專利名稱：：基于索力監(jiān)測的遞進式索結構健康監(jiān)測方法
技術領域：
：本發(fā)明基于結構健康監(jiān)測技術，基于索力監(jiān)測、采用遞進式方法來識別支座位移、識別索結構的索系統(tǒng)中的受損索、識別需調整索力的支承索，并給出具體的索長調整量，屬工程結構健康監(jiān)測領域。
背景技術：
：支座位移對索結構安全是一項重大威脅，同樣的，索系統(tǒng)通常是索結構的關鍵組成部分，它的失效常常帶來整個結構的失效，基于結構健康監(jiān)測技術來識別支座位移和索結構的索系統(tǒng)中的受損索是一種極具潛力的方法。當支座出現(xiàn)位移時、或索系統(tǒng)的健康狀態(tài)發(fā)生變化時、或者兩種情況同時發(fā)生時，會引起結構的可測量參數(shù)的變化，例如會引起索力的變化，會影響索結構的變形或應變，會影響索結構的形狀或空間坐標，會引起過索結構的每一點的任意假想直線的角度坐標的變化(例如結構表面任意一點的切平面中的任意一根過該點的直線的角度坐標的變化，或者結構表面任意一點的法線的角度坐標的變化)，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、包含了支座位移信息，也就是說可以利用結構的可測量參數(shù)來識別支座位移、受損索和松弛索。為了能對索結構的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)和支座位移有可靠的監(jiān)測和判斷，必須有一個能夠合理有效的建立索結構的可測量參數(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系的方法，基于該方法建立的健康監(jiān)測系統(tǒng)可以給出更可信的支座位移評估和索系統(tǒng)的健康評估。
發(fā)明內容技術問題本發(fā)明公開了一種基于索力監(jiān)測的遞進式索結構健康監(jiān)測方法，采用遞進式方法的、能夠合理有效地識別支座位移、受損索和松弛索的健康監(jiān)測。技術方案斜拉橋、懸索橋、桁架結構等結構有一個共同點，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，該類結構的共同點是以索、纜或僅承受拉伸載荷的桿件為支承部件，為方便起見本發(fā)明將該類結構表述為“索結構”。在索結構的服役過程中，索結構的支承系統(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，本專利將該類結構的全部支承部件統(tǒng)一稱為“索系統(tǒng)”，但實際上索系統(tǒng)不僅僅指支承索，也包括僅承受拉伸載荷的桿件)會受損，同時索結構的支座也可能出現(xiàn)位移，這些變化對索結構的安全是一種威脅，設索的數(shù)量和支座位移分量的數(shù)量之和為N。為敘述方便起見，本發(fā)明統(tǒng)一稱被評估的索和支座位移為“被評估對象”，給被評估對象連續(xù)編號，本發(fā)明用用變量j表示這一編號，j=1，2，3，...，N，因此可以說有N個被評估對象。依據(jù)支承索的索力變化的原因，可將支承索的索力變化分為三種情況一是支承索受到了損傷，例如支承索出現(xiàn)了局部裂紋和銹蝕等等；二是支承索并無損傷，但索力也發(fā)生了變化，出現(xiàn)這種變化的主要原因之一是支承索自由狀態(tài)(此時索張力也稱索力為0)下的索長度(稱為自由長度，本發(fā)明專指支承索兩支承端點間的那段索的自由長度)發(fā)生了變化；三是支承索并無損傷，但索結構支座有了位移(其中在重力方向的分量就被稱為沉降)，也會引起結構內力的變化，當然也就會引起索力的變化。為了方便，本發(fā)明將自由長度發(fā)生變化的支承索統(tǒng)稱為松弛索。設索系統(tǒng)中共有Q根支承索，結構索力數(shù)據(jù)包括這Q根支承索的索力，顯然Q小于被評估對象的數(shù)量N。僅僅通過Q個支承索的Q個索力數(shù)據(jù)來求解未知的N個被評估對象的狀態(tài)是不可能的，本發(fā)明在監(jiān)測全部Q根支承索索力的基礎上，增加對不少于(N-Q)個其他被監(jiān)測量。增加的不少于(N-Q)個的其他被監(jiān)測量仍然是索力，敘述如下在結構上人為增加M2(M2不小于N-Q)根索，新增加的M2根索的剛度同索結構的任意一根支承索的剛度相比，可以小很多，例如小10倍，新增加的M2根索的索力應當較小，例如其橫截面正應力應當小于其疲勞極限，這些要求可以保證新增加的M2根索不會發(fā)生疲勞損傷，新增加的M2根索的兩端應當充分錨固，保證不會出現(xiàn)松弛，新增加的M2根索應當?shù)玫匠浞值姆栏g保護，保證新增加的M2根索不會發(fā)生損傷和松弛，在結構健康監(jiān)測過程中將監(jiān)測這新增加的M2根索的索力。綜合上述被監(jiān)測量，整個結構共有M(M=Q+M2)根索的M個被監(jiān)測量，M不得小于被評估對象的數(shù)量N。為方便起見，在本發(fā)明中將“結構的被監(jiān)測的所有參量”簡稱為“被監(jiān)測量”。給M個被監(jiān)測量連續(xù)編號，該編號在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣。本發(fā)明由兩大部分組成。分別是一、建立被評估對象健康監(jiān)測系統(tǒng)所需的知識庫和參量的方法、基于知識庫(含參量)和實測索結構的應變(或變形)的被評估對象健康狀態(tài)評估方法；二、健康監(jiān)測系統(tǒng)的軟件和硬件部分。本發(fā)明的第一部分建立用于被評估對象健康監(jiān)測的知識庫和參量的方法?？砂慈缦虏襟E依次循環(huán)往復地、遞進式進行第一步每一次循環(huán)開始時，首先需要建立或已建立本次循環(huán)開始時的被評估對象初始健康狀態(tài)向量d/(i=1，2，3，…)、建立索結構的初始力學計算基準模型A。(例如有限元基準模型，在本發(fā)明中A。是不變的)、建立索結構的力學計算基準模型Ai(例如有限元基準模型，i=1，2，3，…)。字母i除了明顯地表示步驟編號的地方外，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)開始時需要的索結構“初始健康狀態(tài)向量(!。“’(如式(1)所示)，用C^i表示第i次循環(huán)開始時索結構(用力學計算基準模型Ai表示)的索結構的初始健康狀態(tài)。d=^‘···<···d'oN}TO)式(1)中(!^(i=1,2,3,=1,2,3,.......，N)表示第i次循環(huán)開始時、力學計算基準模型Ai中的索系統(tǒng)的第j個被評估對象的當前健康狀態(tài)，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一根索(或拉桿)，那么Cli表示其當前損傷，屯為0時表示無損傷，為100%時表示該索徹底喪失承載能力，介于0與100%之間時表示喪失相應比例的承載能力，如果該被評估對象是一個支座的一個位移分量，那么屯表示其當前位移數(shù)值。式(1)中T表示向量的轉置(后同)。第一次循環(huán)開始時建立初始健康狀態(tài)向量(依據(jù)式(1)記為d1。)時，利用索的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)以及支座位移測量建立被評估對象初始健康狀態(tài)向量d1。。如果沒有索的無損檢測數(shù)據(jù)及其他能夠表達索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時，或者可以認為結構初始狀態(tài)為無損傷無松弛狀態(tài)時，向量d1。的中與索相關的各元素數(shù)值取O。第i次(i=2，3，4，5，6…)循環(huán)開始時需要的被評估對象初始健康狀態(tài)向量屮。，是在前一次(即第i_l次，i=2，3，4，5，6…)循環(huán)結束前計算獲得的，具體方法在后文敘述。第i次循環(huán)開始時需要建立的力學計算基準模型或已建立的力學計算基準模型記為A、根據(jù)索結構完工之時的索結構的實測數(shù)據(jù)(包括索結構形狀數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、拉桿拉力數(shù)據(jù)、索結構支座坐標數(shù)據(jù)、索結構模態(tài)數(shù)據(jù)等實測數(shù)據(jù)，對斜拉橋、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)、索的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù))和設計圖、竣工圖，利用力學方法(例如有限元法)建立A。；如果沒有索結構完工之時的結構的實測數(shù)據(jù)，那么就在建立健康監(jiān)測系統(tǒng)前對結構進行實測，得到索結構的實測數(shù)據(jù)(包括索結構形狀數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、拉桿拉力數(shù)據(jù)、索結構支座坐標數(shù)據(jù)、索結構模態(tài)數(shù)據(jù)等實測數(shù)據(jù)，對斜拉橋、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)、索的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù))，根據(jù)此數(shù)據(jù)和索結構的設計圖、竣工圖，利用力學方法(例如有限元法)建立A。。不論用何種方法獲得A。，基于A。計算得到的索結構計算數(shù)據(jù)(對斜拉橋、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))必須非常接近其實測數(shù)據(jù)，誤差一般不得大于5%。