數(shù)值向量C"。
[0105] 第四步：在初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算獲 得索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC和被評估對象單位變化向量Du。具體方法為： 在索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。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 所有被評估對象的數(shù)量，有N個被評估對象就有N次計(jì)算，每一次計(jì)算假設(shè)只有一個被評估 對象在原有損傷或原有廣義位移分量或載荷的基礎(chǔ)上再增加單位損傷或單位廣義位移或 載荷單位變化，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 在向量d。表示的該支承索已有損傷的基礎(chǔ)上再增加單位損傷（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廣義位移分量，就 假設(shè)該支座在該位移方向在向量d。表示的該支座已有廣義位移的基礎(chǔ)上再發(fā)生單位廣義 位移（例如如果該被評估對象是一個支座的x方向的線位移分量，就假設(shè)該支座在x方向 有單位線位移，例如取1mm，如果該被評估對象是一個支座的繞x軸的角位移分量，就假設(shè) 該支座繞x軸有單位角位移，例如取十萬分之一弧度），如果該被評估對象是一個載荷，就 假設(shè)該載荷在向量d。表示的該載荷已有變化量的基礎(chǔ)上再增加載荷單位變化（如果該載 荷是分布載荷，且該分布載荷是線分布載荷，載荷單位變化可以取lkN/m、2kN/m、3kN/m或 lkNm/m、2kNm/m、3kNm/m等為單位變化；如果該載荷是分布載荷，且該分布載荷是是面分布 載荷，載荷單位變化可以取lMPa、2MPa、3MPa或lkNm/m2、2kNm/m2、3kNm/m2等為單位變化；如 果該載荷是集中載荷，且該集中載荷是力偶，載荷單位變化可以取lkNm、2kNm、3kNm等為單 位變化；如果該載荷是集中載荷，且該集中載荷是集中力，載荷單位變化可以取lkN、2kN、 3kN等為單位變化；如果該載荷是體積載荷，載荷單位變化可以取lkN/m3、2kN/m3、3kN/m3等 為單位變化），用Duk記錄這一單位損傷或載荷單位變化，其中k表示發(fā)生單位損傷或單位 廣義位移或發(fā)生載荷單位變化的被評估對象的編號；每一次計(jì)算中出現(xiàn)單位損傷或單位廣 義位移或載荷單位變化的被評估對象不同于其它次計(jì)算中出現(xiàn)單位損傷或單位廣義位移 或載荷單位變化的被評估對象，每一次計(jì)算都利用力學(xué)方法計(jì)算索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的 當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計(jì)算值組成一個被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向 量C，被監(jiān)測量計(jì)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；每一次計(jì)算得到的被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量C減去被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。后再除以 該次計(jì)算所假設(shè)的單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化數(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；由這N個被監(jiān)測量單位變化 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△C;單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化 矩陣的每一列對應(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)測量數(shù)值變化矩陣 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發(fā)生單位損傷或單位廣義位移或載 荷單位變化時的不同的單位變化幅度；索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣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)測量數(shù)值變化矩陣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。
[0106] 第五步：建立線性關(guān)系誤差向量e和向量g。利用前面的數(shù)據(jù)（被監(jiān)測量初始數(shù)值 向量C。、單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣△〇,在第四步進(jìn)行每一次計(jì)算的同時，即在每一 次計(jì)算假設(shè)被評估對象中只有一個被評估對象的增加單位損傷或單位廣義位移載荷單位 變化D&，每一次計(jì)算中增加單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化的被評估對象不同于 其它次計(jì)算中增加單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化的被評估對象，每一次計(jì)算都 利用力學(xué)方法（例如采用有限元法）計(jì)算索結(jié)構(gòu)中所有被監(jiān)測量的當(dāng)前數(shù)值，每一次計(jì)算 組成一個被監(jiān)測量計(jì)算當(dāng)前向量C的同時，每一次計(jì)算組成一個損傷向量d，本步出現(xiàn)的損 傷向量d只在本步使用，損傷向量d的所有元素中只有一個元素的數(shù)值取Duk，其它元素的數(shù) 值取〇,損傷向量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；將C、CAC、Du、 d帶入式（12)，得到一個線性關(guān)系誤差向量e，每一次計(jì)算得到一個線性關(guān)系誤差向量e;有 N個被評估對象就有N次計(jì)算，就有N個線性關(guān)系誤差向量e，將這N個線性關(guān)系誤差向量e 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(guān)系 誤差向量e。向量g等于最終的誤差向量e。
