CN113310650A - 基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法、终端及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁监测技术领域，尤其涉及一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法、终端及存储介质，包括：获取第一挠度值以及第二挠度值；获取桥梁参数；根据所述第二挠度值以及所述第一挠度值确定挠度差值；根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值；根据各吊索的索力变化值确定各吊索是否产生了损伤；根据所述第一索力值以及所述索力变化值确定所述第二索力值。本发明根据系梁参数和桥梁初始状态系梁锚固点的挠度值及各吊索的索力值，通过测量第二状态各吊索与系梁锚固点的挠度值，计算获得两个状态下索力的变化值及第二状态索力值、并识别出吊索的损伤，不需要建模计算，计算方法简单，计算工作量少，得到的结果准确可靠。

Description

基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法、终端及存储介质

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，尤其涉及一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法、索力监测方法、装置、终端及存储介质。

背景技术

拱桥作为桥梁的一种，其跨越能力好，施工方便，外形美观，毋庸置疑今后也会越来越多的被使用。但是，索类桥均有一大缺点就是吊索容易损坏，故使用过程中迫切需要及时识别吊索的损伤，监测索力的变化，以便随时掌握其性能变化的规律。

现场实时监测索力，并根据索力变化识别吊索的损伤，是掌握吊索工作性能的主要技术手段，对保障吊索的使用安全将发挥重要作用。索力值或者索力改变值作为反映吊索整体性能的重要参数，对其进行现场自动监测具有重要意义。

但是，到目前为止，各种索力检测方法(包括频率法等)都只能对吊索索力进行短期现场人工检测，不能实现现场自动监测。

如何实现准确高效的监测拱桥吊索的索力，并及时识别吊索的损伤，是摆在本领域技术人员面前的一道难题。

发明内容

本发明实施方式提供了一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法、装置、终端及存储介质，用于对拱桥吊索索类结构进行吊索损伤识别，重点解决索类结构损伤识别难、准确度不高的问题。

第一方面，本发明实施方式提供了一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，包括：

获取第一挠度值以及第二挠度值，所述第一挠度值为第一状态系梁各节点的挠度值，所述第二挠度值为第二状态系梁各节点的挠度值，所述第一状态为各吊索未发生损伤时的状态，所述第二状态与所述第一状态不同；

获取桥梁参数，所述桥梁参数包括：系梁的弹性模量、系梁横截面惯性矩以及系梁各相邻节点之间的距离值；

根据所述第二挠度值以及所述第一挠度值确定挠度差值；

根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，所述索力变化值为第二索力值相对第一索力值的变化值，所述第一索力值为所述第一状态各吊索的索力值，所述第二索力值为所述第二状态各吊索的索力值，所述各吊索为分别与系梁各锚固点连接的吊索；

根据各吊索的索力变化值确定各吊索是否发生了损伤。

在一种可能实现的方式中，所述根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，包括：

根据所述挠度差值、所述桥梁参数以及第一公式计算获得各吊索的索力变化值，所述第一公式为：

其中，

为第j根吊索的索力变化值；Δw(i+3)、Δw(i+2)、Δw(i+1)以及Δw(i)分别为系梁第i+3、i+2、i+1以及第i节点的挠度差值，h为系梁第i+3、i+2、i+1以及第i节点各相邻两节点之间距离值的平均值，第j根吊索为与系梁第j锚固点连接的吊索，E是系梁的弹性模量，I是系梁横截面惯性矩，i为不大于N的正整数，M为系梁锚固点总数量，N为系梁除系梁端节点以外的已知系梁挠度的节点总数量，N＝(K+1)M+K，j＝1,2,…,M，i＝(K+1)j，K为正整数。

在一种可能实现的方式中，根据各吊索的索力变化值确定各吊索是否发生了损伤，包括：

当吊索的索力变化值为负时，则所述吊索发生了损伤；

根据所述吊索的索力变化值的大小，确定所述吊索损伤的程度。

在一种可能实现的方式中，所述桥梁参数还包括：第一索力值；

根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，之后还包括：

根据所述第一索力值、所述索力变化值以及第二公式确定所述第二索力值，所述第二公式为：

其中，

为第j根吊索的第二索力值，F_j ^u为第j根吊索的第一索力值，

为第j根吊索的索力变化值，j＝1,2,…,M，M为系梁锚固点总数量。

在一种可能实现的方式中，根据所述第二挠度值以及所述第一挠度值确定挠度差值，包括：

根据所述第二挠度值、所述第一挠度值以及第三公式确定挠度差值，所述第三公式为：

Δw(i)＝w^d(i)-w^u(i)

其中，w^d(i)为系梁第i节点的第二挠度值，w^u(i)为系梁第i节点的第一挠度值，Δw(i)为系梁第i节点的挠度差值，i＝1,2,…,N，N＝(K+1)M+K，M为系梁锚固点总数量，K为正整数。

在一种可能实现的方式中，获取第一挠度值以及第二挠度值，所述第一挠度值为第一状态系梁各节点的挠度值，所述第二挠度值为第二状态系梁各节点的挠度值，所述第一状态为各吊索未发生损伤时的状态，所述第二状态与所述第一状态不同，包括：