這樣可保證利用A。計算所得的模擬情況下的應變計算數(shù)據(jù)、索力計算數(shù)據(jù)、索結構形狀計算數(shù)據(jù)和位移計算數(shù)據(jù)、索結構角度數(shù)據(jù)等，可靠地接近所模擬情況真實發(fā)生時的實測數(shù)據(jù)。A。是不變的，只在第一次循環(huán)開始時建立。第一次循環(huán)開始時建立的索結構的力學計算基準模型記為A1，A1就等于A。。A1對應的被評估對象的健康狀態(tài)由d1。描述。第i次(i=2，3，4，5，6…)循環(huán)開始時需要的力學計算基準模型Ai,是在前一次(即第i_l次，i=2，3，4，5，6…)循環(huán)結束前計算獲得的，具體方法在后文敘述。已有力學計算基準模型A1和被評估對象初始健康狀態(tài)向量d1。后，模型A1中的各被評估對象的健康狀態(tài)由向量d1。表達。在A1的基礎上，將所有被評估對象的健康狀態(tài)數(shù)值變更為0，力學模型A1更新為一個所有被評估對象的健康狀態(tài)都為0的力學模型(記為A°)，力學模型A°實際上是完好無損無支座位移的索結構對應的力學模型。不妨稱模型乂為索結構的無損傷無支座位移模型A°。本發(fā)明中用被監(jiān)測量初始數(shù)值向量Cit/'(i=1,2,3,…)表示第i次(i=1,2,3,4,5,6···)循環(huán)開始時所有指定的被監(jiān)測量的初始值(參見式(2))，Citj的全稱為“第i次循環(huán)被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量”。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(2)式(2)中CiokG=1，2，3，…;k=1，2，3，··.·，M;M≥N；)是第i次循環(huán)開始時、索結構中第k個被監(jiān)測量。向量Citj是由前面定義的M個被監(jiān)測量依據(jù)一定順序排列而成，對此排列順序并無特殊要求，只要求后面所有相關向量也按此順序排列數(shù)據(jù)即可。第一次循環(huán)開始時，“第1次循環(huán)被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量C1。”(見式(2))由實測數(shù)據(jù)組成，由于根據(jù)模型A1計算所得被監(jiān)測量的初始數(shù)值可靠地接近于相對應的實測數(shù)值，在后面的敘述中，將用同一符號來表示該計算值組成向量和實測值組成向量。第i次(i=2,3,4,5,6···)循環(huán)開始時需要的“第i次循環(huán)被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量CV’，是在前一次(即第i-l次，i=2，3，4，5，6···)循環(huán)結束前計算獲得的，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)建立的索結構“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣”記為ΔC1。建立ΔC1的過程如下在索結構的力學計算基準模型A1的基礎上進行若干次計算，計算次數(shù)數(shù)值上等于N。每一次計算假設只有一個被評估對象有單位損傷，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支座的一個方向的位移分量，就假設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。為方便計算，每一次循環(huán)中設定單位損傷時可以都是把該次循環(huán)開始時的結構健康狀態(tài)當成是完全健康的，并在此基礎上設定單位損傷(在后續(xù)步驟中、計算出的、被評估對象的健康狀態(tài)數(shù)值一稱為名義健康狀態(tài)向量CliJi=1,2,3,…)，都是相對于將該次循環(huán)開始時的、將索結構的健康狀態(tài)當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算出的名義健康狀態(tài)數(shù)值換算成真實健康狀態(tài)數(shù)值)。同一次循環(huán)的每一次計算中出現(xiàn)單位損傷的被評估對象不同于其它次計算中出現(xiàn)單位損傷的被評估對象，并且每一次假定有單位損傷的被評估對象的單位損傷值可以不同于其他被評估對象的單位損傷值，用“名義單位損傷向量Di/(如式(3)所示)記錄各次循環(huán)中所有被評估對象的假定的單位損傷，第一次循環(huán)時記為D1ut5每一次計算都利用力學方法(例如有限元法)計算索結構的、在前面已指定的M個被監(jiān)測量的當前計算值，每一次計算所得M個被監(jiān)測量的當前計算值組成一個“被監(jiān)測量的計算當前數(shù)值向量”(當假設第j個被評估對象有單位損傷時，可用式(4)表示所有指定的M個被監(jiān)測量的計算當前數(shù)值向量C1tj)；每一次計算得到的被監(jiān)測量的計算當前數(shù)值向量減去被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量C1。，所得向量就是此條件下(以有單位損傷的被評估對象的編號為標記)的“被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量”(當?shù)趈個被評估對象有單位損傷時，用δC1j表示被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量，SC1j的定義見式(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個元素Duj所得)，被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量δC1j的每一元素表示由于計算時假定有單位損傷的那個被評估對象(例如第j個被評估對象)有單位損傷(例如Duj)，而引起的該元素所對應的被監(jiān)測量的數(shù)值改變量相對于假定的單位損傷Diu的變化率；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”，每個被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量有M(—般的，M^N)個元素，由這N個“被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量”依次組成有MXN個元素的“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC1”(M行N列)，每一個向量SC1jG=1,2,3,.......，N)是矩陣AC1的一列，AC1的定義如式(8)所示。D:二[Di1D^1...Diuj.D1unJ(3)式(3)中名義單位損傷向量Diu的元素DiujG=1，2，3，…；j=l，2，3，.......，N)表示第i次循環(huán)中假定的第j個被評估對象的單位損傷數(shù)值，向量Diu中的各元素的數(shù)值可以相同也可以不同。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>M;M^N)表示第i次循環(huán)由于第j個被評估對象有單位損傷時，依據(jù)編號規(guī)則所對應的第k個指定的被監(jiān)測量的計算當前數(shù)值。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(5)中各量的上標i(i=1,2,3,...)表示第i次循環(huán)，下標j(j=1,2,3，.......，N)表示第j個被評估對象有單位損傷，式中Diuj是向量Diu中的第j個元素。向量SCij的定義如式(6)所示，5(^的第1^&=1,2,3,.......，M;M彡N)個元素δCijk表示第i次循環(huán)中，建立矩陣ACi時，假定第j個被評估對象有單位損傷時計算所得第k個被監(jiān)測量的改變量相對于假定的單位損傷Diiu.的變化率，其定義如式(7)所示。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(7)中各量的定義已在前面敘述過。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>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個被評估對象有單位損傷Diiu而引起的、所有被監(jiān)測量的相對數(shù)值變化。矩陣ACi的列(下標j)的編號規(guī)則與前面向量必的元素的下標j的編號規(guī)則相同。第三步識別被評估對象的當前健康狀態(tài)(識別支座位移、受損索和松弛索)。具體過程如下。第i(i=1，2，3，...)次循環(huán)中，“被監(jiān)測量的當前(計算或實測)數(shù)值向量Ci"同“被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量C1?！?、“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣ΔCi"和“當前名義健康狀態(tài)向量屮。”間的近似線性關系，如式(9)或式(10)所示。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(9)和式(10)中被監(jiān)測量的當前(計算或實測)數(shù)值向量Ci的定義類似于被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量Citj的定義，見式(11)；被評估對象當前名義健康狀態(tài)向量Cli。