專利名稱：溫度變化時角度監(jiān)測的問題索和支座平移識別方法
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(jié)構(gòu)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)的溫度也會發(fā)生變化，在索結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化時，本方法基于角度監(jiān)測來識別索結(jié)構(gòu)的支承系統(tǒng)中的受損索、松弛索(對桁架結(jié)構(gòu)就是指受損或松弛的僅承受拉伸載荷的桿件)和支座平移位移，屬工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。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。本方法將 受損索和松弛索稱為有健康問題的支承索，簡稱為問題索。
背景技術(shù)：
索結(jié)構(gòu)(特別是大型索結(jié)構(gòu)，例如大型斜拉橋、懸索橋)長期服役后其支承索會出現(xiàn)損傷、松弛等結(jié)構(gòu)健康問題，其支座會出現(xiàn)平移位移等結(jié)構(gòu)健康問題，這些結(jié)構(gòu)健康問題都將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化，對結(jié)構(gòu)的安全造成不良影響，嚴重時將會引起結(jié)構(gòu)的失效，因此準確及時地識別需松弛索、受損索和支座平移位移是非常必要的。支承索系統(tǒng)的健康狀態(tài)發(fā)生變化和支座發(fā)生平移位移后，會引起結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的變形或應(yīng)變，會影響索結(jié)構(gòu)的形狀或空間坐標，會引起過索結(jié)構(gòu)的每一點的任意假想直線的角度坐標的變化(例如結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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、包含了支座平移位移信息，也就是說可以利用結(jié)構(gòu)的可測量參數(shù)來識別支座平移位移和受損索。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”)來識別受損索、松弛索和支座平移位移。被監(jiān)測量除了受索結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的影響外，還會受索結(jié)構(gòu)溫度變化(常常會發(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)測來實現(xiàn)對有健康問題的支承索和支座平移位移的識別，對索結(jié)構(gòu)的安全具有重要的價值，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)問題本方法的目的是在索結(jié)構(gòu)有溫度變化時，公開了一種基于角度監(jiān)測的、能夠合理有效地識別索結(jié)構(gòu)中受損索、松弛索和支座平移位移的健康監(jiān)測方法。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四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，本方法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，本方法的目的之一就是要識別出自由長度發(fā)生了變化的支承索，并識別出它們的自由長度的改變量，此改變量為該索的索力調(diào)整提供了直接依據(jù)，支承索自由長度發(fā)生變化的原因不是單一的，為了方便，本方法將自由長度發(fā)生變化的支承索統(tǒng)稱為松弛索；三是索結(jié)構(gòu)支座發(fā)生平移位移引起的索力變化；四是索結(jié)構(gòu)溫度變化引起的索力變化。技術(shù)方案本方法由三部分組成。分別是建立索結(jié)構(gòu)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)和實測被監(jiān)測量的索結(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)的支座平移位移分量的數(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平移位移為“被評估對象”，共有N個被評估對象。給被評估對象連續(xù)編號，該編號在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣。設(shè)索系統(tǒng)中共有M1根支承索，結(jié)構(gòu)索力數(shù)據(jù)包括這M1根支承索的索力，顯然M1小于被評估對象的數(shù)量N?！敖Y(jié)構(gòu)的全部被監(jiān)測的角度數(shù)據(jù)”由結(jié)構(gòu)上K個指定點的、過每個指定點的L個指定直線的、每個指定直線的H個角度坐標分量來描述，結(jié)構(gòu)角度的變化就是所有指定點的、所有指定直線的所有指定的角度坐標分量的變化。每次共有M(M = KXLXH)個角度坐標分量測量值或計算值來表征結(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，整個索結(jié)構(gòu)共有M個被監(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。本方法用用變量j表示這一編號，j=l, 2, 3，…，M。本方法的第一部分建立索結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)所需的知識庫和參量的方法。具體如下I.首先確定“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計算方法”。由于索結(jié)構(gòu)的溫度可能是變化的，例如索結(jié)構(gòu)的不同部位的溫度是隨著日照強度的變化而變化、隨著環(huán)境溫度的變化而變化的，索結(jié)構(gòu)的表面與內(nèi)部的溫度有時可能是隨時間變化的，索結(jié)構(gòu)的表面與內(nèi)部的溫度可能是不同的，索結(jié)構(gòu)的表面與內(nèi)部的溫度差是隨時間變化的，這就使得考慮溫度條件時的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算和監(jiān)測相當(dāng)復(fù)雜，為簡化問題、減少計算量和降低測量成本，更是為了提高計算精度，本方法提出“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計算方法”，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)計圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的幾何實測數(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)計得到這段時間內(nèi)的陰天數(shù)量記為T個陰天，統(tǒng)計得到T個陰天中每一個陰天的0時至次日日出時刻后30分鐘之間的最高氣溫與最低氣溫，日出時刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日出時刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計算得到所需的每一日的日出時亥IJ，每一個陰天的0時至次日日出時刻后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個陰天，就有T個陰天的日氣溫的最大溫差，取T個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)境的溫度隨時間和海拔高度的變化數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，計算得到索結(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個索結(jié)構(gòu)表面點”，后面將通過實測得到這R個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度，稱實測得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計算模型，通過傳熱計算得到這R個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度，就稱計算得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度計算數(shù)據(jù)”。