專利名稱：溫度變化時(shí)基于索力監(jiān)測的松弛索逼近式識別方法
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(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(huì)發(fā)生變化，在索結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化時(shí)，本方法基于索力監(jiān)測來識別索結(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(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，同樣為了方便，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，同樣為了方便，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)中的受損索和需調(diào)整索力的支承索(對桁架結(jié)構(gòu)就是指受損的僅承受拉伸載荷的桿件)，屬工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
索系統(tǒng)通常是索結(jié)構(gòu)(特別是大型索結(jié)構(gòu)，例如大型斜拉橋、懸索橋)的關(guān)鍵組成部分，由于松弛等原因，新結(jié)構(gòu)竣工一段時(shí)間后支承索的索力通常會(huì)發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)長期服役后其支承索的松弛也會(huì)引起支承索索力的變化，這些變化都將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化，對結(jié)構(gòu)的安全造成不良影響，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)引起結(jié)構(gòu)的失效，因此準(zhǔn)確及時(shí)地識別需調(diào)整索力的支承索是非常必要的。索系統(tǒng)通常是索結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，它的失效常常帶來整個(gè)結(jié)構(gòu)的失效，基于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)來識別索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)中的受損索(如前所述也指僅承受拉伸載荷的桿件)是一種極具潛力的方法。索系統(tǒng)的健康狀態(tài)發(fā)生變化后，會(huì)引起結(jié)構(gòu)的可測量參數(shù)的變化，例如會(huì)引起支承索索力的變化，實(shí)際上索力的變化包含了索系統(tǒng)的健康狀態(tài)信息，也就是說可以利用索力數(shù)據(jù)判斷結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，可以基于索力監(jiān)測來識別受損索(本方法也稱之為有健康問題的支承索，指支承索受損、松弛或兼而有之)。本方法將被監(jiān)測的索力稱為“被監(jiān)測量”，后面提到“被監(jiān)測量”就是指被監(jiān)測的索力。被監(jiān)測量除了受索系統(tǒng)健康狀態(tài)的影響外，還會(huì)受索結(jié)構(gòu)溫度變化(常常會(huì)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(shí)現(xiàn)對有健康問題的支承索的識別，對索結(jié)構(gòu)的安全具有重要的價(jià)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。在索結(jié)構(gòu)有溫度變化時(shí)，為了能對索結(jié)構(gòu)的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)有可靠的監(jiān)測和判斷，必須有一個(gè)能夠合理有效的建立每一個(gè)被監(jiān)測量變化同索系統(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)測系統(tǒng)可以給出更可信的索系統(tǒng)的健康評估。

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(shí)，針對索結(jié)構(gòu)中索系統(tǒng)的健康監(jiān)測問題，公開了一種基于索力監(jiān)測的、能夠合理有效地監(jiān)測索結(jié)構(gòu)中索系統(tǒng)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兩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(shí)索張力也稱索力為O)下的索長度(稱為自由長度，本方法專指支承索兩支承端點(diǎn)間的那段索的自由長度)發(fā)生了變化。本方法的主要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。在本方法中用索系統(tǒng)健康監(jiān)測系統(tǒng)指松弛索識別系統(tǒng)，用索系統(tǒng)健康評估方法指松弛索識別方法，或者說在本方法在“健康監(jiān)測”通?？捎谩八沙谒髯R別”替代。技術(shù)方案本方法由三部分組成。分別是一、“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”；二、建立溫度變化時(shí)基于索力監(jiān)測的受損索逼近式識別系統(tǒng)所需的知識庫和參量的方法、基于知識庫(含參量)和實(shí)測每一根支承索的索力及實(shí)測索結(jié)構(gòu)溫度的溫度變化時(shí)基于索力監(jiān)測的松弛索逼近式識別方法；三、健康監(jiān)測系統(tǒng)的軟件和硬件部分。
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本方法的第一部分“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”。首先確定“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)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(qiáng)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(shí)可能是隨時(shí)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(shí)間變化的，這就使得考慮溫度條件時(shí)的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算和監(jiān)測相當(dāng)復(fù)雜，為簡化問題、減少計(jì)算量和降低測量成本，更是為了提高計(jì)算精度，本方法提出“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)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(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的幾何實(shí)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(jì)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(jì)得到這段時(shí)間內(nèi)的陰天數(shù)量記為T個(gè)陰天，統(tǒng)計(jì)得到T個(gè)陰天中每一個(gè)陰天的O時(shí)至次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最高氣溫與最低氣溫，日出時(shí)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(shí)刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日出時(shí)亥IJ，每一個(gè)陰天的O時(shí)至次日日出時(shí)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(gè)陰天，就有T個(gè)陰天的日氣溫的最大溫差，取T個(gè)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Λ ；。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(shí)間和海拔高度的變化數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，計(jì)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ATh,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(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”，后面將通過實(shí)測得到這R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”。在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”時(shí)，“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”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(gè)不同的海拔高度，在每一個(gè)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(gè)點(diǎn)，從選取點(diǎn)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(gè)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(gè)點(diǎn)，特別的，對于支承索沿每一個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向僅僅取一個(gè)點(diǎn)，即僅僅測量支承索的表面點(diǎn)的溫度，測量所有被選取點(diǎn)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(gè)不同的海拔高度，在每一個(gè)海拔高度處，選取了 B個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向，沿每個(gè)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(gè)點(diǎn)，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(jì)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(diǎn)”的總數(shù)為HBE個(gè)，后面將通過實(shí)測得到這HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這HBE個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”;本方法中將在每一個(gè)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(gè)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(gè)位置，將在此位置實(shí)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(gè)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(shí)時(shí)監(jiān)測得到參考平板的向陽面的溫度。