的定義見式(12)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(11)中元素CikG=1,2,3,.......；k=1,2,3,.......，M;M彡N)是第i次循環(huán)時索結構的、依據(jù)編號規(guī)則所對應的編號為k的被監(jiān)測量的當前數(shù)值。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式(12)中Clic^i=1,2,3,.......；j=1,2,3,......，N)是第i次循環(huán)中索結構第j個被評估對象的當前名義損傷值，向量di。的元素的下標j的編號規(guī)則與矩陣△Ci的列的編號規(guī)則相同。當被評估對象實際損傷或支座位移不太大時，由于索結構材料仍然處在線彈性階段，索結構的變形也較小，式(9)或式(10)所表示的這樣一種線性關系同實際情況的誤差較小，誤差可用誤差向量^(式(13))定義，表示式(9)或式(10)所示線性關系的誤差。=abs(AC'^dic-Ci+C10)(13)式(13)中ads()是取絕對值函數(shù)，對括號內求得的向量的每一個元素取絕對值。由于式(9)或式(10)所表示的線性關系存在一定誤差，因此不能簡單根據(jù)式(9)或式(10)和“被監(jiān)測量的當前(實測)數(shù)值向量Ci"來直接求解得到當前名義健康狀態(tài)向量di。。而獲得當前名義健康狀態(tài)向量di。的可接受的解(即帶有合理誤差，但可以比較準確的從索系統(tǒng)中確定受損索的位置及其損傷程度、確定支座位移量)成為一個合理的解決方法，可用式(14)來表達這一方法。abs(AC·4-σ+σ0)<gi(14)式(14)中abs()是取絕對值函數(shù)，向量f描述偏離理想線性關系(式(9)或式(10))的合理偏差，由式(15)定義。g'=[g[g[...g[...g^J(15)式(15)中gi^i=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)測量的初始數(shù)值向量CiJ實測或計算得到)、單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣ΔCi(計算得到)和被監(jiān)測量的當前數(shù)值向量Ci(實測得到)已知時，可以利用合適的算法(例如多目標優(yōu)化算法)求解式(14)，獲得當前名義健康狀態(tài)向量f。的可接受的解，當前實際健康狀態(tài)向量Cli(定義見式(16))的元素可以根據(jù)式(17)計算得到，也就是得到了被評估對象當前實際健康狀態(tài)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，也就是實現(xiàn)了損傷識別和支座位移識別。Cii=[d[d[···d)···d'NJ(16)式(16)中Clij(i=1，2，3，-；j=1,2,3,.......，N)表示第i次循環(huán)中第j個被評估對象的實際損傷值，其定義見式(17)，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一根索(或拉桿)，那么(表示其當前損傷，Clij為0時表示該索無損傷，為100%時表示該索徹底喪失承載能力，介于0與100%之間時表示該索喪失相應比例的承載能力，確定受損索之后對所有的受損索進行無損檢測，經(jīng)無損檢測查明該索沒有損傷，那么Cli表示該索與Cli損傷值力學等效的松弛，由此就確定了松弛索，具體松弛量的計算方法在下面說明；如果該被評估對象是一個支座的一個位移分量，那么<表示其當前位移數(shù)值。向量Cli的元素的編號規(guī)則與式(1)中向量Clitl的元素的編號規(guī)則相同。/)=1-(1-<)(1—(17)式(17)中(!^(i=1，2，3，4，-；j=1,2,3,.......，N)是向量(Ii。的第j個元素，d、是向量<的第j個元素。下面敘述得到了索結構當前實際健康狀態(tài)向量d后，如何確定松弛索的位置和松弛程度。已知索系統(tǒng)中共有Q根支承索，結構支承索力數(shù)據(jù)由Q根支承索的索力來描述?？捎谩俺跏妓髁ο蛄縁?！北硎舅鹘Y構中所有支承索的初始索力(定義見式(18))。因為基于索結構的計算基準模型計算所得的初始索力可靠地接近于初始索力的實測數(shù)據(jù)，在后面的敘述中，將用同一符號來表示該計算值和實測值。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>式(18)中F。(k=1,2,3,.......，Q)是索結構中第k根支承索的初始索力，該元素依據(jù)編號規(guī)則對應于指定支承索的索力。向量F。是常量。在建立索結構的初始力學計算基準模型A。時使用了向量F。。本發(fā)明中用“當前索力向量Fi"表示第i次循環(huán)時實測得到的索結構中所有支承索的當前索力(定義見式(19))。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>式(19)中FikG=1，2，3，4，-;k=1,2,3,.......，Q)是第i次循環(huán)時索結構中第k根支承索的當前索力。本發(fā)明中，在支承索初始狀態(tài)(無損傷、無松弛)下，且支承索處于自由狀態(tài)(自由狀態(tài)指索力為0，后同)時，支承索的長度稱為初始自由長度，用“初始自由長度向量1?！北硎舅鹘Y構中所有支承索的初始自由長度(定義見式(20))。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>式(20)中l(wèi)。k(k=1，2，3，.......，Q)是索結構中第k根支承索的初始自由長度。向量1。是常量，與循環(huán)次數(shù)無關，在第一次循環(huán)開始時確定后，就不再變化。本發(fā)明中，用“當前自由長度向量產(chǎn)表示第i次循環(huán)時索結構中所有支承索的當前自由長度(定義見式(21))。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>式(21)中IikG=1，2，3，4，-;k=1,2,3,.......，Q)是第i次循環(huán)時索結構中第k根支承索的當前自由長度。本發(fā)明中，用“自由長度改變向量ΔIi"(或稱支承索當前松弛程度向量)表示第i次循環(huán)時索結構中所有支承索的自由長度的改變量(定義見式(22)和式(23))。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>式(22)中AlikG=1，2，3，4，-;k=1,2,3,.......，Q)是當前(第i次循環(huán)時)索結構中第k根支承索的自由長度的改變量，其定義見式(23)，ΔIik不為0的索為松弛索，ΔIik的數(shù)值為索的松弛量，并表示索系統(tǒng)第k根支承索的當前松弛程度，也是調整索力時該索的索長調整量。^rk=Vk-Iok(23)在本發(fā)明中通過將松弛索同受損索進行力學等效來進行松弛索的松弛程度識別，等效的力學條件是一、兩等效的索的無松弛和無損傷時的初始自由長度、幾何特性參數(shù)及材料的力學特性參數(shù)相同；二、松弛或損傷后，兩等效的松弛索和損傷索的索力和變形后的總長相同。滿足上述兩個等效條件時，這樣的兩根支承索在結構中的力學功能就是完全相同的，即如果用等效的受損索代替松弛索后，索結構不會發(fā)生任何變化，反之亦然。本發(fā)明中，第i次循環(huán)時，如果同第k個支承索(其當前松弛程度用ΔIik定義)進行等效的虛擬受損的支承索的當前實際虛擬損傷程度用(表示的定義見式(16)和式(17))。松弛的第k個支承索的當前松弛程度Δ1\(Δ1\的定義見式(22))同等效的受損索的當前實際虛擬損傷程度(之間的關系由前述兩項力學等效條件確定。ΔIik同(之間的具體關系可以采用多種方法實現(xiàn)，例如可以直接根據(jù)前述等效條件確定(參見式(24))，也可采用基于Ernst等效彈性模量代替式(24)中的E進行修正后確定(參見式(25))，也可以采用基于有限元法的試算法等其它方法來確定。(24)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>式(24)和式(25)中E是該支承索的彈性模量，A是該支承索的橫截面面積，F(xiàn)ij是該支承索的當前索力，<是該支承索的當前實際虛擬損傷程度，《&是該支承索的單位長度的重量，Iikx是該支承索的兩個支承端點的水平距離。式(25)中[]內的項是該支承索的Ernst等效彈性模量，由式(24)或式(25)可以就可以確定支承索當前松弛程度向量Δ1、式(25)是對式(24)的修正。第四步判斷是否結束本次(第i次)循環(huán)，如果是，則完成本次循環(huán)結束前的收尾工作，為下一次(即第i+Ι次，i=1,2,3,4,…)循環(huán)準備力學計算基準模型和必要的向量。具體過程如下。在本次(第i次)循環(huán)中求得當前名義健康狀態(tài)向量f。后，首先，按照式(26)建立標識向量Bi，式(27)給出了標識向量Bi的第j個元素的定義；如果標識向量Bi的元素全為0，則在本次循環(huán)中繼續(xù)對索結構的健康監(jiān)測和計算；如果標識向量Bi的元素不全為0，則完成后續(xù)步驟后，進入下一次循環(huán)。所謂的后續(xù)步驟為首先，根據(jù)式(28)計算得到下一次(即第i+Ι次，i=1,2,3,4,…)循環(huán)所需的初始損傷向量di+1。的每一個元素(Τ1?！?；第二，在力學計算基準模型AiG=1,2,3,4,···)或索結構的無損傷模型Α°的基礎上，令被評估對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)所需的力學計算基準模型Ai+1；最后，通過對力學計算基準模型Ai+1的計算得到被監(jiān)測量的初始數(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)測量的初始數(shù)值向量Ci+1?！?i=1,2,3,4,…)。