[0107] 第六步：安裝索結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分。硬件部分至少包括：被監(jiān)測量監(jiān) 測系統(tǒng)（例如含角度測量分系統(tǒng)、索力測量分系統(tǒng)、應(yīng)變測量分系統(tǒng)、空間坐標(biāo)測量分系 統(tǒng)、信號調(diào)理器等）、信號（數(shù)據(jù)）采集器、計(jì)算機(jī)和通信報(bào)警設(shè)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)叫盘枺〝?shù)據(jù)）采集器；信號經(jīng)信號采集 器傳遞到計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)則負(fù)責(zé)運(yùn)行索結(jié)構(gòu)的被評估對象的健康監(jiān)測軟件，包括記錄信號 采集器傳遞來的信號；當(dāng)監(jiān)測到被評估對象健康狀態(tài)有變化時，計(jì)算機(jī)控制通信報(bào)警設(shè)備 向監(jiān)控人員、業(yè)主和（或）指定的人員報(bào)警。
[0108] 第七步：將被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。、單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC、被評 估對象單位變化向量Du參數(shù)以數(shù)據(jù)文件的方式保存在運(yùn)行健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)硬 盤上。
[0109] 第八步：編制并在計(jì)算機(jī)上安裝運(yùn)行本方法系統(tǒng)軟件，該軟件將完成本方法任務(wù) 所需要的監(jiān)測、記錄、控制、存儲、計(jì)算、通知、報(bào)警等功能（即本具體實(shí)施方法中所有可以 用計(jì)算機(jī)完成的工作）
[0110] 第九步：依據(jù)被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C同被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。、單位損傷被 監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC、被評估對象單位變化向量Du和被評估對象當(dāng)前名義損傷向量 d(由所有索當(dāng)前名義損傷量組成）間存在的近似線性關(guān)系（式（8))，按照多目標(biāo)優(yōu)化算法 計(jì)算被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d的非劣解，也就是帶有合理誤差、但可以比較準(zhǔn)確地 反映被評估對象的健康狀態(tài)的變化的解。
[0111] 可以采用的多目標(biāo)優(yōu)化算法有很多種，例如：基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化、基于人 工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)優(yōu)化、基于粒子群的多目標(biāo)優(yōu)化算法、基于蟻群算法的多目標(biāo)優(yōu)化、約 束法（ConstrainMethod)、加權(quán)法（WeightedSumMethod)、目標(biāo)規(guī)劃法（GoalAttainment Method)等等。由于各種多目標(biāo)優(yōu)化算法都是常規(guī)算法，可以方便地實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施步驟僅以 目標(biāo)規(guī)劃法為例給出求解當(dāng)前損傷向量d的過程，其它算法的具體實(shí)現(xiàn)過程可根據(jù)其具體 算法的要求以類似的方式實(shí)現(xiàn)。
[0112] 按照目標(biāo)規(guī)劃法，式（8)可以轉(zhuǎn)化成式（16)和式（17)所示的多目標(biāo)優(yōu)化問題，式 (16)中Y是一個實(shí)數(shù)，R是實(shí)數(shù)域，空間區(qū)域D限制了向量d的每一個元素的取值范圍 (本實(shí)施例要求向量d的每一個元素不小于0,不大于1)。式（16)的意思是尋找一個最小 的實(shí)數(shù)Y，使得式（17)得到滿足。式（17)中G(d)由式（18)定義，式（17)中加權(quán)向量W 與Y的積表示式（17)中G(d)與向量g之間允許的偏差，g的定義參見式（13)，其值已在 第五步計(jì)算得到。實(shí)際計(jì)算時向量W可以與向量g相同。目標(biāo)規(guī)劃法的具體編程實(shí)現(xiàn)已經(jīng) 有通用程序可以直接采用。使用目標(biāo)規(guī)劃法就可以求得被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d。
[0113] minimize y
[0114] y G R, d GQ
[0115] (16)
[0116] G (d) -ff y ^ g (17)
[0117] G (d) = abs ( A C ? d-C+C。） (18)
[0118] 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?cái)?shù)值代表對應(yīng)被評估對象的名義廣義位移、名義損傷程度或名義載荷變化程 度；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。