本方法中對同一個(gè)量實(shí)時(shí)監(jiān)測的任何兩次測量之間的時(shí)間間隔不得大于30分鐘，測量記錄數(shù)據(jù)的時(shí)刻稱為實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻。第二步，實(shí)時(shí)監(jiān)測得到上述R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)時(shí)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(shí)實(shí)時(shí)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?cái)?shù)據(jù)；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)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(shí)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(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，記為ATemax ;由索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時(shí)間的變化率，該變化率也隨著時(shí)間變化；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分 鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列，參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到參考平板的向陽面的溫度的實(shí)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(shí)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(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，記為Δ Tpmax ;通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的所有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列由一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個(gè)當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)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(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率，每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率也隨著時(shí)間變化。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的、在同一時(shí)刻、HBE個(gè)“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”后，計(jì)算在每一個(gè)選取的海拔高度處共計(jì)BE個(gè)“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(gè)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(gè)不同的海拔高度就有H個(gè)“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，稱這H個(gè)“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(jì)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(shí)刻，與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻相關(guān)的條件有六項(xiàng)，第一項(xiàng)條件是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻介于當(dāng)日日落時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間，日落時(shí)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(shí)刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日落時(shí)刻；第二項(xiàng)條件的a條件是在當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的這段時(shí)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(xiàng)條件的b條件是在當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的這段時(shí)間內(nèi)，在前面測量計(jì)算得到的環(huán)境最大誤差不大于參考日溫差Λ ；，且參考平板最大溫差Λ Tpmax減去2攝氏度后不大于Δ Temax,且索結(jié)構(gòu)表面最大溫差Δ Tsmax不大于ATpmax ;只需滿足第二項(xiàng)的a條件和b條件中的一項(xiàng)就稱為滿足第二項(xiàng)條件；第三項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時(shí)間的變化率的絕對值不大于每小時(shí)O. I攝氏度；第四項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率的絕對值不大于每小時(shí)O. I攝氏度；第五項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)為當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的極小值；第六項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)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(xiàng)條件，將下列三種時(shí)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(shí)刻”，第一種時(shí)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(shí)刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第五項(xiàng)條件的時(shí)刻，第二種時(shí)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(shí)刻相關(guān)的條件”中的第六項(xiàng)條件的時(shí)刻，第三種時(shí)刻是同時(shí)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(shí)刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第六項(xiàng)條件的時(shí)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(shí)刻就是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻中的一個(gè)時(shí)，獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)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(shí)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(shí)刻不是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻中的任一個(gè)時(shí)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(shí)刻的那個(gè)實(shí)際記錄數(shù)據(jù)的時(shí)刻為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)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(shí)刻測量記錄的量進(jìn)行索結(jié)構(gòu)相關(guān)健康監(jiān)測分析；本方法近似認(rèn)為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)，即此時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)溫度不隨時(shí)間變化，此時(shí)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(shí)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(shí)刻的“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”和“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過常規(guī)傳熱計(jì)算得到在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布，此時(shí)索結(jié)構(gòu)的溫度場按穩(wěn)態(tài)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)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(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度稱為R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)，還包括索結(jié)構(gòu)在前面選定的HBE 