同其它向量中的、編號(hào)相同的元素，表達(dá)了同一被監(jiān)測(cè)量或同一對(duì)象的相關(guān)信息。第九步建立線性關(guān)系誤差向量^和向量g、利用前面的數(shù)據(jù)(“被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Ci?！?、“單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣ACi")，在第八步進(jìn)行每一次計(jì)算的同時(shí)，即在每一次計(jì)算中假設(shè)索系統(tǒng)中只有一個(gè)被評(píng)估對(duì)象在原有損傷或位移的基礎(chǔ)上再增加有單位損傷或單位位移的同時(shí)，每一次計(jì)算組成一個(gè)健康狀態(tài)向量牝，健康狀態(tài)向量Clit的元素個(gè)數(shù)等于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量，向量Clit的所有元素中只有一個(gè)元素的數(shù)值取每一次計(jì)算中假設(shè)增加單位損傷的索的單位損傷值或增加的單位位移值，Clit的其它元素的數(shù)值取0，那個(gè)不為0的元素的編號(hào)與假定增加單位損傷或單位位移的被評(píng)估對(duì)象的對(duì)應(yīng)關(guān)系、同其他向量的同編號(hào)的元素同該索的對(duì)應(yīng)關(guān)系是相同的；將C^C:AC1、Clit帶入式(13)，式(13)Clic用Clit帶入，得到一個(gè)線性關(guān)系誤差向量eS每一次計(jì)算得到一個(gè)線性關(guān)系誤差向量ei；有N個(gè)被評(píng)估對(duì)象就有N次計(jì)算，就有N個(gè)線性關(guān)系誤差向量d，將這N個(gè)線性關(guān)系誤差向量61相加后得到一個(gè)向量，將此向量的每一個(gè)元素除以N后得到的新向量就是最終的線性關(guān)系誤差向量e、向量f等于最終的誤差向量e、將向量f保存在運(yùn)行健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)硬盤上，供健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件使用。將“被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Cit/'和“單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣ACi"等參數(shù)以數(shù)據(jù)文件的方式保存在運(yùn)行健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)硬盤上。第十步實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有指定被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前實(shí)測(cè)數(shù)值，組成“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量Ci:第十一步依據(jù)“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量Ci"同“被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量C1?！薄ⅰ皢挝粨p傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣ACi"和“當(dāng)前名義損傷向量屮?！遍g存在的近似線性關(guān)系(式(9))，按照多目標(biāo)優(yōu)化算法計(jì)算索系統(tǒng)當(dāng)前名義損傷向量f。的非劣解?？梢圆捎玫亩嗄繕?biāo)優(yōu)化算法有很多種，例如基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)優(yōu)化、基于粒子群的多目標(biāo)優(yōu)化算法、基于蟻群算法的多目標(biāo)優(yōu)化、約束法(ConstrainMethod)、力口權(quán)法(WeightedSumMethod)、目標(biāo)規(guī)劃法(GoalAttainmentMethod)等等。由于各種多目標(biāo)優(yōu)化算法都是常規(guī)算法，可以方便地實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施步驟僅以目標(biāo)規(guī)劃法為例給出求解當(dāng)前名義損傷向量<的過(guò)程，其它算法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程可根據(jù)其具體算法的要求以類似的方式實(shí)現(xiàn)。按照目標(biāo)規(guī)劃法，式(9)可以轉(zhuǎn)化成式(21)和式(22)所示的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，式(21)中Yi是一個(gè)實(shí)數(shù)，R是實(shí)數(shù)域，空間區(qū)域Ω限制了向量C^的每一個(gè)元素的取值范圍(本實(shí)施例要求向量f。的每一個(gè)元素不小于0，不大于1)。式(21)的意思是尋找一個(gè)絕對(duì)值最小的實(shí)數(shù)Yi,使得式(22)得到滿足。式(22)中G(Clic)由式(23)定義，式(22)中加權(quán)向量礦與Yi的積表示式(22)中G(Clic)與向量f之間允許的偏差，f的定義參見(jiàn)式(15)，其值將在第八步計(jì)算得到。實(shí)際計(jì)算時(shí)向量Wi可以與向量f相同。目標(biāo)規(guī)劃法的具體編程實(shí)現(xiàn)已經(jīng)有通用程序可以直接采用。按照目標(biāo)規(guī)劃法就可以求得當(dāng)前名義損傷向量d1。。minimizeγ1(21)YiGRj^eQG(Ci1c)-Wri<g'(22)G)=abs(AC'·Ciic-Ci+CiJ(23)求得當(dāng)前名義損傷向量f。后，可依據(jù)式(17)得到的當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli每一個(gè)元素，當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli就是帶有合理誤差、但可以比較準(zhǔn)確地確定受損索的位置及其損傷程度的解、可以比較準(zhǔn)確地確定所有支座位移的解。