在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個索結(jié)構(gòu)表面點”時，“R個索結(jié)構(gòu)表面點”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不同的海拔高度，在每一個選取的海拔高度處、在水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線處至少選取兩個點，從選取點處引索結(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點，特別的，對于支承索沿每一個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向僅僅取一個點，即僅僅測量支承索 的表面點的溫度，測量所有被選取點的溫度，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個不同的海拔高度，在每一個海拔高度處，選取了 B個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向，沿每個測量索結(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個點，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”的總數(shù)為HBE個，后面將通過實測得到這HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點”的溫度，稱實測得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計算模型，通過傳熱計算得到這HBE個測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點的溫度，就稱計算得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計算數(shù)據(jù)”;本方法中將在每一個選取的海拔高度處“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位置，將在此位置實測得到符合氣象學(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，將實時監(jiān)測得到參考平板的向陽面的溫度。本方法中對同一個量實時監(jiān)測的任何兩次測量之間的時間間隔不得大于30分鐘，測量記錄數(shù)據(jù)的時刻稱為實際記錄數(shù)據(jù)時刻。 第二步，實時監(jiān)測得到上述R個索結(jié)構(gòu)表面點的R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)，同時實時監(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)，同時實時監(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)境的氣溫數(shù)據(jù)；通過實時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實測數(shù)據(jù)序列，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實測數(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)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，記為AT6max ;由索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計算得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時間的變化率，該變化率也隨著時間變化；通過實時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實測數(shù)據(jù)序列，參考平板的向陽面的溫度的實測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到參考平板的向陽面的 溫度的實測數(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)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，記為A Tpfflax ;通過實時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的所有R個索結(jié)構(gòu)表面點的索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列，有R個索結(jié)構(gòu)表面點就有R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列，每一個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列由一個索結(jié)構(gòu)表面點的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到每一個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用每一個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到每一個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，有R個索結(jié)構(gòu)表面點就有R個當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后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)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計算得到每一個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度關(guān)于時間的變化率，每一個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度關(guān)于時間的變化率也隨著時間變化。通過實時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的、在同一時刻、HBE個“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”后，計算在每一個選取的海拔高度處共計BE個“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個不同的海拔高度就有H個“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，稱這H個“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)的時刻，與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件有六項，第一項條件是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻介于當(dāng)日日落時刻到次日日出時刻后30分鐘之間，日落時刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日落時刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計算得到所需的每一日的日落時刻；第二項條件的a條件是在當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的這段時間內(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；第二項條件的b條件是在當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的這段時間內(nèi)，在前面測量計算得到的環(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 ;只需滿足第二項的a條件和b條件中的一項就稱為滿足第二項條件；第三項條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時間的變化率的絕對值不大于每小時0. I攝氏度；第四項條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，R個索結(jié)構(gòu)表面點中的每一個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度關(guān)于時間的變化率的絕對值不大于每小時0. I攝氏度；第五項條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，R個索結(jié)構(gòu)表面點中的每一個索結(jié)構(gòu)表面點的索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)為當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的極小值；第六項條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，“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條件，將下列三種時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)時刻”，第一種時刻是滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第一項至第五項條件的時刻，第二種時刻是僅僅滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第六項條件的時刻，第三種時刻是同時滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第一項至第六項條件的時刻；當(dāng)獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻就是本方法中實際記錄數(shù)據(jù)時刻中的一個時，獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻就是獲得索結(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)時刻不是本方法中實際記錄數(shù)據(jù)時刻中的任一個時刻，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)時刻的那個實際記錄數(shù)據(jù)的時刻為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻；本方法將使用在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻測量記錄的量進行索結(jié)構(gòu)相關(guān)健康監(jiān)測分析；本方法近似認為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu) 