個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度，HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度稱為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”，當(dāng)R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)與R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)對應(yīng)相等時(shí)，且“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”與“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”對應(yīng)相等時(shí)，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)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(shí)的“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度穩(wěn)態(tài)溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”;在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”時(shí)，“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的數(shù)量與分布必須滿足三個(gè)條件，第一個(gè)條件是當(dāng)索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，當(dāng)索結(jié)構(gòu)表面上任意一點(diǎn)的溫度是通過“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)相鄰的點(diǎn)的實(shí)測溫度線性插值得到時(shí)，線性插值得到的索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的溫度與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的實(shí)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(gè)條件是“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)的數(shù)量不小于4，且“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)沿著索結(jié)構(gòu)表面均布；“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的所有兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)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Λ Th得到的數(shù)值，為方便敘述取Λ Th的單位為。C/m，為方便敘述取Ah的單位為m ;“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的定義是指只考慮海拔高度時(shí)，在“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中不存在一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)，該索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度數(shù)值介于兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度數(shù)值之間；第三個(gè)條件是查詢或按氣象學(xué)常規(guī)計(jì)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(shí)間最充分的那些表面點(diǎn)的位置，“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中至少有一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)是索結(jié)構(gòu)上全年受日照時(shí)間最充分的那些表面點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)。本方法的第二部分建立溫度變化時(shí)基于索力監(jiān)測的受損索逼近式識別系統(tǒng)所需的知識庫和參量的方法、基于知識庫(含參量)和實(shí)測每一根索的索力及實(shí)測索結(jié)構(gòu)溫度的溫度變化時(shí)基于索力監(jiān)測的松弛索逼近式識別方法?？砂慈缦虏襟E依次進(jìn)行，以獲得更準(zhǔn)確的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)評估。
第一步設(shè)索系統(tǒng)中共有N根支承索，結(jié)構(gòu)索力數(shù)據(jù)就由N根支承索的索力來描述。本方法通過監(jiān)測N根支承索的索力來實(shí)現(xiàn)受損索的識別，為方便起見，在本方法中將“結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測的索力數(shù)據(jù)”簡稱為“被監(jiān)測量”。在后面提到“被監(jiān)測量的某某矩陣或某某向量”時(shí)，也可讀成“索力的某某矩陣或某某向量”。本方法中稱共有M個(gè)被監(jiān)測量，本方法中M等于N。建立初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。時(shí)，在索結(jié)構(gòu)竣工之時(shí)，或者在建立健康監(jiān)測(受損索識別)系統(tǒng)前，按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”測量計(jì)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(shí)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(shí)測得到T。的同時(shí)，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(shí)刻的同一時(shí)刻，使用常規(guī)方法直接測量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)。在實(shí)測計(jì)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(shí)，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(shí)測計(jì)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(shí)，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(shí)刻的同一時(shí)刻，使用常規(guī)方法實(shí)測計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的實(shí)測計(jì)算數(shù)據(jù)。索結(jié)構(gòu)的實(shí)測計(jì)算數(shù)據(jù)包括支承索的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(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(biāo)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(biāo)測量數(shù)據(jù)等實(shí)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(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)確定索結(jié)構(gòu)的幾何特征。對斜拉橋而言，初始幾何數(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)。利用支承索的無損檢測數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立索系統(tǒng)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(jì)算基準(zhǔn)模型A。表示)的索系統(tǒng)的初始健康狀態(tài)。如果沒有索的無損檢測數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時(shí)，或者可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷狀態(tài)時(shí)，向量d。的各元素?cái)?shù)值取O。利用索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)、支承索的無損檢測數(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(jì)入“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”建立初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。。d。= [dol do2 · · · doJ · · · doN]T(I)式(I)中(1?！?」=1，2，3，.......,N)表示初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。中的索系統(tǒng)的