Cli的每一個(gè)元素對(duì)應(yīng)于一個(gè)被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(tài)，如果該被評(píng)估對(duì)象是索系統(tǒng)中的一根索(或拉桿)，那么該元素的數(shù)值表示其當(dāng)前損傷，該元素的數(shù)值為0時(shí)表示該索無(wú)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)表示該索喪失相應(yīng)比例的承載能力，如果該被評(píng)估對(duì)象是一個(gè)支座的一個(gè)位移分量，那么該元素的數(shù)值表示其當(dāng)前位移數(shù)值。第十二步在本次循環(huán)，即第i次循環(huán)中求得當(dāng)前名義損傷向量C^后，按照式(18)、式(19)建立標(biāo)識(shí)向量F、如果標(biāo)識(shí)向量Fi的元素全為0，則回到第十步繼續(xù)本次循環(huán)；如果標(biāo)識(shí)向量Fi的元素不全為0，則進(jìn)入下一步、即第十三步。第十三步根據(jù)式(20)計(jì)算得到下一次、即第i+Ι次循環(huán)所需的初始損傷向量di+1。的每一個(gè)元素cT、。第十四步在索結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai的基礎(chǔ)上，令被評(píng)估對(duì)象的健康狀況為上一步計(jì)算得到的向量di+1。后，得到新的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型，即下一次(第i+Ι次)循環(huán)所需的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai+1。第十五步通過(guò)對(duì)力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai+1的計(jì)算得到對(duì)應(yīng)于模型Ai+1的結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)量的數(shù)值，這些數(shù)值組成下一次、即第i+ι次循環(huán)所需的向量Ci+1。，即被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量。第十六步健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)定期自動(dòng)或由人員操作健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)生成索系統(tǒng)健康情況報(bào)表。第十七步在指定條件下，健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)自動(dòng)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。第十八步回到第七步，開(kāi)始下一次循環(huán)。權(quán)利要求一種基于混合監(jiān)測(cè)的識(shí)別受損索和支座位移的遞進(jìn)式方法，其特征在于所述方法包括a.稱被評(píng)估的支承索和支座位移分量為被評(píng)估對(duì)象，設(shè)被評(píng)估的支承索的數(shù)量和支座位移分量的數(shù)量之和為N，即被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量為N；確定被評(píng)估對(duì)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(píng)估對(duì)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；用變量j表示這一編號(hào)，j＝1，2，3，...，N；b.確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)索力的支承索，設(shè)索系統(tǒng)中共有Q根索，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的索力數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上M1個(gè)指定索的M1個(gè)索力數(shù)據(jù)來(lái)描述，結(jié)構(gòu)索力的變化就是所有指定索的索力的變化；每次共有M1個(gè)索力測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)的索力信息；M1是一個(gè)不小于0的整數(shù)；確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)應(yīng)變的被測(cè)量點(diǎn)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)可由結(jié)構(gòu)上K2個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L2個(gè)指定方向的應(yīng)變來(lái)描述，結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化就是K2個(gè)指定點(diǎn)的所有被測(cè)應(yīng)變的變化；每次共有M2個(gè)應(yīng)變測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)應(yīng)變，M2為K2和L2之積；M2是不小于0的整數(shù)；確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)角度的被測(cè)量點(diǎn)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的角度數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上K3個(gè)指定點(diǎn)的、過(guò)每個(gè)指定點(diǎn)的L3個(gè)指定直線的、每個(gè)指定直線的H3個(gè)角度坐標(biāo)分量來(lái)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M3個(gè)角度坐標(biāo)分量測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)的角度信息，M3為K3、L3和H3之積；M3是一個(gè)不小于0的整數(shù)；確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