Bi=[B[B12···Bij···B'Nf(26)式(26)中標識向量Bi的上標i表示第i次循環(huán)，其元素BijG=1,2,3,-,N)的下標j表示第j個被評估對象的損傷特征，只能取0和1兩個量，具體取值規(guī)則見式(27)。β'=I0'ifdlcj<D'ui(27)式(27)中元素Bij是標識向量Bi的第j個元素，Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個元素(見式(3))，(1、是當前名義健康狀態(tài)向量(^。的第」個元素(見式(12))，它們都表示第j個被評估對象的相關信息。<=1-(1-禮)(1-明)(28)式(28)中Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個元素(見式⑶)，d、是當前名義健康狀態(tài)向量Cli。的第j個元素(見式(12))。本發(fā)明的第二部分健康監(jiān)測系統(tǒng)的軟件和硬件部分。硬件部分包括被監(jiān)測量監(jiān)測系統(tǒng)、信號采集器和計算機等。要求實時或準實時監(jiān)測每一個被監(jiān)測量。軟件應當具用下列功能軟件部分應當能夠完成本發(fā)明的第一部分所設定的過程，即完成本發(fā)明中所需要的、可以用計算機實現(xiàn)的監(jiān)測、記錄、控制、存儲、計算、通知、報警等功能。本發(fā)明方法具體包括a.為敘述方便起見，本發(fā)明統(tǒng)一稱被評估的支承索和支座位移分量為被評估對象，設被評估的支承索的數(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)則將索結構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；本發(fā)明用變量j表示這一編號，j=1，2，3，...，N；b.設索系統(tǒng)中共有Q根支承索，結構索力數(shù)據(jù)包括這Q根支承索的索力，顯然Q小于被評估對象的數(shù)量N;僅僅通過Q個支承索的Q個索力數(shù)據(jù)來求解未知的N個被評估對象的狀態(tài)是不可能的，本發(fā)明在監(jiān)測全部Q根支承索索力的基礎上，在結構上人為增加M2根索，在結構健康監(jiān)測過程中將監(jiān)測這新增加的M2根索的索力；綜合上述被監(jiān)測量，整個結構共有M根索的M個索力被監(jiān)測，即有M個被監(jiān)測量，其中M為Q與M2之和；M不得小于被評估對象的數(shù)量N;新增加的M2根索的剛度同索結構的任意一根支承索的剛度相比，應當小得多；新增加的M2根索的索力應當比索結構的任意一根支承索的索力小得多，這樣可以保證即使這新增加的M2根索出現(xiàn)了損傷或松弛，對索結構其他構件的應力、應變、變形的影響微乎其微；新增加的M2根索的橫截面上正應力應當小于其疲勞極限，這些要求可以保證新增加的M2根索不會發(fā)生疲勞損傷；新增加的M2根索的兩端應當充分錨固，保證不會出現(xiàn)松弛；新增加的M2根索應當?shù)玫匠浞值姆栏g保護，保證新增加的M2根索不會發(fā)生損傷和松弛；為方便起見，在本發(fā)明中將“結構的被監(jiān)測的所有參量”簡稱為“被監(jiān)測量”；給M個被監(jiān)測量連續(xù)編號，該編號在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；c.利用被評估對象的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達被評估對象的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立被評估對象初始健康狀態(tài)向量f。；如果沒有被評估對象的無損檢測數(shù)據(jù)時，向量f。的各元素數(shù)值取0；向量Cli0的元素的編號規(guī)則和被評估對象的編號規(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，直接測量計算得到索結構的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測量的初始數(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)測量的初始數(shù)值向量Citj可以具體化為C1。；在實測得到被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C1。的同時，實測得到索結構的初始幾何數(shù)據(jù)和初始索結構支座坐標數(shù)據(jù)；直接測量計算得到所有支承索的初始索力，組成初始索力向量F。；同時，依據(jù)結構設計數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)得到所有支承索的初始自由長度，組成初始自由長度向量1。；向量F。和向量1。是不變的；同時，實測或根據(jù)結構設計、竣工資料得到所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積；e.根據(jù)索結構的設計圖、竣工圖和索結構的實測數(shù)據(jù)、索的無損檢測數(shù)據(jù)和初始索結構支座坐標數(shù)據(jù)建立索結構的力學計算基準模型Ai；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的索結構的力學計算基準模型Ai可以具體化為A1；f.在力學計算基準模型Ai的基礎上進行若干次力學計算，通過計算獲得“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣ACi"和“名義單位損傷向量Di/；g.實測得到索結構的所有指定被監(jiān)測量的當前實測數(shù)值，組成“被監(jiān)測量的當前數(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時，應使用同一編號規(guī)則，這樣可以保證本步及本步之前出現(xiàn)的各向量的、編號相同的元素，表示同一被監(jiān)測量的、對應于該元素所屬向量所定義的相關信息；實測得到索結構的所有支承索的當前索力，組成當前索力向量Fi；實測計算得到所有支承索的兩個支承端點的空間坐標，兩個支承端點的空間坐標在水平方向分量的差就是兩個支承端點水平距離；h.在結構健康監(jiān)測過程中，對新增加的M2根索進行無損檢測，從中鑒別出出現(xiàn)損傷或松弛的索；i.依據(jù)被監(jiān)測量編號規(guī)則，從被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量Citj中去除步驟h中鑒別出的出現(xiàn)損傷或松弛的索對應的元素；依據(jù)被監(jiān)測量編號規(guī)則，從單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣ACi中去除步驟h中鑒別出的出現(xiàn)損傷或松弛的索對應的行；j.定義當前名義健康狀態(tài)向量C^和當前實際健康狀態(tài)向量dS兩個損傷向量的元素個數(shù)等于被評估對象的數(shù)量，當前名義健康狀態(tài)向量<的元素數(shù)值代表對應被評估對象的當前名義損傷程度或支座位移，當前實際健康狀態(tài)向量Cli的元素數(shù)值代表對應被評估對象的當前實際損傷程度或支座位移，兩個損傷向量的元素的元素個數(shù)等于被評估對象的數(shù)量，兩個損傷向量的元素和被評估對象之間是一一對應關系，兩個損傷向量的元素的編號規(guī)則和被評估對象的編號規(guī)則相同；k.依據(jù)“被監(jiān)測量的當前數(shù)值向量Ci"同“被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量C1。”、“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣ACi"和“當前名義健康狀態(tài)向量f?！遍g存在的近似線性關系，該近似線性關系可表達為式1，式1中除f。外的其它量均為已知，求解式1就可以算出當前名義健康狀態(tài)向量屮。；<^=(^+么(、<式11.利用式2表達的當前實際健康狀態(tài)向量Cli同初始損傷向量f。和當前名義健康狀態(tài)向量f。的元素間的關系，計算得到當前實際健康狀態(tài)向量Cli的所有元素；式2中j=1,2,3,……，N;當前實際健康狀態(tài)向量Cli的元素數(shù)值代表對應被評估對象的實際損傷程度或實際支座位移，根據(jù)當前實際健康狀態(tài)向量Cli就能確定有哪些索受損及其損傷程度，就能確定實際支座位移；若當前實際健康狀態(tài)向量的某一元素對應于是索系統(tǒng)中的一根索，且其數(shù)值為0，表示該元素所對應的索是完好的，沒有損傷或松弛的的，若其數(shù)值為100%，則表示該元素所對應的索已經(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比例的承載能力；如果當前實際健康狀態(tài)向量的某一元素對應于一個支座的一個位移分量，那么(表示其當前位移數(shù)值；m.從第1步中識別出的有問題的支承索中鑒別出受損索，剩下的就是松弛索。η.利用在第1步獲得的當前實際虛擬損傷向量Cli得到松弛索的當前實際虛擬損傷程度，利用在第g步獲得的當前索力向量Fi,利用在第g步獲得的所有支承索的兩個支承端點的水平距離，利用在第d步獲得的初始自由長度向量1。