第j根索的初始損傷值，dOJ為O時(shí)表示第j根索無損傷，為100%時(shí)表示該索徹底喪失承載能力，介于O與100%之間時(shí)表示第j根索喪失相應(yīng)比例的承載能力，T表示向量的轉(zhuǎn)置(后同)。在實(shí)測得到T。的同時(shí)，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(shí)刻的同一時(shí)刻，使用常規(guī)方法直接測量計(jì)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(shí)獲得C。，被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。表示對應(yīng)于A。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(jì)算基準(zhǔn)模型計(jì)算所得的被監(jiān)測量可靠地接近于初始被監(jiān)測量的實(shí)測數(shù)據(jù)，在后面的敘述中，將用同一符號來表示該計(jì)算值和實(shí)測值。C0= [C01 C02 ... Cok * C0Jt(2)式(2)中C。, (k=l，2，3，....，M)是索結(jié)構(gòu)中第k個(gè)被監(jiān)測量。向量C。是由M個(gè)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(guān)向量也按此順序排列數(shù)據(jù)即可。不論用何種方法獲得初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。，計(jì)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(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)必須非常接近其實(shí)測數(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索力計(jì)算數(shù)據(jù)、應(yīng)變計(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)、索結(jié)構(gòu)空間坐標(biāo)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)測數(shù)據(jù)。模型A。中支承索的健康狀態(tài)用索系統(tǒng)初始損傷向量d。表示，索結(jié)構(gòu)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(jì)算得到所有被監(jiān)測量的計(jì)算數(shù)值非常接近所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值(實(shí)測得到)，所以也可以用在A。的基礎(chǔ)上、進(jìn)行力學(xué)計(jì)算得到的、A0的每一個(gè)被監(jiān)測量的計(jì)算數(shù)值組成被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。?？梢哉fT。和d。是A0的參數(shù)，C。由A。的力學(xué)計(jì)算結(jié)果·組成。第二步循環(huán)開始。每一次循環(huán)開始時(shí)，首先需要建立或已建立本次循環(huán)開始時(shí)的索系統(tǒng)當(dāng)前初始損傷向量f。(i = 1，2，3，…)、建立索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai0 (例如有限元基準(zhǔn)模型，在每一次循環(huán)中Ai0是不斷更新的)，(的溫度分布用“當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量TiJ表達(dá)。字母i除了明顯地表示步驟編號的地方外，在本方法中字母i僅表示循環(huán)次數(shù)，即第i次循環(huán)。A。和Ai0計(jì)入了溫度參數(shù)，可以計(jì)算溫度變化對索結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能影響。第i次循環(huán)開始時(shí)需要的索系統(tǒng)當(dāng)前初始損傷向量記為f。(如式(3)所示)，用屮。表示該次循環(huán)開始時(shí)索結(jié)構(gòu)(用當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aitj表示)的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)。d'a = [^1 d · · · d ···心](j)式(3)中d?！?1 = I, 2，3，…；j=l, 2，3，.......，N)表示第i次循環(huán)開始時(shí)、當(dāng)前
初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai0中的索系統(tǒng)的第j根索的初始損傷值，Clioj為O時(shí)表示第j根索無損傷，為100%時(shí)表示該索徹底喪失承載能力，介于O與100%之間時(shí)表示第j根索喪失相應(yīng)比例的承載能力。建立和更新Clitj的方法如下第一次循環(huán)開始時(shí)、建立索系統(tǒng)當(dāng)前初始損傷向量(依據(jù)式(3)記為d1。)時(shí)，d1。就等于d。。第i (i=2, 3，4，5，6···)次循環(huán)開始時(shí)需要的索系統(tǒng)當(dāng)前初始損傷向量d1。,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(i = 1，2，3，4，5，6…)次循環(huán)開始時(shí)需要建立的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型或已建立的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型記為當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A1。。對應(yīng)于Aitj的“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”用向量!^。表示，稱為當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Τ1。。向量Titj的定義方式與向量T。的定義方式相同，每一次循環(huán)開始時(shí)必須建立或已建立稱為當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Titj。建立、更新Ai0和Titj的方法如下第一次循環(huán)開始時(shí)建立的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型記為A^A1。等于A。，!11。等于T。。在每一次循環(huán)中 Aitj和Ti。是不斷更新的，具體方法在后文敘述；在每一次循環(huán)結(jié)束時(shí)，更新Ai0和Titj得到下一次循環(huán)開始時(shí)所需的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型，具體方法在后文敘述。本方法用“被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C1。” (i = 1，2，3，···)表示第i次(i =1，2，3，4，5，6···)循環(huán)開始時(shí)所有指定的被監(jiān)測量的初始值(參見式(4))，(^。的也可以稱為“第i次循環(huán)被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量”。
權(quán)利要求
1. 一種溫度變化時(shí)基于索力監(jiān)測的松弛索逼近式識別方法，其特征在于所述方法包括 a.設(shè)共有N根支承索，首先確定支承索的編號規(guī)則，按此規(guī)則將索結(jié)構(gòu)中所有的支承索編號，該編號在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；本方法通過監(jiān)測N根支承索的索力來實(shí)現(xiàn)受損索的識別，為方便起見，在本方法中將索結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測的支承索的索力數(shù)據(jù)簡稱為“被監(jiān)測量”;在后面提到“被監(jiān)測量的某某矩陣或某某向量”時(shí)，也可讀成“索力的某某矩陣或某某向量”;本方法中對同一個(gè)量實(shí)時(shí)監(jiān)測的任何兩次測量之間的時(shí)間間隔不得大于30分鐘，測量記錄數(shù)據(jù)的時(shí)刻稱為實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻； b.本方法定義“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”按步驟bl至b3進(jìn)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(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的幾何實(shí)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(jì)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(jì)得到這段時(shí)間內(nèi)的陰天數(shù)量記為T個(gè)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(jì)得到T個(gè)陰天中每一個(gè)陰天的O時(shí)至次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最高氣溫與最低氣溫，日出時(shí)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(shí)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(jì)算得到所需的每一日的日出時(shí)刻，每一個(gè)陰天的O時(shí)至次日日出時(shí)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(gè)陰天，就有T個(gè)陰天的日氣溫的最大溫差，取T個(gè)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△ I；;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(shí)間和海拔高度的變化數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，計(jì)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ATh,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(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”，取“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的具體原則在步驟b3中敘述，后面將通過實(shí)測得到這R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度計(jì)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(gè)不同的海拔高度，在每一個(gè)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(gè)點(diǎn)，從選取點(diǎn)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(gè)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(gè)點(diǎn)，特別的，對于支承索沿每一個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向僅僅取一個(gè)點(diǎn)，即僅僅測量支承索的表面點(diǎn)的溫度，測量所有被選取點(diǎn)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(gè)不同的海拔高度，在每一個(gè)海拔高度處，選取了 B個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿壁厚的溫度分布的方向，沿每個(gè)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(gè)點(diǎn)，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(jì)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(diǎn)”的總數(shù)為HBE個(gè)，后面將通過實(shí)測得到這HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的溫度，稱實(shí)測得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，如果是利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過傳熱計(jì)算得到這HBE個(gè)測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)的溫度，就稱計(jì)算得到的溫度數(shù)據(jù)為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”;本方法中將在每一個(gè)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(gè)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(gè)位置，將在此位置實(shí)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(gè)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(shí)時(shí)監(jiān)測得到參考平板的向陽面的溫度； b2 :實(shí)時(shí)監(jiān)測得到上述R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)時(shí)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(shí)實(shí)時(shí)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?cái)?shù)據(jù)；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)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(shí)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(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，稱為環(huán)境最大溫差，記為ATemax ；由索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫實(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時(shí)間的變化率，該變化率也隨著時(shí)間變化；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列，參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)序列由當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的參考平板的向陽面的溫度的實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到參考平板的向陽面的溫度的實(shí)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(shí)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(shí)刻到次日日出時(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的所有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列，每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列由一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序排列，找到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度和最低溫度，用每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)序列中的最高溫度減去最低溫度得到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度的當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的最大溫差，有R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)就有R個(gè)當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)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(shí)測數(shù)據(jù)序列通過常規(guī)數(shù)學(xué)計(jì)算得到每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率，每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率也隨著時(shí)間變化；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測得到當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的、在同一時(shí)刻、HBE個(gè)“索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)”后，計(jì)算在每一個(gè)選取的海拔高度處共計(jì)BE個(gè)“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(gè)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(gè)不同的海拔高度就有H個(gè)“相同海拔高度處索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差”，稱這H個(gè)“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Δ Ttmax ; b3 :測量計(jì)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(shí)刻，與決定獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻相關(guān)的條件有六項(xiàng)，第一項(xiàng)條件是獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻介于當(dāng)日日落時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間，日落時(shí)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(shí)刻，可以查詢資料或通過常規(guī)氣象學(xué)計(jì)算得到所需的每一日的日落時(shí)刻；第二項(xiàng)條件的a條件是在當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的這段時(shí)間內(nèi)，參考平板最大溫差Λ Tpmax和索結(jié)構(gòu)表面最大溫差A(yù)Tsmax都不大于5攝氏度；第二項(xiàng)條件的b條件是在當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的這段時(shí)間內(nèi)，在前面測量計(jì)算得到的環(huán)境最大誤差Λ Traiax不大于參考日溫差Λ ；，且參考平板最大溫差A(yù)Tpmax減去2攝氏度后不大于Λ 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(xiàng)的a條件和b條件中的一項(xiàng)就稱為滿足第二項(xiàng)條件；第三項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，索結(jié)構(gòu)所在環(huán)境的氣溫關(guān)于時(shí)間的變化率的絕對值不大于每小時(shí)O. I攝氏度；第四項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的溫度關(guān)于時(shí)間的變化率的絕對值不大于每小時(shí)O. I攝氏度；第五項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)中的每一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)為當(dāng)日日出時(shí)刻到次日日出時(shí)刻后30分鐘之間的極小值；第六項(xiàng)條件是在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻，“索結(jié)構(gòu)厚度方向最大溫差” Λ Ttmax不大于I攝氏度；本方法利用上述六項(xiàng)條件，將下列三種時(shí)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(shí)刻”，第一種時(shí)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(shí)刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第五項(xiàng)條件的時(shí)刻，第二種時(shí)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(shí)刻相關(guān)的條件”中的第六項(xiàng)條件的時(shí)刻，第三種時(shí)刻是同時(shí)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(shí)刻相關(guān)的條件”中的第一項(xiàng)至第六項(xiàng)條件的時(shí)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(shí)刻就是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻中的一個(gè)時(shí)，獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)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(shí)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(shí)刻不是本方法中實(shí)際記錄數(shù)據(jù)時(shí)刻中的任一個(gè)時(shí)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(shí)刻的那個(gè)實(shí)際記錄數(shù)據(jù)的時(shí)刻為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)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(shí)刻測量記錄的量進(jìn)行索結(jié)構(gòu)相關(guān)健康監(jiān)測分析；本方法近似認(rèn)為獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)，即此時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)溫度不隨時(shí)間變化，此時(shí)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(shí)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(shí)刻的“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”和“ΗΒΕ個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，利用索結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)計(jì)算模型，通過常規(guī)傳熱計(jì)算得到在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)的溫度分布，此時(shí)索結(jié)構(gòu)的溫度場按穩(wěn)態(tài)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)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(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度，R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的計(jì)算溫度稱為R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)，還包括索結(jié)構(gòu)在前面選定的HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度，HBE個(gè)“測量索結(jié)構(gòu)沿厚度的溫度分布數(shù)據(jù)的點(diǎn)”的計(jì)算溫度稱為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”，當(dāng)R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)與R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度計(jì)算數(shù)據(jù)對應(yīng)相等時(shí)，且“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”與“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度計(jì)算數(shù)據(jù)”對應(yīng)相等時(shí)，計(jì)算得到的在獲得索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的時(shí)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(shí)的“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“R個(gè)索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”，“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”稱為“HBE個(gè)索結(jié)構(gòu)沿厚度穩(wěn)態(tài)溫度實(shí)測數(shù)據(jù)”;在索結(jié)構(gòu)的表面上取“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”時(shí)，“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”的數(shù)量與分布必須滿足三個(gè)條件，第一個(gè)條件是當(dāng)索結(jié)構(gòu)溫度場處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，當(dāng)索結(jié)構(gòu)表面上任意一點(diǎn)的溫度是通過“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)相鄰的點(diǎn)的實(shí)測溫度線性插值得到時(shí)，線性插值得到的索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的溫度與索結(jié)構(gòu)表面上該任意點(diǎn)的實(shí)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(gè)條件是“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)的數(shù)量不小 于4，且“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中在同一海拔高度的點(diǎn)沿著索結(jié)構(gòu)表面均布；“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的所有兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)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Λ Th得到的數(shù)值，為方便敘述取Λ Th的單位為。C/m，為方便敘述取Ah的單位為m ;“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”沿海拔高度的兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的定義是指只考慮海拔高度時(shí)，在“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中不存在一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)，該索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度數(shù)值介于兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)的海拔高度數(shù)值之間；第三個(gè)條件是查詢或按氣象學(xué)常規(guī)計(jì)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(shí)間最充分的那些表面點(diǎn)的位置，“R個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)”中至少有一個(gè)索結(jié)構(gòu)表面點(diǎn)是索結(jié)構(gòu)上全年受日照時(shí)間最充分的那些表面點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)； c.按照“本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計(jì)算方法”直接測量計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)刻，直接測量計(jì)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(jì)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(shí)的長度、在自由狀態(tài)時(shí)的橫截面面積和在自由狀態(tài)時(shí)的單位長度的重量，以及獲得這三種數(shù)據(jù)時(shí)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(jì)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(shí)所有支承索的長度、索力為O時(shí)所有支承索的橫截面面積以及索力為O時(shí)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(shí)測得到T。