)的形狀數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的形狀數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上K4個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L4個(gè)指定方向的空間坐標(biāo)來(lái)描述，結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)的變化就是K4個(gè)指定點(diǎn)的所有坐標(biāo)分量的變化；每次共有M4個(gè)坐標(biāo)測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)形狀，M4為K4和L4之積；M4是一個(gè)不小于0的整數(shù)；綜合上述混合監(jiān)測(cè)的被監(jiān)測(cè)量，整個(gè)結(jié)構(gòu)共有M個(gè)被監(jiān)測(cè)量，M為M1、M2、M3和M4之和，定義參量K，K為M1、K2、K3和K4之和，K和M不得小于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量N；由于M個(gè)被監(jiān)測(cè)量是不同類型的，所以本發(fā)明稱為“基于混合監(jiān)測(cè)的識(shí)別受損索和支座位移的遞進(jìn)式方法”；將本步所列出的“混合監(jiān)測(cè)時(shí)結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的所有參量”簡(jiǎn)稱為“被監(jiān)測(cè)量”；c.利用被評(píng)估對(duì)象的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立被評(píng)估對(duì)象初始健康狀態(tài)向量dio；如果沒(méi)有被評(píng)估對(duì)象的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，向量dio的各元素?cái)?shù)值取0；向量dio的元素的編號(hào)規(guī)則和被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則相同；本發(fā)明用i表示循環(huán)次數(shù)，i＝1，2，3，......；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的初始健康狀態(tài)向量dio可以具體化為d1o；d.在建立初始健康狀態(tài)向量d1o的同時(shí)，直接測(cè)量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Cio；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Cio可以具體化為C1o；在實(shí)測(cè)得到被監(jiān)測(cè)量初始數(shù)值向量C1o的同時(shí)，實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有索的初始索力數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)的初始幾何數(shù)據(jù)和初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)；e.根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、索的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)和初始索結(jié)構(gòu)支座坐標(biāo)數(shù)據(jù)建立索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai可以具體化為A1；f.在力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算獲得“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ΔCi”和“名義單位損傷向量Diu”；g.實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有指定被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前實(shí)測(cè)數(shù)值，組成“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量Ci”；給本步及本步之前出現(xiàn)的所有向量的元素編號(hào)時(shí)，應(yīng)使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步及本步之前出現(xiàn)的各向量的、編號(hào)相同的元素，表示同一被監(jiān)測(cè)量的、對(duì)應(yīng)于該元素所屬向量所定義的相關(guān)信息；h.定義當(dāng)前名義損傷向量dic和當(dāng)前實(shí)際損傷向量di，兩個(gè)損傷向量的元素個(gè)數(shù)等于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量，當(dāng)前名義損傷向量dic的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)被評(píng)估對(duì)象的當(dāng)前名義損傷程度或支座位移，當(dāng)前實(shí)際損傷向量di的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)被評(píng)估對(duì)象的當(dāng)前實(shí)際損傷程度或支座位移，兩個(gè)損傷向量的元素的元素個(gè)數(shù)等于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量，兩個(gè)損傷向量的元素和被評(píng)估對(duì)象之間是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，兩個(gè)損傷向量的元素的編號(hào)規(guī)則和被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則相同；i.