溫度場處于穩(wěn)態(tài)，即此時刻的索結(jié)構(gòu)溫度不隨時間變化，此時刻就是本方法的“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)的時刻的“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)”和“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實測數(shù)據(jù)”，利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計算模型，通過常規(guī)傳熱計算得到在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布，此時索結(jié)構(gòu)的溫度場按穩(wěn)態(tài)進行計算，計算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布數(shù)據(jù)包括索結(jié)構(gòu)上R個索結(jié)構(gòu)表面點的計算溫度，R個索結(jié)構(gòu)表面點的計算溫度稱為R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計算數(shù)據(jù)，還包括索結(jié)構(gòu)在前面選定的HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點”的計算溫度，HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點”的計算溫度稱為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計算數(shù)據(jù)”，當(dāng)R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)與R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計算數(shù)據(jù)對應(yīng)相等時，且“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實測數(shù)據(jù)”與“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計算數(shù)據(jù)”對應(yīng)相等時，計算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(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)”，此時的“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)”稱為“R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度實測數(shù)據(jù)”，“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實測數(shù)據(jù)”稱為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度穩(wěn)態(tài)溫度實測數(shù)據(jù)”;在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個索結(jié)構(gòu)表面點”時，“R個索結(jié)構(gòu)表面點”的數(shù)量與分布必須滿足三個條件，第一個條件是當(dāng)索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)時，當(dāng)索結(jié)構(gòu)表面上任意一點的溫度是通過“R個索結(jié)構(gòu)表面點”中與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點相鄰的點的實測溫度線性插值得到時，線性插值得到的索結(jié)構(gòu)表面上該任意點的溫度與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點的實際溫度的誤差不大于5% ；索結(jié)構(gòu)表面包括支承索表面；第二個條件是“R個索結(jié)構(gòu)表面點”中在同一海拔高度的點的數(shù)量不小于4，且“R個索結(jié)構(gòu)表面點”中在同一海拔高度的點沿著索結(jié)構(gòu)表面均布；“R個索結(jié)構(gòu)表面點”沿海拔高度的所有兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點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個索結(jié)構(gòu)表面點”沿海拔高度的兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點的定義是指只考慮海拔高度時，在“R個索結(jié)構(gòu)表面點”中不存在一個索結(jié)構(gòu)表面點，該索結(jié)構(gòu)表面點的海拔高度數(shù)值介于兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點的海拔高度數(shù)值之間；第三個條件是查詢或按氣象學(xué)常規(guī)計算得到索結(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間最充分的那些表面點的位置，“R個索結(jié)構(gòu)表面點”中至少有一個索結(jié)構(gòu)表面點是索結(jié)構(gòu)上全年受日照時間最充分的那些表面點中的一個點。2.建立索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計算基準模型A。(例如有限元基準模型)和當(dāng)前初始力學(xué)計算基準模型(例如有限元基準模型)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的編號規(guī)則與M個被監(jiān)測量的編號規(guī)則相同。建立初始力學(xué)計算基準模型A。，在索結(jié)構(gòu)竣工之時，或者在建立索結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)前，按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計算方法”測量計算得到“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。。在實測得到T。的同時，也就是在獲 得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的同一時刻，使用常規(guī)方法直接測量計算得到索結(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)；在實測計算得到初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。的同時，也就是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的同一時刻，使用常規(guī)方法實測計算得到索結(jié)構(gòu)的實測計算數(shù)據(jù)。索結(jié)構(gòu)的實測計算數(shù)據(jù)包括支承索的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移測量數(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)空間坐標測量數(shù)據(jù)等實測數(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的空間坐標數(shù)據(jù)加上結(jié)構(gòu)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)確定索結(jié)構(gòu)的幾何特征。索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移測量數(shù)據(jù)指在建立初始力學(xué)計算基準模型A。時，索結(jié)構(gòu)支座相對于索結(jié)構(gòu)設(shè)計狀態(tài)下的支座所發(fā)生的平移位移。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)。利用支承索的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)以及索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移測量數(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)計算基準模型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)及其他能夠表達支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時，或者可以認為結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷無松弛狀態(tài)時，向量d。