，利用在第d步獲得的所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積數(shù)據(jù)，通過將松弛索同受損索進行力學等效來計算松弛索的、與當前實際虛擬損傷程度等效的松弛程度，等效的力學條件是一、兩等效的索的無松弛和無損傷時的初始自由長度、幾何特性參數(shù)、密度及材料的力學特性參數(shù)相同；二、松弛或損傷后，兩等效的松弛索和損傷索的索力和變形后的總長相同；滿足上述兩個等效條件時，這樣的兩根支承索在結構中的力學功能就是完全相同的，即如果用等效的松弛索代替受損索后，索結構不會發(fā)生任何變化，反之亦然；依據(jù)前述力學等效條件求得那些被判定為松弛索的松弛程度，松弛程度就是支承索自由長度的改變量，也就是確定了那些需調整索力的支承索的索長調整量；這樣就實現(xiàn)了支承索的松弛識別；計算時所需索力由當前索力向量Fi對應元素給出。ο.在求得當前名義健康狀態(tài)向量必后，按照式3建立標識向量Bi,式4給出了標識向量Bi的第j個元素的定義；Bi=[B[瑞·巧···風f式3θ,ifd'<Diui,if式4式4中元素Bij是標識向量Bi的第j個元素，Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個元素，Clicj是當前名義健康狀態(tài)向量f。的第j個元素，它們都表示第j個被評估對象的相關信息，式4中j=1,2,3,……，N;p.如果標識向量Bi的元素全為0，則回到第g步繼續(xù)本次循環(huán)；如果標識向量Fi的元素不全為0，則進入下一步、即第q步；q.根據(jù)式5計算得到下一次、即第i+Ι次循環(huán)所需的初始損傷向量di+1。的每一個元素d1+1oJ；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>式5式5中Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個元素，Clicj是當前名義健康狀態(tài)向量Clic的第j個元素，F(xiàn)ij是標識向量Fi的第j個元素，式5中j=1，2，3，……，N；向量di+1。的元素的編號規(guī)則和被評估對象的編號規(guī)則相同；r.在力學計算基準模型Ai的基礎上，令被評估對象的健康狀況為di+1。后更新得到下一次、即第i+Ι次循環(huán)所需的力學計算基準模型Ai+1；s.通過對力學計算基準模型Ai+1的計算得到對應于模型Ai+1的結構的所有被監(jiān)測應變的點的、將被監(jiān)測的應變方向的應變數(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)測量的初始數(shù)值向量Ci+1。；t.回到第f步，開始下一次循環(huán)。在步驟f中，在力學計算基準模型Ai的基礎上進行若干次力學計算，通過計算獲得“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣ΔCi"和“名義單位損傷向量Di/的具體方法為Π.在索結構的力學計算基準模型Ai的基礎上進行若干次力學計算，計算次數(shù)數(shù)值上等于N；依據(jù)被評估對象的編號規(guī)則，依次進行計算；每一次計算假設只有一個被評估對象在原有損傷或位移的基礎上再增加單位損傷或單位位移，具體的，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么就假設該支承索再增加單位損傷，如果該被評估對象是一個支座的一個方向的位移分量，就假設該支座在該位移方向再增加單位位移，每一次計算中再增加單位損傷或單位位移的被評估對象不同于其它次計算中再增加單位損傷或單位位移的被評估對象，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)，每一次計算都利用力學方法計算索結構的所有被監(jiān)測量的當前計算值，每一次計算得到的所有被監(jiān)測量的當前計算值組成一個被監(jiān)測量計算當前數(shù)值向量；f2.每一次計算得到的被監(jiān)測量計算當前數(shù)值向量減去被監(jiān)測量初始數(shù)值向量后再除以該次計算所假設的單位損傷或單位位移數(shù)值，得到一個被監(jiān)測量變化向量，有N個被評估對象就有N個被監(jiān)測量變化向量；f3.由這N個被監(jiān)測量變化向量按照N個被評估對象的編號規(guī)則，依次組成有N列的索結構被監(jiān)測量單位變化矩陣ΔC、有益效果本發(fā)明公開的方法可以非常準確地監(jiān)測評估出索結構的健康狀態(tài)(包括所有支座位移、所有松弛索和受損索的位置、及其松弛程度或損傷程度)，本發(fā)明公開的系統(tǒng)和方法對索結構的安全是非常有益的。具體實施例方式針對索結構的健康監(jiān)測，本發(fā)明公開了一種能夠合理有效地同時監(jiān)測索結構中索系統(tǒng)中每一根索的健康狀況和每一個支座位移分量的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實施例的下面說明實質上僅僅是示例性的，并且目的絕不在于限制本發(fā)明的應用或使用。在索結構支座出現(xiàn)位移、出現(xiàn)受損索、松弛索的情況下，本發(fā)明采用一種算法，該算法用于監(jiān)測索結構的健康狀態(tài)(包括識別支座位移、受損索、松弛索)。具體實施時，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，本發(fā)明統(tǒng)一稱被評估的支承索和支座位移分量為被評估對象，設被評估的支承索的數(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)則將索結構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；本發(fā)明用變量j表示這一編號，j=1,2,3,...,N0設索系統(tǒng)中共有Q根支承索，結構索力數(shù)據(jù)包括這Q根支承索的索力，顯然Q小于被評估對象的數(shù)量N。僅僅通過Q個支承索的Q個索力數(shù)據(jù)來求解未知的N個被評估對象的狀態(tài)是不可能的，本發(fā)明在監(jiān)測全部Q根支承索索力的基礎上，增加對不少于(N-Q)個其他被監(jiān)測量。增加的不少于(N-Q)個的其他被監(jiān)測量仍然是索力，敘述如下在結構上人為增加M2(M2不小于N-Q)根索，新增加的M2根索的剛度同索結構的任意一根支承索的抗拉剛度相比，可以小很多，例如小10倍；新增加的M2根索的索力應當比索結構的任意一根支承索的索力小得多，這樣可以保證即使這新增加的M2根索出現(xiàn)了損傷或松弛，對索結構其他構件的應力、應變、變形的影響微乎其微；新增加的M2根索的橫截面上正應力應當小于其疲勞極限，例如只有疲勞極限的二分之一，這些要求可以保證新增加的M2根索不會發(fā)生疲勞損傷；新增加的M2根索的兩端應當充分錨固，保證不會出現(xiàn)松弛；新增加的M2根索應當?shù)玫匠浞值姆栏g保護，保證新增加的M2根索不會發(fā)生損傷和松弛；還可以采用多增加索的方式來保證健康監(jiān)測的可靠性，例如使M2不小于N-Q的2倍，在結構健康監(jiān)測過程中只挑選其中的完好的索的索力數(shù)據(jù)(稱為實際可以使用的被監(jiān)測量，記錄其數(shù)量為K，K不得小于N)和對應的索結構被監(jiān)測量單位變化矩陣AC進行健康狀態(tài)評估，由于M2不小于N-Q的2倍，可以保證實際可以使用的；在結構健康監(jiān)測過程中將監(jiān)測這新增加的M2根索的索力。新增加的M2根索應當安裝在結構上、人員易于到達的部位，便于人員對其進行無損檢測。綜合上述被監(jiān)測量，整個結構共有M(M=Q+M2)根索的M個被監(jiān)測量，M不得小于被評估對象的數(shù)量N。給M個被監(jiān)測量連續(xù)編號，該編號在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣。為方便起見，在本發(fā)明中將“結構的被監(jiān)測的所有參量”簡稱為“被監(jiān)測量”。第二步利用被評估對象的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達被評估對象的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立被評估對象初始健康狀態(tài)向量d1。；如果沒有被評估對象的無損檢測數(shù)據(jù)時，向量d1。的各元素數(shù)值取0；向量d1。的元素的編號規(guī)則和被評估對象的編號規(guī)則相同。第三步在初始健康狀態(tài)向量d1。的同時，直接測量計算得到索結構的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量C1。。第四步在實測得到被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量C1。的同時，可以采用成熟的測量方法進行索力測量、應變測量、角度測量和空間坐標測量。同時，直接測量計算得到索結構的所有支承索的初始索力，組成“初始索力向量F。”。同時，依據(jù)結構設計數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)得到所有索的初始自由長度，組成“初始自由長度向量1?！薄Ｍ瑫r，實測或根據(jù)結構設計、竣工資料得到所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積。同時，直接測量或測量后計算得到索結構初始幾何形狀數(shù)據(jù)(對于斜拉橋就是其初始橋型數(shù)據(jù))，索結構的初始幾何形狀數(shù)據(jù)可以是所有索的端點的空間坐標數(shù)據(jù)加上結構上一系列的點的空間坐標數(shù)據(jù)，目的在于根據(jù)這些坐標數(shù)據(jù)就可以確定索結構的幾何特征。