依據(jù)“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量Ci”同“被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Cio”、“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ΔCi”和“當(dāng)前名義損傷向量dic”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1中除dic外的其它量均為已知，求解式1就可以算出當(dāng)前名義損傷向量dic；<mrow><msup><mi>C</mi><mi>i</mi></msup><mo>=</mo><msubsup><mi>C</mi><mi>o</mi><mi>i</mi></msubsup><mo>+</mo><mi>&Delta;</mi><msup><mi>C</mi><mi>i</mi></msup><mo>&CenterDot;</mo><msubsup><mi>d</mi><mi>c</mi><mi>i</mi></msubsup></mrow>式1j.利用式2表達(dá)的當(dāng)前實(shí)際損傷向量di同初始損傷向量dio和當(dāng)前名義損傷向量dic的元素間的關(guān)系，計(jì)算得到當(dāng)前實(shí)際損傷向量di的所有元素；<mrow><msub><msup><mi>d</mi><mi>i</mi></msup><mi>j</mi></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msubsup><mi>d</mi><mi>oj</mi><mi>i</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msubsup><mi>d</mi><mi>cj</mi><mi>i</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow></mrow>式2式2中j＝1，2，3，……，N；當(dāng)前實(shí)際損傷向量di的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)被評(píng)估對(duì)象的實(shí)際損傷程度或?qū)嶋H支座位移，根據(jù)當(dāng)前實(shí)際損傷向量di就能確定有哪些索受損及其損傷程度，就能確定實(shí)際支座位移；若當(dāng)前實(shí)際損傷向量的某一元素對(duì)應(yīng)于是索系統(tǒng)中的一根索，且其數(shù)值為0，表示該元素所對(duì)應(yīng)的索是完好的，沒(méi)有損傷的，若其數(shù)值為100％，則表示該元素所對(duì)應(yīng)的索已經(jīng)完全喪失承載能力，若其數(shù)值介于0和100％之間，則表示該索喪失了相應(yīng)比例的承載能力；如果當(dāng)前實(shí)際損傷向量的某一元素對(duì)應(yīng)于一個(gè)支座的一個(gè)位移分量，那么dij表示其當(dāng)前位移數(shù)值；k.在求得當(dāng)前名義損傷向量dic后，按照式3建立標(biāo)識(shí)向量Fi，式4給出了標(biāo)識(shí)向量Fi的第j個(gè)元素的定義；<mrow><msup><mi>F</mi><mi>i</mi></msup><mo>=</mo><msup><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msubsup><mi>F</mi><mn>1</mn><mi>i</mi></msubsup></mtd><mtd><msubsup><mi>F</mi><mn>2</mn><mi>i</mi></msubsup></mtd><mtd><mo>.</mo></mtd><mtd><mo>.</mo></mtd><mtd><mo>.</mo></mtd><mtd><msubsup><mi>F</mi><mi>j</mi><mi>i</mi></msubsup></mtd><mtd><mo>.</mo></mtd><mtd><mo>.</mo></mtd><mtd><mo>.</mo></mtd><mtd><msubsup><mi>F</mi><mi>N</mi><mi>i</mi></msubsup></mtd></mtr></mtable></mfenced><mi>T</mi></msup></mrow>式3<mrow><msubsup><mi>F</mi><mi>j</mi><mi>i</mi></msubsup><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mn>0</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>if</mi></mtd><mtd><msubsup><mi>d</mi><mi>cj</mi><mi>i</mi></msubsup><mo>&lt;</mo><msubsup><mi>D</mi><mi>uj</mi><mi>i</mi></msubsup></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>1</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><mi>if</mi></mtd><mtd><msubsup><mi>d</mi><mi>cj</mi><mi>i</mi></msubsup><mo>&GreaterEqual;</mo><msubsup><mi>D</mi><mi>uj</mi><mi>i</mi></msubsup></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>式4式4中元素Fij是標(biāo)識(shí)向量Fi的第j個(gè)元素，Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個(gè)元素，dicj是當(dāng)前名義損傷向量dic的第j個(gè)元素，它們都表示第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象的相關(guān)信息，式4中j＝1，2，3，……，N；l.如果標(biāo)識(shí)向量Fi的元素全為0，則回到第g步繼續(xù)本次循環(huán)；如果標(biāo)識(shí)向量Fi的元素不全為0，則進(jìn)入下一步、即第m步；m.