[0119] 第十步：定義被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向量da，被評估對象當(dāng)前實(shí)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(shí)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(shí)際損傷向量da的元素?cái)?shù)值代表對應(yīng)被評估對象的 實(shí)際損傷程度或?qū)嶋H廣義位移或?qū)嶋H載荷變化程度；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。利用式（15)表達(dá)的被評估對象當(dāng)前實(shí)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d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(jì)算得到被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向量da的所有元素。
[0120] d\表示第k個被評估對象的當(dāng)前實(shí)際健康狀態(tài)，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)前實(shí)際損傷，d\為0時表示無損傷，為100%時表示該支承 索徹底喪失承載能力，介于〇與100%之間時表示喪失相應(yīng)比例的承載能力。
[0121] d\表示第k個被評估對象的當(dāng)前實(shí)際健康狀態(tài)，如果該被評估對象是一個支座的 一個廣義位移分量，那么d\表示其當(dāng)前實(shí)際廣義位移數(shù)值。
[0122] d\表示第k個被評估對象的當(dāng)前實(shí)際健康狀態(tài)，如果該被評估對象是一個載荷， 其定義見式（15)，那么d\表示其相對于建立初始力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型A。時結(jié)構(gòu)所承受的對 應(yīng)載荷的變化量；所以根據(jù)被評估對象當(dāng)前實(shí)際損傷向量da能夠確定有哪些支承索受損及 其損傷程度，同時能夠確定有哪些載荷發(fā)生了變化及其數(shù)值。
[0123] 至此本方法以一種有效的、廉價的方法實(shí)現(xiàn)了核心被評估對象的健康狀態(tài)的準(zhǔn)確 識別。對次要被評估對象的健康狀態(tài)的識別結(jié)果可能偏離準(zhǔn)確值較多，在本方法中僅要求 正確識別核心被評估對象的健康狀態(tài)。
[0124] 第十一步：健康監(jiān)測系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)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(bào)表。
[0125] 第十二步：在指定條件下，健康監(jiān)測系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)自動操作通信報(bào)警設(shè)備向監(jiān) 控人員、業(yè)主和（或）指定的人員報(bào)警。
[0126] 第十三步：回到第三步，開始由第三步到第十三步的循環(huán)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.精簡混合監(jiān)測載荷受損索廣義位移識別方法，其特征在于所述方法包括： a.當(dāng)索結(jié)構(gòu)承受的載荷雖有變化，但索結(jié)構(gòu)正在承受的載荷沒有超出索結(jié)構(gòu)初始許用 載荷時，本方法適用；索結(jié)構(gòu)初始許用載荷指索結(jié)構(gòu)在竣工時的許用載荷，能夠通過常規(guī)力 學(xué)計(jì)算獲得；本方法統(tǒng)一稱被評估的支座廣義位移分量、支承索和載荷為被評估對象，設(shè)被 評估的支座廣義位移分量的數(shù)量、支承索的數(shù)量和載荷的數(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; 本方法用名稱"核心被評估對象"專指"被評估對象"中的被評估的支承索和支座廣義位移 分量，設(shè)被評估的支承索和支座廣義位移分量的數(shù)量之和為P，即核心被評估對象的數(shù)量為 P，本方法用名稱"次要被評估對象"專指"被評估對象"中的被評估的載荷；確定混合監(jiān)測時 指定的將被監(jiān)測索力的支承索，設(shè)索系統(tǒng)中共有Q根支承索，索結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測的索力數(shù)據(jù) 由索結(jié)構(gòu)上A個指定支承索的^個索力數(shù)據(jù)來描述，索結(jié)構(gòu)索力的變化就是所有指定支承 索的索力的變化；每次共有A個索力測量值或計(jì)算值來表征索結(jié)構(gòu)的索力信息；Mi是一個 不小于〇不大于Q的整數(shù)；確定混合監(jiān)測時指定的將被監(jiān)測應(yīng)變的被測量點(diǎn)，索結(jié)構(gòu)的被監(jiān) 測的應(yīng)變數(shù)據(jù)可由索結(jié)構(gòu)上K2個指定點(diǎn)的、及每個指定點(diǎn)的L2個指定方向的應(yīng)變來描述， 索結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化就是K2個指定點(diǎn)的所有被測應(yīng)變的變化；每次共有M2個應(yīng)變測量值 或計(jì)算值來表征索結(jié)構(gòu)應(yīng)變，M2SK2和L2之積；M2是不小于0的整數(shù)；確定混合監(jiān)測時指 定的將被監(jiān)測角度的被測量點(diǎn)，索結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測的角度數(shù)據(jù)由索結(jié)構(gòu)上K3個指定點(diǎn)的、過 每個指定點(diǎn)的L3個指定直線的、每個指定直線的113個角度坐標(biāo)分量來描述，索結(jié)構(gòu)角度的 變化就是所有指定點(diǎn)的、所有指定直線的、所有指定的角度坐標(biāo)分量的變化；每次共有％個 角度坐標(biāo)分量測量值或計(jì)算值來表征索結(jié)構(gòu)的角度信息^ 3為1(3、1^和113之積"3是一