的中與支承索相關(guān)的各元素數(shù)值取0，如果沒有索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移測量數(shù)據(jù)或者可以認為索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移為0時，向量d。的中與索結(jié)構(gòu)支座平移位移相關(guān)的各元素數(shù)值取O。利用索結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖、竣工圖和初始索結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)、支承索的無損檢測數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移測量數(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)計入“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”建立初始力學(xué)計算基準模型A。。d。= [dol do2 dok dJT(I)式(I)中d。, (k=l, 2，3，…….，N)表示初始力學(xué)計算基準模型A。中的第k個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CU表示其初始損傷，dok為O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(yīng)比例的承載能力，如果該被評估對象是一個支座的一個平移位移分量，那么Cl。，表示其初始位移數(shù)值，T表示向量的轉(zhuǎn)置(后同)。在實測得到T。的同時，也就是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的同一時刻，使用常規(guī)方法直接測量計算得到的索結(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)的計算基準模型計算所得的被監(jiān)測量可靠地接近于初始被監(jiān)測量的實測數(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。C0= [C01 C02- Coj * -C0Jt(2)
式(2)中CtjjU=I, 2，3，…….，M)是索結(jié)構(gòu)中第j個被監(jiān)測量的初始量，該分量依據(jù)編號規(guī)則對應(yīng)于特定的第j個被監(jiān)測量。不論用何種方法獲得初始力學(xué)計算基準模型A。，計入“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。計算得到的索結(jié)構(gòu)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%。這樣可保證利用A。計算所得的模擬情況下的索力計算數(shù)據(jù)、應(yīng)變計算數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)形狀計算數(shù)據(jù)和位移計算數(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)。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。計算得到所有被監(jiān)測量的計算數(shù)值非常接近所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值(實測得到)，所以也可以用在A。的基礎(chǔ)上、進行力學(xué)計算得到的、A。的每一個被監(jiān)測量的計算數(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)計算結(jié)果組成。建立和更新當(dāng)前初始力學(xué)計算基準模型Attj的方法是在初始時刻(也就是第一次建立Attj時)，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，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)時的具體數(shù)值。在初始時刻，Ct0就等于C。，Tt0和d。是At0的參數(shù)，Ct0由At0的力學(xué)計算結(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)的溫度測量計算方法”不斷實測計算獲得“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進行更新，否則需要對Attj和Tttj進行更新，更新方法是第一步計算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)計算基準模型#。，更新Attj的同時，I"。所有元素數(shù)值也用Tt的所有元素數(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 = [C1 C2 Cj CJt(3)式(3)中Cj(j=l，2，3，.......， M)是索結(jié)構(gòu)中第j個被監(jiān)測量的當(dāng)前值，該分量Cj
依據(jù)編號規(guī)則與對應(yīng)于同一“被監(jiān)測量”。在實測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的同一時刻，實測得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前實測數(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)計算基準模型At0和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj的同時，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)計算基準模型Attj的基礎(chǔ)上進行若干次計算，計算次數(shù)數(shù)值上等于所有被評估對象的數(shù)量。每一次計算假設(shè)只有一個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平移位移，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支座的一個方向的平移位移分量，就假設(shè)該支座在該位移方向發(fā)生單位平移位移(例如2mm, 5mm, IOmm等為單位平移位移),用Duk記錄這一單位損傷或單位平移位移，其中k表示發(fā)生單位損傷或單位平移位移的被評估對象的編號。用“單位損傷或單位平移位移向量Du”(如式(4)所示)記錄所有的單位損傷或單位平移位移。每一次計算中出現(xiàn)單位損傷或單位平移位移的被評估對象不同于其它次計算中出現(xiàn)單位損傷或單位平移位移的被評估對象，每一次計算都利用力學(xué)方法(例如有限元法)計算索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計算值，每一次計算得到的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計算值組成一個被監(jiān)測量計算當(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平移位移時，可用式(5)表示被監(jiān)測量計算當(dāng)前向量C/);每一次計算得到被監(jiān)測量計算當(dāng)前向量Cf減去被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C1。后再除以該次計算所假設(shè)的單位損傷或單位平移位移數(shù)值Duk，所得向量就是此條件下(以有單位損傷或單位平移位移的被評估對象的編號為標記)的被監(jiān)測量單位變化向量(當(dāng)?shù)趉個被評估對象有單位損傷或單位平移位移時，用8 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算時假定有單位損傷或單位平移位移的那個被評估對象的單位損傷或單位平移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個被評估對象就有N個被監(jiān)測量單位變化向量，由于有M個被監(jiān)測量，所以每個被監(jiān)測量單位變化向量有M個元素，由這N個被監(jiān)測量單位變化向量依次組成有MXN個元素的被監(jiān)測量單位變化矩陣AC，A C的定義如式(6)所示。Du = [Dul Du2 Duk DJt (4)式(4)中單位損傷或單位平移位移向量Du的元素Duk(k = 1,2,3,.......，N)表
示第k個被評估對象的單位損傷或單位平移位移數(shù)值。C；=\c^ C^2Cl1J(S)
式(5)中元素C/ (免=1，2，3，.......,N； 7=1, 2, 3，.......表示由于第k個被評
估對象有單位損傷或單位平移位移時，依據(jù)編號規(guī)則所對應(yīng)的第j個被監(jiān)測量的當(dāng)前計算量。
權(quán)利要求