根據(jù)式5計(jì)算得到下一次、即第i+1次循環(huán)所需的初始損傷向量di+1o的每一個(gè)元素di+1oj；<mrow><msubsup><mi>d</mi><mi>oj</mi><mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msubsup><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msubsup><mi>d</mi><mi>oj</mi><mi>i</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msubsup><mi>D</mi><mi>uj</mi><mi>i</mi></msubsup><msubsup><mi>F</mi><mi>j</mi><mi>i</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow></mrow>式5式5中Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個(gè)元素，dicj是當(dāng)前名義損傷向量dic的第j個(gè)元素，F(xiàn)ij是標(biāo)識(shí)向量Fi的第j個(gè)元素，式5中j＝1，2，3，……，N；向量di+1o的元素的編號(hào)規(guī)則和被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則相同；n.在力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai的基礎(chǔ)上，令被評(píng)估對(duì)象的健康狀況為di+1o后更新得到下一次、即第i+1次循環(huán)所需的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai+1；o.通過(guò)對(duì)力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai+1的計(jì)算得到對(duì)應(yīng)于模型Ai+1的結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)應(yīng)變的點(diǎn)的、將被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變方向的應(yīng)變數(shù)值，這些數(shù)值組成下一次、即第i+1次循環(huán)所需的被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Ci+1o；p.回到第f步，開(kāi)始下一次循環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合監(jiān)測(cè)的識(shí)別受損索和支座位移的遞進(jìn)式方法，其特征在于在步驟f中，在力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算獲得“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ACi"和“名義單位損傷向量Diu”的具體方法為fl.在索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai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N；依據(jù)被評(píng)估對(duì)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(píng)估對(duì)象在原有損傷或位移的基礎(chǔ)上再增加單位損傷或單位位移，具體的，如果該被評(píng)估對(duì)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(píng)估對(duì)象是一個(gè)支座的一個(gè)方向的位移分量，就假設(shè)該支座在該位移方向再增加單位位移，每一次計(jì)算中再增加單位損傷或單位位移的被評(píng)估對(duì)象不同于其它次計(jì)算中再增加單位損傷或單位位移的被評(píng)估對(duì)象，用“名義單位損傷向量Diu”記錄記錄所有假定的再增加的單位損傷或單位位移，其中i表示第i次循環(huán)，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(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值組成一個(gè)被監(jiān)測(cè)量計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量；f2.每一次計(jì)算得到的被監(jiān)測(cè)量計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量減去被監(jiān)測(cè)量初始數(shù)值向量后再除以該次計(jì)算所假設(shè)的單位損傷或單位位移數(shù)值，得到一個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量，有N個(gè)被評(píng)估對(duì)象就有N個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量；f3.由這N個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量按照N個(gè)被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則，依次組成有N列的索結(jié)構(gòu)被監(jiān)測(cè)量單位變化矩陣ΔC全文摘要基于混合監(jiān)測(cè)的識(shí)別受損索和支座位移的遞進(jìn)式方法基于混合監(jiān)測(cè)，考慮到了被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量同被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量、單位損傷被監(jiān)測(cè)量變化矩陣和當(dāng)前名義損傷向量間的線性關(guān)系是近似的，為克服此缺陷，本發(fā)明給出了使用線性關(guān)系分段逼近非線性關(guān)系的方法，將大區(qū)間分割成連續(xù)的一個(gè)個(gè)小區(qū)間，在每一個(gè)小區(qū)間內(nèi)上述線性關(guān)系都是足夠準(zhǔn)確的，在每一個(gè)小區(qū)間內(nèi)可以利用多目標(biāo)優(yōu)化算法等合適的算法快速識(shí)別出支座位移和受損索。文檔編號(hào)G01M99/00GK101819098SQ201010137568公開(kāi)日2010年9月1日申請(qǐng)日期2010年3月31日優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日發(fā)明者韓玉林申請(qǐng)人:東南大學(xué)