對斜拉橋而言，初始幾何形狀數(shù)據(jù)可以是所有索的端點的空間坐標數(shù)據(jù)加上橋梁兩端上若干點的空間坐標數(shù)據(jù)，這就是所謂的橋型數(shù)據(jù)。根據(jù)索結構的設計圖、竣工圖和索結構的實測數(shù)據(jù)(包括結構初始幾何形狀數(shù)據(jù)、應變數(shù)據(jù)、所有索的初始索力、結構模態(tài)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，對斜拉橋、懸索橋而言是橋的橋型數(shù)據(jù)、應變數(shù)據(jù)、索力數(shù)據(jù)、橋的模態(tài)數(shù)據(jù))、索的無損檢測數(shù)據(jù)和初始索結構支座坐標數(shù)據(jù)建立索結構的力學計算基準模型A。，基于力學計算基準模型A。計算得到結構的計算數(shù)據(jù)必須非常接近其實測數(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)開始時建立；第i次循環(huán)開始時建立的索結構的力學計算基準模型記為Ai,其中i表示循環(huán)次數(shù)；本發(fā)明的申請書中字母i除了明顯地表示步驟編號的地方外，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)開始時建立的索結構的力學計算基準模型記為A1，本發(fā)明中A1就等于A。；第五步安裝索結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分。硬件部分至少包括索力監(jiān)測系統(tǒng)(例如含加速度傳感器、信號調理器等)、信號(數(shù)據(jù))采集器、計算機和通信報警設備。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?數(shù)據(jù))采集器；信號經(jīng)信號采集器傳遞到計算機；計算機則負責運行索結構的索系統(tǒng)的健康監(jiān)測軟件，包括記錄信號采集器傳遞來的信號；當監(jiān)測到被評估對象的健康狀態(tài)有變化時，計算機控制通信報警設備向監(jiān)控人員、業(yè)主和(或)指定的人員報警。第六步編制并在監(jiān)控計算機上安裝索結構的健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件。在每一次循環(huán)時都運行該軟件，或者說此軟件始終在運行。該軟件將完成本發(fā)明的各項任務所需要的監(jiān)測、記錄、控制、存儲、計算、通知、報警等功能(即本具體實施方法中所有可以用計算機完成的工作)，并能定期或由人員操作健康監(jiān)測系統(tǒng)生成索結構健康情況報表，還能依據(jù)設定的條件(例如損傷達到某一值)，自動通知或提示監(jiān)控人員通知特定的技術人員完成必要的計算工作。第七步由此步開始循環(huán)運作，為敘述方便記為第i次循環(huán)，其中i=1,2,3,4,59···ο第八步在索結構的力學計算基準模型記為Ai的基礎上進行若干次力學計算，通過計算獲得索結構單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣ACi和名義單位損傷向量Diut5具體方法為a.在第i次循環(huán)開始時，在索結構的力學計算基準模型Ai的基礎上進行若干次力學計算，計算次數(shù)數(shù)值上等于N；依據(jù)被評估對象的編號規(guī)則，依次進行計算；每一次計算假設只有一個被評估對象在原有損傷或位移的基礎上再增加有單位損傷或單位位移，具體的，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么就假設該支承索再增加單位損傷，如果該被評估對象是一個支座的一個方向的位移分量，就假設該支座在該位移方向再增加單位位移，每一次計算中再增加單位損傷或單位位移的被評估對象不同于其它次計算中再增加單位損傷或單位位移的被評估對象，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)，每一次計算都利用力學方法計算索結構的所有被監(jiān)測量的當前計算值，每一次計算得到的所有被監(jiān)測量的當前計算值組成一個被監(jiān)測量計算當前數(shù)值向量；在本步驟中給各向量的元素編號時，應同本發(fā)明中其它向量使用同一編號規(guī)則，這樣可以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，表達了同一被監(jiān)測量或同一被評估對象對象的相關信息。b.每一次計算得到的被監(jiān)測量計算當前數(shù)值向量減去被監(jiān)測量初始數(shù)值向量后再除以該次計算所假設的單位損傷或單位位移數(shù)值，得到一個被監(jiān)測量變化向量SC^；有N個被評估對象就有N個被監(jiān)測量變化向量SCijG=1，2，3，…，N)。c.由這N個被監(jiān)測量變化向量按照N個被評估對象的編號規(guī)則，依次組成有N列的索結構被監(jiān)測量單位變化矩陣ACitj“單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣ACi"的列的編號規(guī)則與后面定義的當前名義健康狀態(tài)向量f。和當前實際健康狀態(tài)向量Cli的元素編號規(guī)則相同。在本步驟中及其后給各向量的元素編號時，應同本發(fā)明中其它向量使用同一編號規(guī)則，這樣可以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，表達了同一被監(jiān)測量或同一對象的相關信息。第九步建立線性關系誤差向量^和向量g、利用前面的數(shù)據(jù)(“被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量C1?！?、“單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣AC1”)，在第八步進行每一次計算的同時，即在每一次計算中假設索系統(tǒng)中只有一個被評估對象在原有損傷或位移的基礎上再增加有單位損傷或單位位移的同時，每一次計算組成一個健康狀態(tài)向量牝，健康狀態(tài)向量<的元素個數(shù)等于被評估對象的數(shù)量，向量札的所有元素中只有一個元素的數(shù)值取每一次計算中假設增加單位損傷的索的單位損傷值或增加的單位位移值，d1,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位移的被評估對象的對應關系、同其他向量的同編號的元素同該索的對應關系是相同的；將(^、<、八仏札帶入式(13)，式(13)<用牝帶入，得到一個線性關系誤差向量eS每一次計算得到一個線性關系誤差向量e1；有N個被評估對象就有N次計算，就有N個線性關系誤差向量eS將這N個線性關系誤差向量61相加后得到一個向量，將此向量的每一個元素除以N后得到的新向量就是最終的線性關系誤差向量e、向量f等于最終的誤差向量e、將向量￥保存在運行健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件的計算機硬盤上，供健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件使用。將所有獲得等參數(shù)以數(shù)據(jù)文件的方式保存在運行健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件的計算機硬盤上。第十步實測得到索結構的所有指定被監(jiān)測量的當前實測數(shù)值，組成“被監(jiān)測量的當前數(shù)值向量C1”。實測得到索結構的所有支承索的當前索力，組成當前索力向量F、實測計算得到所有支承索的兩個支承端點的空間坐標，兩個支承端點的空間坐標在水平方向分量的差就是兩個支承端點水平距離。第十一步對新增加的M2根索進行無損檢測，例如超聲波探傷、目視檢查、紅外成像檢查，從中鑒別出出現(xiàn)損傷或松弛的索。第十二步依據(jù)被監(jiān)測量編號規(guī)則，從被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量C1。中去除第十一步中鑒別出的出現(xiàn)損傷或松弛的索對應的元素；依據(jù)被監(jiān)測量編號規(guī)則，從單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC1中去除第十一步中鑒別出的出現(xiàn)損傷或松弛的索對應的行；依據(jù)被監(jiān)測量編號規(guī)則，從被監(jiān)測量的當前數(shù)值向量C1中去除第十一步中鑒別出的出現(xiàn)損傷或松弛的索對應的元素；依據(jù)被監(jiān)測量編號規(guī)則，從向量g中去除第十一步中鑒別出的出現(xiàn)損傷或松弛的索對應的元素。第十三步依據(jù)“被監(jiān)測量的當前數(shù)值向量C同“被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量C1?！?、“單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣AC1”和“當前名義健康狀態(tài)向量f?！遍g存在的近似線性關系(式(9))，按照多目標優(yōu)化算法計算索系統(tǒng)當前名義健康狀態(tài)向量f。的非劣解?？梢圆捎玫亩嗄繕藘?yōu)化算法有很多種，例如基于遺傳算法的多目標優(yōu)化、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的多目標優(yōu)化、基于粒子群的多目標優(yōu)化算法、基于蟻群算法的多目標優(yōu)化、約束法(ConstrainMethod)、力口權法(WeightedSumMethod)、目標規(guī)劃法(GoalAttainmentMethod)等等。由于各種多目標優(yōu)化算法都是常規(guī)算法，可以方便地實現(xiàn)，本實施步驟僅以目標規(guī)劃法為例給出求解當前名義健康狀態(tài)向量<的過程，其它算法的具體實現(xiàn)過程可根據(jù)其具體算法的要求以類似的方式實現(xiàn)。按照目標規(guī)劃法，式(9)可以轉化成式(29)和式(30)所示的多目標優(yōu)化問題，式(29)中W是一個實數(shù)，R是實數(shù)域，空間區(qū)域Q限制了向量f。的每一個元素的取值范圍(本實施例要求向量f。的每一個元素不小于0，不大于1)。式(29)的意思是尋找一個絕20對值最小的實數(shù)W，使得式(30)得到滿足。式(30)中GW。由式(31)定義，式(30)中加權向量礦與W的積表示式(30)中GW1。)與向量f之間允許的偏差，f的定義參見式(15)，其值在第八步計算得到。實際計算時向量#可以與向量f相同。目標規(guī)劃法的具體編程實現(xiàn)已經(jīng)有通用程序可以直接采用。按照目標規(guī)劃法就可以求得當前名義健康狀態(tài)向量(。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>求得當前名義健康狀態(tài)向量<后，可依據(jù)式(17)得到的當前實際健康狀態(tài)向量d1每一個元素，當前實際健康狀態(tài)向量f就是帶有合理誤差、但可以比較準確地識別有問題的索(可能是受損也可能是松弛)、可以比較準確地確定所有支座位移的解。&的每一個元素對應于一個被評估對象的健康狀態(tài)，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一根索(或拉桿)，那么該元素的數(shù)值表示其當前損傷或松弛，如果該被評估對象是一個支座的一個位移分量，那么該元素的數(shù)值表示其當前位移數(shù)值。第十四步識別受損索和松弛索。由于當前實際健康狀態(tài)向量f的元素數(shù)值代表對應被評估對象的當前實際健康狀態(tài)，如果&的一個元素對應于索系統(tǒng)中的一根索(或拉桿)，那么(表示其當前可能的實際損傷，(為0時表示無損傷，為100%時表示該索徹底喪失承載能力，介于0與100%之間時表示喪失相應比例的承載能力，但這根索究竟是發(fā)生了損傷還是發(fā)生了松弛，需進行鑒別。鑒別的方法多種多樣，可以通過去除支承索的保護層，對支承索進行目視鑒別，或者借助光學成像設備進行目視鑒別，也可以通過無損檢測方法對支承索是否受損進行鑒別，超聲波探傷就是一種目前廣泛使用的無損檢測方法。鑒別后那些沒有發(fā)現(xiàn)損傷且<數(shù)值不為0的支承索就是發(fā)生了松弛的索，就是需調整索力的索，依據(jù)式(24)或式(25)可以求得這些索的松弛程度(即索長調整量)。這樣就實現(xiàn)了受損索識別和松弛索識別。第十五步識別支座位移。當前實際健康狀態(tài)向量f的對應于支座位移的元素數(shù)值就是支座位移量。第十六步在本次循環(huán)，即第i次循環(huán)中求得當前名義健康狀態(tài)向量&。后，按照式(26)、式(27)建立標識向量B、如果標識向量W的元素全為0，則回到第十步繼續(xù)本次循環(huán)；如果標識向量#的元素不全為0，則進入下一步、即第十五步。第十七步根據(jù)式(28)計算得到下一次、即第i+1次循環(huán)所需的初始損傷向量di+1。的每一個元素cT、。第十八步在索結構力學計算基準模型A1的基礎上，令被評估對象的健康狀況為上一步計算得到的向量di+1。后，得到新的力學計算基準模型，即下一次(第i+1次)循環(huán)所需的力學計算基準模型Ai+1。第十九步通過對力學計算基準模型Ai+1的計算得到對應于模型Ai+1的結構的所有被監(jiān)測量的數(shù)值，這些數(shù)值組成下一次、即第i+1次循環(huán)所需的向量Ci+1。，即被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量。第二十步健康監(jiān)測系統(tǒng)中的計算機定期自動或由人員操作健康監(jiān)測系統(tǒng)生成索系統(tǒng)健康情況報表。第二十一步在指定條件下，健康監(jiān)測系統(tǒng)中的計算機自動操作通信報警設備向監(jiān)控人員、業(yè)主和(或)指定的人員報警。第二十二步回到第七步，開始下一次循環(huán)。權利要求一種基于索力監(jiān)測的遞進式索結構健康監(jiān)測方法，其特征在于所述方法包括a.稱被評估的支承索和支座位移分量為被評估對象，設被評估的支承索的數(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)則將索結構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；用變量j表示這一編號，j＝1，2，3，...，N；b.設索系統(tǒng)中共有Q根支承索，結構索力數(shù)據(jù)包括這Q根支承索的索力，顯然Q小于被評估對象的數(shù)量N；僅僅通過Q個支承索的Q個索力數(shù)據(jù)來求解未知的N個被評估對象的狀態(tài)是不可能的，本發(fā)明在監(jiān)測全部Q根支承索索力的基礎上，在結構上人為增加M2根索，在結構健康監(jiān)測過程中將監(jiān)測這新增加的M2根索的索力；綜合上述被監(jiān)測量，整個結構共有M根索的M個索力被監(jiān)測，即有M個被監(jiān)測量，其中M為Q與M2之和；M不得小于被評估對象的數(shù)量N；新增加的M2根索的剛度同索結構的任意一根支承索的剛度相比，應當小得多；新增加的M2根索的索力應當比索結構的任意一根支承索的索力小得多，這樣可以保證即使這新增加的M2根索出現(xiàn)了損傷或松弛，對索結構其他構件的應力、應變、變形的影響微乎其微；新增加的M2根索的橫截面上正應力應當小于其疲勞極限，這些要求可以保證新增加的M2根索不會發(fā)生疲勞損傷；新增加的M2根索的兩端應當充分錨固，保證不會出現(xiàn)松弛；新增加的M2根索應當?shù)玫匠浞值姆栏g保護，保證新增加的M2根索不會發(fā)生損傷和松弛；為方便起見，在本發(fā)明中將“結構的被監(jiān)測的所有參量”簡稱為“被監(jiān)測量”；給M個被監(jiān)測量連續(xù)編號，該編號在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；c.利用被評估對象的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達被評估對象的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立被評估對象初始健康狀態(tài)向量dio；如果沒有被評估對象的無損檢測數(shù)據(jù)時，向量dio的各元素數(shù)值取0；向量dio的元素的編號規(guī)則和被評估對象的編號規(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，直接測量計算得到索結構的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測量的初始數(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)測量的初始數(shù)值向量Cio可以具體化為C1o；在實測得到被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C1o的同時，實測得到索結構的初始幾何數(shù)據(jù)和初始索結構支座坐標數(shù)據(jù)；直接測量計算得到所有支承索的初始索力，組成初始索力向量Fo；同時，依據(jù)結構設計數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)得到所有支承索的初始自由長度，組成初始自由長度向量lo；向量Fo和向量lo是不變的；同時，實測或根據(jù)結構設計、竣工資料得到所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積；e.根據(jù)索結構的設計圖、竣工圖和索結構的實測數(shù)據(jù)、索的無損檢測數(shù)據(jù)和初始索結構支座坐標數(shù)據(jù)建立索結構的力學計算基準模型Ai；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的索結構的力學計算基準模型Ai可以具體化為A1；f.在力學計算基準模型Ai的基礎上進行若干次力學計算，通過計算獲得“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣ΔCi”和“名義單位損傷向量Diu”；g.實測得到索結構的所有指定被監(jiān)測量的當前實測數(shù)值，組成“被監(jiān)測量的當前數(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時，應使用同一編號規(guī)則，這樣可以保證本步及本步之前出現(xiàn)的各向量的、編號相同的元素，表示同一被監(jiān)測量的、對應于該元素所屬向量所定義的相關信息；實測得到索結構的所有支承索的當前索力，組成當前索力向量Fi；實測計算得到所有支承索的兩個支承端點的空間坐標，兩個支承端點的空間坐標在水平方向分量的差就是兩個支承端點水平距離；h.在結構健康監(jiān)測過程中，對新增加的M2根索進行無損檢測，從中鑒別出出現(xiàn)損傷或松弛的索；i.