1. 一種溫度變化時角度監(jiān)測的問題索和支座平移識別方法，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平移位移分量為被評估對象，設(shè)被評估的支承索的數(shù)量和支座平移位移分量的數(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(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 ;設(shè)索系統(tǒng)中共有M1根支承索，索結(jié)構(gòu)索力數(shù)據(jù)包括這M1根支承索的索力，顯然M1小于被評估對象的數(shù)量N ;確定指定的被測量點，給所有指定點編號；確定過每一測量點的被測量直線，給所有指定的被測量直線編號；確定每一被測量直線的被測量的角度坐標分量，給所有被測量角度坐標分量編號；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)測的角度數(shù)據(jù)”由上述所有被測量角度坐標分量組成；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 ;本方法中對同一個量實時監(jiān)測的任何兩次測量之間的時間間隔不得大于30分鐘，測量記錄數(shù)據(jù)的時刻稱為實際記錄數(shù)據(jù)時刻； b.本方法定義“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計算方法”按步驟bl至b3進行； 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)計圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的幾何實測數(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)計得到這段時間內(nèi)的陰天數(shù)量記為T個陰天，在本方法中將白天不能見到太陽的一整日稱為陰天，統(tǒng)計得到T個陰天中每一個陰天的0時至次日日出時刻后30分鐘之間的最高氣溫與最低氣溫，日出時刻是指根據(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)計算得到所需的每一日的日出時刻，每一個陰天的0時至次日日出時刻后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個陰天，就有T個陰天的日氣溫的最大溫差，取T個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)境的溫度隨時間和海拔高度的變化數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，計算得到索結(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個索結(jié)構(gòu)表面點”，取“R個索結(jié)構(gòu)表面點”的具體原則在步驟b3中敘述，后面將通過實測得到這R個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度，稱實測得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計算模型，通過傳熱計算得到這R個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度，就稱計算得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度計算數(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不同的海拔高度，在每一個選取的海拔高度處、在水平面與索結(jié)構(gòu)表面的交線處至少選取兩個點，從選取點處引索結(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點，特別的，對于支承索沿每一個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向僅僅取一個點，即僅僅測量支承索的表面點的溫度，測量所有被選取點的溫度，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個不同的海拔高度，在每一個海拔高度處，選取了 B個測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向，沿每個測量索結(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個點，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”的總數(shù)為HBE個，后面將通過實測得到這HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點”的溫度，稱實測得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計算模型， 通過傳熱計算得到這HBE個測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點的溫度，就稱計算得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計算數(shù)據(jù)”;本方法中將在每一個選取的海拔高度處“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位置，將在此位置實測得到符合氣象學(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，將實時監(jiān)測得到參考平板的向陽面的溫度； b2 :實時監(jiān)測得到上述R個索結(jié)構(gòu)表面點的R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)，同時實時監(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)，同時實時監(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)境的氣溫數(shù)據(jù)；通過實時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實測數(shù)據(jù)序列，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實測數(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)日日出時刻到次日日出時刻后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)境的氣溫實測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計算得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時間的變化率，該變化率也隨著時間變化；通過實時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實測數(shù)據(jù)序列，參考平板的向陽面的溫度的實測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到參考平板的向陽面的溫度的實測數(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)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，稱為參考平板最大溫差，記為ATpmax ;通過實時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的所有R個索結(jié)構(gòu)表面點的索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列，有R個索結(jié)構(gòu)表面點就有R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列，每一個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列由一個索結(jié)構(gòu)表面點的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)按照時間先后順序排列，找到每一個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用每一個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到每一個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度的當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的最大溫差，有R個索結(jié)構(gòu)表面點就有R個當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后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)表面溫度實測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計算得到每一個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度關(guān)于時間的變化率，每一個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度關(guān)于時間的變化率也隨著時間變化；通過實時監(jiān)測得到當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的、在同一時刻、HBE個“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”后，計算在每一個選取的海拔高度處共計BE個“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個不同的海拔高度就有H個“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