的同時(shí)，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(shí)刻的同一時(shí)刻，直接測量計(jì)算得到初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)，初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)包括表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的無損檢測數(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(biāo)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(biāo)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。；利用能表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的無損檢測數(shù)據(jù)建立索系統(tǒng)初始損傷向量d。，索系統(tǒng)初始損傷向量d。的元素個(gè)數(shù)等于N, d。的元素與支承索是--對應(yīng)關(guān)系，索系統(tǒng)初始損傷向量d。的元素?cái)?shù)值不小于O、不大于100%，d。的元素?cái)?shù)值代表對應(yīng)支承索的損傷程度，若索系統(tǒng)初始損傷向量d。的某一元素的數(shù)值為0，表示該元素所對應(yīng)的支承索是完好的、沒有問題的，若其數(shù)值為100%，則表示該元素所對應(yīng)的支承索完全喪失了承載能力，若其數(shù)值介于O和100%之間，則表示該支承索喪失了相應(yīng)比例的承載能力，如果沒有支承索的無損檢測數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時(shí)，或者認(rèn)為索結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷狀態(tài)時(shí)，向量d。的各元素?cái)?shù)值取O ;若d。的某一元素的數(shù)值不為O,則表示該元素所對應(yīng)的支承索是有問題的,在本方法中該支承索可能是受損也可能是松弛，當(dāng)該支承索是受損時(shí)，該元素?cái)?shù)值表示其對應(yīng)的支承索的損傷程度，若該支承索是松弛時(shí)，該元素?cái)?shù)值表示其對應(yīng)的支承索的初始等效損傷程度；索 系統(tǒng)初始損傷向量d。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； d.根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和初始索結(jié)構(gòu)的實(shí)測數(shù)據(jù)、支承索的無損檢測數(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。和前面步驟得到的所有的索結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立計(jì)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(jì)算基準(zhǔn)模型A。，基于A。計(jì)算得到的索結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)必須非常接近其實(shí)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。的支承索健康狀態(tài)用索系統(tǒng)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；T。和d。是A。的參數(shù)，由A。的力學(xué)計(jì)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(jì)算結(jié)果組成，在本方法中A。、C。、d。和T。是不變的； e.在本方法中，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)；第i次循環(huán)開始時(shí)需要建立的或已建立的索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型記為當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A^A。和Ai。計(jì)入了溫度參數(shù)，可以計(jì)算溫度變化對索結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能影響；第i次循環(huán)開始時(shí)，對應(yīng)于Aitj的“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”用當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Titj表示，向量Titj的定義方式與向量T。的定義方式相同，Titj的元素與T。的元素--對應(yīng)；第i次循環(huán)開始時(shí)需要的索系統(tǒng)當(dāng)前初始損傷向量記為(^,d1。表示該次循環(huán)開始時(shí)索結(jié)構(gòu)A1。的索系統(tǒng)的健康狀態(tài)，d1。的定義方式與d。的定義方式相同，d1。的元素與d。的元素一一對應(yīng)；第i次循環(huán)開始時(shí)，所有被監(jiān)測量的初始值，用被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C1。表示，向量C1。的定義方式與向量C。的定義方式相同，Ci0的元素與C。的元素一一對應(yīng)，被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量卜。表示對應(yīng)于Aitj的所有被監(jiān)測量的具體數(shù)值；Ti0和必是Aitj的特性參數(shù)，C、由Aitj的力學(xué)計(jì)算結(jié)果組成；第一次循環(huán)開始時(shí)，Aitj記為A1。，建立A10的方法為使A10等于A0 ;第一次循環(huán)開始時(shí)，T10記為T10,建立T10的方法為使T10等于T。；第一次循環(huán)開始時(shí)，Cli0記為d1。，建立d1。的方法為使d1。等于d。；第一次循環(huán)開始時(shí)，Ci0記為C1。，建立C1。的方法為使C1。等于C。； f.從這里進(jìn)入由第f步到第S步的循環(huán)；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(jì)算方法”不斷實(shí)測計(jì)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)，所有“索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)”的當(dāng)前數(shù)據(jù)組成當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Ti,向量Ti的定義方式與向量T0的定義方式相同，Ti的元素與T。的元素一一對應(yīng)；在實(shí)測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Ti的同一時(shí)刻，實(shí)測得到索結(jié)構(gòu)中所有支承索的索力數(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(shí)測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Ti的同一時(shí)刻，實(shí)測計(jì)算得到所有支承索的兩個(gè)支承端點(diǎn)的空間坐標(biāo)，兩個(gè)支承端點(diǎn)的空間坐標(biāo)在水平方向分量的差就是兩個(gè)支承端點(diǎn)水平距離，所有支承索的兩個(gè)支承端點(diǎn)水平距離數(shù)據(jù)組成當(dāng)前支承索兩支承端點(diǎn)水平距離向量，當(dāng)前支承索兩支承端點(diǎn)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；在實(shí)測得到向量疒的同時(shí)，實(shí)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Ti的時(shí)刻的同一時(shí)刻的索結(jié)構(gòu)中所有被監(jiān)測量的當(dāng)前值，所有這些數(shù)值組成被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量Ci,向量Ci的定義方式與向量C。的定義方式相同，C1的兀素與C。的兀素對應(yīng)，表不相同被監(jiān)測量在不同時(shí)刻的數(shù)值； g.根據(jù)當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Ti,按照步驟gl至g2更新當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A1。、當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Titj和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C1。，而索系統(tǒng)當(dāng)前初始損傷向量d1。保持不變； gl.比較Ti和Ti0,如果Ti等于Ti0,則A、、Ti0, Ci0和Cli0保持不變；g2.比較Ti和Τ1。，如果Ti不等于Τ1。，則需要對當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai0'當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量I"。和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C1。進(jìn)行更新，更新方法是首先計(jì)算Ti與T。的差，Ti與T。的差用穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S表示，S等于Ti減去T。；在初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。的基礎(chǔ)上令支承索的健康狀況為索系統(tǒng)當(dāng)前初始損傷向量d1。，再進(jìn)一步對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A0中的索結(jié)構(gòu)施加溫度變化后得到的就是更新的當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aitj ;在更新Ai0的同時(shí),Ti。