依據(jù)被監(jiān)測量編號規(guī)則，從被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量Cio中去除步驟h中鑒別出的出現(xiàn)損傷或松弛的索對應的元素；依據(jù)被監(jiān)測量編號規(guī)則，從單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣ΔCi中去除步驟h中鑒別出的出現(xiàn)損傷或松弛的索對應的行；j.定義當前名義健康狀態(tài)向量dic和當前實際健康狀態(tài)向量di，兩個損傷向量的元素個數(shù)等于被評估對象的數(shù)量，當前名義健康狀態(tài)向量dic的元素數(shù)值代表對應被評估對象的當前名義損傷程度或支座位移，當前實際健康狀態(tài)向量di的元素數(shù)值代表對應被評估對象的當前實際損傷程度或支座位移，兩個損傷向量的元素的元素個數(shù)等于被評估對象的數(shù)量，兩個損傷向量的元素和被評估對象之間是一一對應關系，兩個損傷向量的元素的編號規(guī)則和被評估對象的編號規(guī)則相同；k.依據(jù)“被監(jiān)測量的當前數(shù)值向量Ci”同“被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量Cio”、“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣ΔCi”和“當前名義健康狀態(tài)向量dic”間存在的近似線性關系，該近似線性關系可表達為式1，式1中除dic外的其它量均為已知，求解式1就可以算出當前名義健康狀態(tài)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11.利用式2表達的當前實際健康狀態(tài)向量di同初始損傷向量dio和當前名義健康狀態(tài)向量dic的元素間的關系，計算得到當前實際健康狀態(tài)向量di的所有元素；<mrow><msubsup><mi>d</mi><mi>j</mi><mi>i</mi></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>cj</mi><mi>i</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow></mrow>式2式2中j＝1，2，3，……，N；當前實際健康狀態(tài)向量di的元素數(shù)值代表對應被評估對象的實際損傷程度或實際支座位移，根據(jù)當前實際健康狀態(tài)向量di就能確定有哪些索受損及其損傷程度，就能確定實際支座位移；若當前實際健康狀態(tài)向量的某一元素對應于是索系統(tǒng)中的一根索，且其數(shù)值為0，表示該元素所對應的索是完好的，沒有損傷或松弛的的，若其數(shù)值為100％，則表示該元素所對應的索已經(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比例的承載能力；如果當前實際健康狀態(tài)向量的某一元素對應于一個支座的一個位移分量，那么dij表示其當前位移數(shù)值；m.從第1步中識別出的有問題的支承索中鑒別出受損索，剩下的就是松弛索。n.利用在第1步獲得的當前實際虛擬損傷向量di得到松弛索的當前實際虛擬損傷程度，利用在第g步獲得的當前索力向量Fi，利用在第g步獲得的所有支承索的兩個支承端點的水平距離，利用在第d步獲得的初始自由長度向量lo，利用在第d步獲得的所有索的彈性模量、密度、初始橫截面面積數(shù)據(jù)，通過將松弛索同受損索進行力學等效來計算松弛索的、與當前實際虛擬損傷程度等效的松弛程度，等效的力學條件是一、兩等效的索的無松弛和無損傷時的初始自由長度、幾何特性參數(shù)、密度及材料的力學特性參數(shù)相同；二、松弛或損傷后，兩等效的松弛索和損傷索的索力和變形后的總長相同；滿足上述兩個等效條件時，這樣的兩根支承索在結構中的力學功能就是完全相同的，即如果用等效的松弛索代替受損索后，索結構不會發(fā)生任何變化，反之亦然；依據(jù)前述力學等效條件求得那些被判定為松弛索的松弛程度，松弛程度就是支承索自由長度的改變量，也就是確定了那些需調整索力的支承索的索長調整量；這樣就實現(xiàn)了支承索的松弛識別；計算時所需索力由當前索力向量Fi對應元素給出。o.在求得當前名義健康狀態(tài)向量dic后，按照式3建立標識向量Bi，式4給出了標識向量Bi的第j個元素的定義；<mrow><msup><mi>B</mi><mi>i</mi></msup><mo>=</mo><msup><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msubsup><mi>B</mi><mn>1</mn><mi>i</mi></msubsup></mtd><mtd><msubsup><mi>B</mi><mn>2</mn><mi>i</mi></msubsup></mtd><mtd><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo></mtd><mtd><msubsup><mi>B</mi><mi>j</mi><mi>i</mi></msubsup></mtd><mtd><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo></mtd><mtd><msubsup><mi>B</mi><mi>N</mi><mi>i</mi></msubsup></mtd></mtr></mtable></mfenced><mi>T</mi></msup></mrow>式3<mrow><msubsup><mi>B</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Bij是標識向量Bi的第j個元素，Diuj是名義單位損傷向量Diu的第j個元素，dicj是當前名義健康狀態(tài)向量dic的第j個元素，它們都表示第j個被評估對象的相關信息，式4中j＝1，2，3，……，N；p.如果標識向量Bi的元素全為0，則回到第g步繼續(xù)本次循環(huán)；如果標識向量Fi的元素不全為0，則進入下一步、即第q步；q.根據(jù)式5計算得到下一次、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個元素，dicj是當前名義健康狀態(tài)向量dic的第j個元素，F(xiàn)ij是標識向量Fi的第j個元素，式5中J＝1，2，3，……，N；向量di+1o的元素的編號規(guī)則和被評估對象的編號規(guī)則相同；r.在力學計算基準模型Ai的基礎上，令被評估對象的健康狀況為di+1o后更新得到下一次、即第i+1次循環(huán)所需的力學計算基準模型Ai+1；s.通過對力學計算基準模型Ai+1的計算得到對應于模型Ai+1的結構的所有被監(jiān)測應變的點的、將被監(jiān)測的應變方向的應變數(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)測量的初始數(shù)值向量Ci+1o；t.回到第f步，開始下一次循環(huán)。2.根據(jù)權利要求1所述的基于索力監(jiān)測的遞進式索結構健康監(jiān)測方法，其特征在于在步驟f中，在力學計算基準模型A1的基礎上進行若干次力學計算，通過計算獲得“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC1”和“名義單位損傷向量DV’的具體方法為fl.在索結構的力學計算基準模型乂的基礎上進行若干次力學計算，計算次數(shù)數(shù)值上等于N；依據(jù)被評估對象的編號規(guī)則，依次進行計算；每一次計算假設只有一個被評估對象在原有損傷或位移的基礎上再增加單位損傷或單位位移，具體的，如果該被評估對象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么就假設該支承索再增加單位損傷，如果該被評估對象是一個支座的一個方向的位移分量，就假設該支座在該位移方向再增加單位位移，每一次計算中再增加單位損傷或單位位移的被評估對象不同于其它次計算中再增加單位損傷或單位位移的被評估對象，用“名義單位損傷向量DV’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)，每一次計算都利用力學方法計算索結構的所有被監(jiān)測量的當前計算值，每一次計算得到的所有被監(jiān)測量的當前計算值組成一個被監(jiān)測量計算當前數(shù)值向量；f2.每一次計算得到的被監(jiān)測量計算當前數(shù)值向量減去被監(jiān)測量初始數(shù)值向量后再除以該次計算所假設的單位損傷或單位位移數(shù)值，得到一個被監(jiān)測量變化向量，有N個被評估對象就有N個被監(jiān)測量變化向量；f3.由這N個被監(jiān)測量變化向量按照N個被評估對象的編號規(guī)則，依次組成有N列的索結構被監(jiān)測量單位變化矩陣AC全文摘要基于索力監(jiān)測的遞進式索結構健康監(jiān)測方法基于索力監(jiān)測，即對全部支承索和人為增加的索的索力進行監(jiān)測，考慮到了被監(jiān)測量的當前數(shù)值向量同被監(jiān)測量的初始數(shù)值向量、單位損傷被監(jiān)測量變化矩陣和當前名義健康狀態(tài)向量間的線性關系是近似的，為克服此缺陷，本發(fā)明給出了使用線性關系分段逼近非線性關系的方法，將大區(qū)間分割成連續(xù)的一個個小區(qū)間，在每一個小區(qū)間內上述線性關系都是足夠準確的，在每一個小區(qū)間內可以利用多目標優(yōu)化算法等合適的算法快速識別出支座位移、受損索和松弛索。文檔編號G01M99/00GK101832875SQ20101014012公開日2010年9月15日申請日期2010年4月2日優(yōu)先權日2010年4月2日發(fā)明者韓玉林申請人:東南大學