，稱這H個“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)的時刻，與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件有六項，第一項條件是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻介于當(dāng)日日落時刻到次日日出時刻后30分鐘之間，日落時刻是指根據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律確定的氣象學(xué)上的日落時刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計算得到所需的每一日的日落時刻；第二項條件的a條件是在當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的這段時間內(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；第二項條件的b條件是在當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的這段時間內(nèi)，在前面測量計算得到的環(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;只需滿足第二項的a條件和b條件中的一項就稱為滿足第二項條件；第三項條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時間的變化率的絕對值不大于每小時0. I攝氏度；第四項條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，R個索結(jié)構(gòu)表面點中的每一個索結(jié)構(gòu)表面點的溫度關(guān)于時間的變化率的絕對值不大于每小時0. I攝氏度；第五項條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，R個索結(jié)構(gòu)表面點中的每一個索結(jié)構(gòu)表面點的索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)為當(dāng)日日出時刻到次日日出時刻后30分鐘之間的極小值；第六項條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻，“索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差” A Ttmax不大于I攝氏度；本方法利用上述六項條件，將下列三種時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)時刻”，第一種時刻是滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第一項至第五項條件的時刻，第二種時刻是僅僅滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第六項條件的時刻，第三種時刻是同時滿足上述“與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻相關(guān)的條件”中的第一項至第六項條件的時刻；當(dāng)獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)時刻就是本方法中實際記錄數(shù)據(jù)時刻中的一個時，獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻就是獲得索結(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)時刻不是本方法中實際記錄數(shù)據(jù)時刻中的任一個時刻，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)時刻的那個實際記錄數(shù)據(jù)的時刻為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻；本方法將使用在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻測量記錄的量進行索結(jié)構(gòu)相關(guān)健康監(jiān)測分析；本方法近似認為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)，即此時刻的索結(jié)構(gòu)溫度不隨時間變化，此時刻就是本方法的“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)的時刻的“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)”和“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實測數(shù)據(jù)”，利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計算模型，通過常規(guī)傳熱計算得到在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布，此時索結(jié)構(gòu)的溫度場按穩(wěn)態(tài)進行計算，計算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布數(shù)據(jù)包括索結(jié)構(gòu)上R個索結(jié)構(gòu)表面點的計算溫度，R個索結(jié)構(gòu)表面點的計算溫度稱為R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計算數(shù)據(jù)，還包括索結(jié)構(gòu)在前面選定的HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點”的計算溫度，HBE個“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點”的計算溫度稱為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計算數(shù)據(jù)”，當(dāng)R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)與R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計算數(shù)據(jù)對應(yīng)相等時，且“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實測數(shù)據(jù)”與“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計算數(shù)據(jù)”對應(yīng)相等時，計算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時刻的索結(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)”，此時的“R個索結(jié)構(gòu)表面溫度實測數(shù)據(jù)”稱為“R個索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度實測數(shù)據(jù)”，“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚 度溫度實測數(shù)據(jù)”稱為“HBE個索結(jié)構(gòu)沿厚度穩(wěn)態(tài)溫度實測數(shù)據(jù)”;在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個索結(jié)構(gòu)表面點”時，“R個索結(jié)構(gòu)表面點”的數(shù)量與分布必須滿足三個條件，第一個條件是當(dāng)索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)時，當(dāng)索結(jié)構(gòu)表面上任意一點的溫度是通過“R個索結(jié)構(gòu)表面點”中與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點相鄰的點的實測溫度線性插值得到時，線性插值得到的索結(jié)構(gòu)表面上該任意點的溫度與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點的實際溫度的誤差不大于5% ;索結(jié)構(gòu)表面包括支承索表面；第二個條件是“R個索結(jié)構(gòu)表面點”中在同一海拔高度的點的數(shù)量不小于4，且“R個索結(jié)構(gòu)表面點”中在同一海拔高度的點沿著索結(jié)構(gòu)表面均布；“R個索結(jié)構(gòu)表面點”沿海拔高度的所有兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點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個索結(jié)構(gòu)表面點”沿海拔高度的兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點的定義是指只考慮海拔高度時，在“R個索結(jié)構(gòu)表面點”中不存在一個索結(jié)構(gòu)表面點，該索結(jié)構(gòu)表面點的海拔高度數(shù)值介于兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點的海拔高度數(shù)值之間；第三個條件是查詢或按氣象學(xué)常規(guī)計算得到索結(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間最充分的那些表面點的位置，“R個索結(jié)構(gòu)表面點”中至少有一個索結(jié)構(gòu)表面點是索結(jié)構(gòu)上全年受日照時間最充分的那些表面點中的一個點； c.