所有元素?cái)?shù)值用Ti所有元素?cái)?shù)值代替，即更新了 Τ1。，這樣就得到了正確地對應(yīng)于Aitj的T:此時(shí)屮。保持不變；更新Aitj后，通過力學(xué)計(jì)算得到Aitj中所有被監(jiān)測量的、當(dāng)前的具體數(shù)值，用這些具體數(shù)值替換向量C1。中對應(yīng)的元素，這樣就實(shí)現(xiàn)了向量C1。的更新； h.在當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Ai0的基礎(chǔ)上，按照步驟hi至步驟h4進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算建立單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣ACi和名義單位損傷向量Diu ； hi.在第i次循環(huán)開始時(shí)，直接按步驟h2至步驟h4所列方法獲得Λ Ci和Diu ;在其它時(shí)刻，當(dāng)在步驟g中對Ai0進(jìn)行更新后，必須按步驟h2至步驟h4所列方法重新獲得Λ Ci和Diu,如果在步驟g中沒有對Aitj進(jìn)行更新，則在此處直接轉(zhuǎn)入步驟i進(jìn)行后續(xù)工作； h2.在當(dāng)前初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aitj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)值上等于所有支承索的數(shù)量，有N根支承索就有N次計(jì)算，每一次計(jì)算假設(shè)索系統(tǒng)中只有一根支承索在原有損傷的基礎(chǔ)上再增加單位損傷，每一次計(jì)算中出現(xiàn)損傷的支承索不同于其它次計(jì)算中出現(xiàn)損傷的支承索，并且每一次假定有損傷的支承索的單位損傷值可以不同于其他支承索的單位損傷值，用“名義單位損傷向量Diu”記錄所有索的假定的單位損傷，向量Diu的元素編號規(guī)則與向量d。的元素的編號規(guī)則相同，每一次計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)中所有被監(jiān)測量的當(dāng)前數(shù)值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前數(shù)值組成一個(gè)“被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量”;當(dāng)假設(shè)第j根支承索有單位損傷時(shí)，可用表示對應(yīng)的“被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量”;在本步驟中給各向量的元素編號時(shí)，應(yīng)同本方法中其它向量使用同一編號規(guī)則，以保證本步驟中各向量中的任意一個(gè)兀素，同其它向量中的、編號相同的兀素，表達(dá)了同一被監(jiān)測量或同一對象的相關(guān)信息；C\j的定義方式與向量C。的定義方式相同,C1tj的兀素與C。的元素—對應(yīng)； h3.每一次計(jì)算得到的向量Ciu減去向量C1。得到一個(gè)向量，再將該向量的每一個(gè)元素都除以本次計(jì)算中假定的單位損傷值后得到一個(gè)“被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量δ Ci/;有N根支承索就有N個(gè)“被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量”； h4.由這N個(gè)“被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量”依次組成有N列的“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC1”的每一列對應(yīng)于一個(gè)“被監(jiān)測量的數(shù)值變化向量”；“單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣”的列的編號規(guī)則與索系統(tǒng)初始損傷向量d。的元素編號規(guī)則相同； i.定義當(dāng)前名義損傷向量屮。和當(dāng)前實(shí)際損傷向量屮，(和Cli的元素個(gè)數(shù)等于支承索的數(shù)量，Clic和Cli的元素和支承索之間是一一對應(yīng)關(guān)系，Clic和Cli的元素?cái)?shù)值代表對應(yīng)支承 索的損傷程度或健康狀態(tài)，Clic和Cli與索系統(tǒng)初始損傷向量d。的元素編號規(guī)則相同，d、的元素、Cli的元素與d。的元素是一一對應(yīng)關(guān)系； j.依據(jù)被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量Ci同“被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C1?！薄ⅰ皢挝粨p傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC1”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I中除f。外的其它量均為已知，求解式I就可以算出當(dāng)前名義損傷向量札; Γ=Γ:+Δ?！?lt;式 I k.利用式2表達(dá)的當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli的第j個(gè)元素 < 同索系統(tǒng)當(dāng)前初始損傷向量Cli0的第j個(gè)元素d、和當(dāng)前名義損傷向量的第j個(gè)元素d、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； =1-(1-dloj )(1 -)式 2 式2中j=l，2，3，.......,N,當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli的第j個(gè)元素Clij的數(shù)值為O時(shí)表示第j根支承索無健康問題，Clij數(shù)值不為O時(shí)表示第j根支承索是有健康問題的支承索，有健康問題的支承索可能是松弛索、也可能是受損索，其數(shù)值反應(yīng)了松弛或損傷的程度；索系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli的元素?cái)?shù)值不小于O、不大于100%，索系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli的元素?cái)?shù)值代表對應(yīng)支承索的損傷程度，若索系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli的某一元素的數(shù)值為O,表示該元素所對應(yīng)的支承索是完好的、無健康問題的,若其數(shù)值為100%,則表示該元素所對應(yīng)的支承索完全喪失了承載能力，若其數(shù)值介于O和100%之間，則表示該元素所對應(yīng)的支承索是有健康問題的，在本方法中該支承索的健康問題可能是受損了也可能是松弛了，當(dāng)該支承索是受損時(shí)，該元素?cái)?shù)值表示其對應(yīng)的支承索的損傷程度，若該支承索是松弛時(shí)，該元素?cái)?shù)值表示其對應(yīng)的支承索的與其松弛程度力學(xué)等效的當(dāng)前實(shí)際等效損傷程度； I.從第k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；m.利用在當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Ti條件下的在第k步獲得的索系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際損傷向量Cli得到松弛索的與其松弛程度力學(xué)等效的當(dāng)前實(shí)際等效損傷程度，利用在第f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Ti條件下的當(dāng)前索力向量F和當(dāng)前支承索兩支承端點(diǎn)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，利用當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Ti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(jì)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(jìn)行力學(xué)等效來計(jì)算松弛索的、與當(dāng)前實(shí)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(shí)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(gè)等效條件時(shí)，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(huì)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(shí)現(xiàn)了支承索的松弛識別和損傷識別；計(jì)算時(shí)所需索力由當(dāng)前索力向量F對應(yīng)元素給出； η.在求得當(dāng)前名義損傷向量后，按照式3建立標(biāo)識向量Bi,式4給出了標(biāo)識向量Bi的第j個(gè)元素的定義；
全文摘要
溫度變化時(shí)基于索力監(jiān)測的松弛索逼近式識別方法基于索力監(jiān)測、通過監(jiān)測索結(jié)構(gòu)溫度、環(huán)境溫度和支承索健康程度來決定是否需要更新索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型。依據(jù)被監(jiān)測量的當(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)測量數(shù)值變化矩陣和待求的當(dāng)前名義損傷向量間存在的近似線性關(guān)系，可以利用多目標(biāo)優(yōu)化算法等算法快速算出當(dāng)前名義損傷向量的非劣解，據(jù)此可以在有溫度變化時(shí)識別出虛擬受損索，在使用無損檢測等方法從中鑒別出真實(shí)受損索后，剩下的虛擬受損索就是松弛的支承索，依據(jù)力學(xué)等效關(guān)系就可確定松弛的支承索的需調(diào)整的索長。
文檔編號G01L5/00GK102706612SQ20121017175
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)明者王芳, 韓佳邑, 韓玉林 申請人:東南大學(xué)