按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計算方法”直接測量計算得到初始狀態(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)；在實測得到初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。的同一時刻，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。；依據(jù)索結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)得到所有支承索在自由狀態(tài)即索力為O時的長度、在自由狀態(tài)時的橫截面面積和在自由狀態(tài)時的單位長度的重量，以及獲得這三種數(shù)據(jù)時所有支承索的溫度，在此基礎(chǔ)上利用所有支承索的隨溫度變化的物理性能參數(shù)和力學(xué)性能參數(shù)，按照常規(guī)物理計算得到所有支承索在初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。條件下的索力為O時所有支承索的長度、索力為O 時所有支承索的橫截面面積以及索力為O時所有支承索的單位長度的重量，依次組成支承索的初始自由長度向量、初始自由橫截面面積向量和初始自由單位長度的重量向量，支承索的初始自由長度向量、初始自由橫截面面積向量和初始自由單位長度的重量向量的元素的編號規(guī)則與初始索力向量F。的元素的編號規(guī)則相同；在實測得到T。的同時，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。的時刻的同一時刻，直接測量計算得到初始索結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)，初始索結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)包括表達支承索的健康狀態(tài)的無損檢測數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移測量數(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。的編號規(guī)則與M個被監(jiān)測量的編號規(guī)則相同；利用能表達支承索的健康狀態(tài)的無損檢測數(shù)據(jù)以及索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移測量數(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)計算基準模型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。的元素的編號規(guī)則與被評估對象的編號規(guī)則相同；如果d。的某一個元素對應(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。的某一個元素對應(yīng)的被評估對象是某一個支座的某一個平移位移分量，那么d。的該元素的數(shù)值代表這個支座的該平移位移分量的初始數(shù)值；如果沒有支承索的無損檢測數(shù)據(jù)及其他能夠表達支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時，或者可以認為索結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷無松弛狀態(tài)時，向量d。中與支承索相關(guān)的各元素數(shù)值取0，如果沒有索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移測量數(shù)據(jù)或者可以認為索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移為0時，向量d。中與索結(jié)構(gòu)支座平移位移相關(guān)的各元素數(shù)值取0 ;初始索結(jié)構(gòu)支座坐標數(shù)據(jù)指索結(jié)構(gòu)設(shè)計狀態(tài)下的支座坐標數(shù)據(jù)，索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移測量數(shù)據(jù)指在建立初始力學(xué)計算基準模型A。時，索結(jié)構(gòu)支座相對于索結(jié)構(gòu)設(shè)計狀態(tài)下的支座所發(fā)生的平移位移； d.根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖、竣工圖和初始索結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)、支承索的無損檢測數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座初始平移位移測量數(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)計算基準模型A。，基于A。計算得到的索結(jié)構(gòu)計算數(shù)據(jù)必須非常接近其實測數(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)計算基準模型#。、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)計算基準模型Attj和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj時，索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計算基準模型Attj就等于索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計算基準模型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)計算基準模型Attj時，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)計算結(jié)果組成；1"。和d。是Attj的參數(shù)，Ct0由Attj的力學(xué)計算結(jié)果組成； e.從這里進入由第e步到第0步的循環(huán)；在索結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計算方法”不斷實測計算獲得“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；在實測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的同一時刻，實測得到索結(jié)構(gòu)中所有M1根支承索的索力數(shù)據(jù)，所有這些索力數(shù)據(jù)組成當(dāng)前索力向量F，向量F的元素與向量F。的元素的編號規(guī)則相同；在實測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的同一時刻，實測計算得到所有M1根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，所有支承索的兩個支承端點水平距離數(shù)據(jù)組成當(dāng)前支承索兩支承端點水平距離向量，當(dāng)前支承索兩支承端點水平距離向量的元素的編號規(guī)則與初始索力向量F。的元素的編號規(guī)則相同； 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)計算基準模型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進行更新； f2.計算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)計算基準模型#。，更新Y。的同時，I"。所有元素數(shù)值也用Tt的所有元素數(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)計算基準模型Attj的基礎(chǔ)上按照步驟gl至g4進行若干次力學(xué)計算，通過計算獲得索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量單位變化矩陣A C和單位損傷或單位平移位移向量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)計算基準模型#。、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和單位損傷或單位平移位移向量Du; g2.在索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力 學(xué)計算基準模型Attj的基礎(chǔ)上進行若干次力學(xué)計算，計算次數(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次計算；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(shè)只有一個被評估對象在原有損傷或平移位移的基礎(chǔ)上再增加單位損傷或單位平移位移，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支座的一個方向的平移位移分量，就假設(shè)該支座在該位移方向再增加單位平移位移，用Duk記錄這一增加的單位損傷或單位平移位移，其中k表示增加單位損傷或單位平移位移的被評估對象的編號，Duk是單位損傷或單位平移位移向量Du的一個元素，單位損傷或單位平移位移向量Du的元素的編號規(guī)則與向量d。的元素的編號規(guī)則相同；每一次計算中再增加單位損傷或單位平移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平移位移的被評估對象，每一次計算都利用力學(xué)方法計算索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計算值，每一次計算得到的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計算值組成一個被監(jiān)測量計算當(dāng)前向量，被監(jiān)測量計算當(dāng)前向量的元素編號規(guī)則與被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。的元素編號規(guī)則相同； g3.每一次計算得到的被監(jiān)測量計算當(dāng)前向量減去被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Cttj得到一個向量，再將該向量的每一個元素都除以該次計算所假設(shè)的單位損傷或單位平移位移數(shù)值，得到一個被監(jiān)測量單位變化向量，有N個被評估對象就有N個被監(jiān)測量單位變化向量; g4.由這N個被監(jiān)測量單位變化向量按照N個被評估對象的編號規(guī)則，依次組成有N列的索結(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)于同一個被監(jiān)測量在不同被評估對象增加單位損傷或單位平移位移時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的列的編號規(guī)則與向量d。的元素的編號規(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的行的編號規(guī)則與M個被監(jiān)測量的編號規(guī)則相同； h.在實測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的同時，實測得到在獲得當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的時刻的同一時刻的索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前實測數(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，三個向量的相同編號的元素表示同一被監(jiān)測量在不同時刻的具體數(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的元素數(shù)值代表對應(yīng)被評估對象的名義損傷程度或名義平移位移；向量d的元素的編號規(guī)則與向量d。的元素的編號規(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△ C、單位損傷或單位平移位移向量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 ； C = C+AC.^ I k.定義被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da，被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da的元素個數(shù)等于被評估對象的數(shù)量，被評估對象當(dāng)前實際損傷向量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)前實際損傷向量da的元素數(shù)值代表對應(yīng)被評估對象的實際損傷程度或?qū)嶋H平移位移；向量da的元素的編號規(guī)則與向量d。的元素的編號規(guī)則相同； I.利用式2表達的被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da的第k個元素d\同被評估對象初始損傷向量d。的第k個元素(I。,和被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d的第k個元素dk間的關(guān)系，計算得到被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da的所有元素； da-(I - dok )(1 -dk),如果該元素對應(yīng)于一根支承索 k = \dok+dk，如果該元素對應(yīng)于一個支座的一個平移位移分量$ 2式2中k=l，2，3，…… .，N，d\表示第k個被評估對象的當(dāng)前實際健康狀態(tài)，d\為 時表示第k個被評估對象無健康問題，d\數(shù)值不為O時表示第k個被評估對象是有健康問題的被評估對象，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)前健康問題的嚴重程度，有健康問題的支承索可能是松弛索、也可能是受損索，d\數(shù)值反應(yīng)了該支承索的松弛或損傷的程度，如果該被評估對象是一個支座的一個平移位移分量，那么d\表示其當(dāng)前實際平移位移數(shù)值；所以根據(jù)被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da能夠確定有哪些支承索有健康問題及其嚴重程度，確定有哪些支座發(fā)生了平移位移及其數(shù)值； m.將被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da中與M1根支承索相關(guān)的M1個元素取出，組成支承索當(dāng)前實際損傷向量cT，支承索當(dāng)前實際損傷向量cT的元素的編號規(guī)則與初始索力向量F。的元素的編號規(guī)則相同；支承索當(dāng)前實際損傷向量cT的第h個元素表示索結(jié)構(gòu)中第h根支承索的當(dāng)前實際損傷量，h=l, 2，3，…….，M1 ;支承索當(dāng)前實際損傷向量(T中數(shù)值不為O的元素對應(yīng)于有健康問題的支承索，從這些有健康問題的支承索中鑒別出受損索，剩下的就是松弛索，支承索當(dāng)前實際損傷向量cT中與松弛索對應(yīng)于的元素數(shù)值表達的是與松弛索松弛程度力學(xué)等效的當(dāng)前實際等效損傷程度； n.利用在當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt條件下的、在第m步鑒別出的松弛索及用支承索當(dāng)前實際損傷向量cT表達的這些松弛索的、與其松弛程度力學(xué)等效的當(dāng)前實際等效損傷程度，利用在第e步獲得的在當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt條件下的當(dāng)前索力向量F和當(dāng)前支承索兩支承端點水平距離向量，利用在第c步獲得的在初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。條件下的支承索的初始自由長度向量、初始自由橫截面面積向量和初始自由單位長度的重量向量、初始索力向量F。，利用當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt表示的支承索當(dāng)前穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)，利用在第c步獲得的在初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T。表示的支承索初始穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)，利用在第c步獲得的索結(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)，計入溫度變化對支承索物理、力學(xué)和幾何參數(shù)的影響，通過將松弛索同受損索進行力學(xué)等效來計算松弛索的、與當(dāng)前實際等效損傷程度等效的松弛程度，等效的力學(xué)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(xué)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索結(jié)構(gòu)中的力學(xué)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(jié)構(gòu)不會發(fā)生任何變化，反之亦然；依據(jù)前述力學(xué)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(diào)整索力的支承索的索長調(diào)整量；這樣就實現(xiàn)了支承索的松弛識別和損傷識別；計算時所需索力由當(dāng)前索力向量F對應(yīng)元素給出； o.回到第e步,開始由第e步到第O步的下一次循環(huán)。
全文摘要
溫度變化時角度監(jiān)測的問題索和支座平移識別方法基于角度監(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)計算基準模型，得到計入索結(jié)構(gòu)溫度和環(huán)境溫度的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算基準模型，在此模型的基礎(chǔ)上計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、單位損傷或單位平移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，快速識別出受損索、松弛索和支座平移位移。
文檔編號G01K13/00GK102706578SQ20121017116
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者韓佳邑, 韓玉林 申請人:東南大學(xué)