获取第一状态系梁各锚固点的挠度值以及第二状态系梁各锚固点的挠度值；

根据所述第一状态系梁各锚固点的挠度值以及线性插值方法获得第一挠度值；

根据所述第二状态系梁各锚固点的挠度值以及线性插值方法获得第一挠度值。

第二方面，本发明实施方式提供了一种吊索损伤识别装置，包括：

第一数据获取模块，用于获取第一挠度值以及第二挠度值，所述第一挠度值为第一状态系梁各节点的挠度值，所述第二挠度值为第二状态系梁各节点的挠度值，所述第一状态为各吊索未发生损伤时的状态，所述第二状态与所述第一状态不同；

第二数据获取模块，用于获取桥梁参数，所述桥梁参数包括：系梁的弹性模量、系梁横截面惯性矩以及系梁各相邻节点之间的距离值；

第一计算模块，用于根据所述第二挠度值以及所述第一挠度值确定挠度差值；

第二计算模块，用于根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，所述索力变化值为第二索力值相对第一索力值的变化值，所述第一索力值为所述第一状态各吊索的索力值，所述第二索力值为所述第二状态各吊索的索力值，所述各吊索为分别与系梁各锚固点连接的吊索；以及，

损伤识别模块，用于根据各吊索的索力变化值确定各吊索是否发生了损伤。

在一种可能实现的方式中，还包括：

第二索力计算模块，用于根据所述第一索力值以及所述索力变化值确定所述第二索力值。

第三方面，本发明实施方式提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

第四方面，本发明实施方式提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

本发明实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明实施方式公开了一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其将桥梁分为了两种状态，一种状态为桥梁的第一状态，也即吊索未发生损伤时在自重作用下的状态；另一种为第二状态，也即桥梁使用过程中不同于第一状态的在自重作用下的任何状态。第一状态为健康状态，其获取的数据为桥梁在建成时或设计时即必备的数据，故数据较容易获取。

本发明实施方式公开的一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其依靠第一状态挠度值、第二状态挠度值以及桥梁参数计算获得桥梁各吊索的索力变化值，进一步地依据各索力变化值确定各吊索是否产发生了损伤，由于第一挠度值、桥梁参数在设计时以及建成通车时进行试验并形成数据记录，故数据容易获取，第二状态挠度值其通过水准仪(或其他监测技术手段)即可检查(或监测)，并且测量精度高，故本发明实施方式吊索损伤识别方法其准确度、可信度高，损伤识别方法简单易行。

本发明实施方式公开的一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其第二状态作为桥梁使用过程中不同于第一状态的在自重作用下的任何状态，其依靠获取桥梁各节点的挠度值以及第一状态的索力值，即可计算出第二状态的索力值，桥梁各锚固点的挠度值通过水准仪(或其他监测技术手段)即可测量，测量方式简单且技术成熟，通过第一状态以及第二状态各锚固点的挠度值计算获得第二状态的索力值，不需要建模计算，计算方法简单，计算工作量少，得到的结果准确可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施方式提供的下承式系杆拱桥简图；

图2是本发明实施方式提供的吊索损伤前系梁受力图；

图3是本发明实施方式提供的吊索损伤后系梁受力图；

图4是本发明实施方式提供的吊索损伤前后系梁受力差图；

图5是本发明实施方式提供的基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法流程图；

图6是本发明实施方式提供的一种吊索损伤识别装置功能框图；

图7是本发明实施方式提供的终端功能框图；

图8是本发明实施方式提供的节点加密示意图。

图中：

1系梁；

2固定铰支座；

3活动铰支座；

4拱肋；

5吊索。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施方式。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施方式来进行说明。

图1为本发明实施方式提供的基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法的应用场景图。如图1所示，下承式系杆拱桥，包括系梁1、固定铰支座2、活动铰支座3、拱肋4和多个吊索5。

系梁1，为桥梁的主体。

固定铰支座2，其一端与系梁1的第一端固定连接或铰接，用于承载系梁1的第一端。

活动铰支座3，其一端与系梁1的第二端滑动连接，用于承载系梁1的第二端。

拱肋4，其两端分别与系梁1两端固定连接，为结构件，为吊索5提供支撑力。

吊索5，其形式为索式或杆式，其一端与拱肋4铰接或固定连接，另一端与系梁1铰接或固定连接，用于将系梁1承担的荷载传递至拱肋4。

吊索5与系梁1的连接点称之为系梁锚固点。

图2示出了吊索5损伤前系梁1受力图，图3示出了吊索5损伤后系梁1受力图，图4示出了将吊索5损伤后与吊索5损伤前的状态做差，得到吊索5损伤前后系梁1受力差及其相对变形图。

图2至图4中：F₁、F₂……F_m……F_n-1、F_n为第一状态下系梁1在锚固点1、锚固点2……锚固点m……锚固点n-1、锚固点n受到的集中力(即索力)，q(x)为系梁1受到的分布荷载，x为系梁1任一位置相对第一端的距离值，L为系梁总长度，w^u(x)为第一状态时挠度分布曲线，M_A为第一状态时系梁1第一端弯矩，M_B为第一状态时系梁1第二端弯矩，ΔF₁、ΔF₂……ΔF_m……ΔF_n-1、ΔF_n为第二状态下相对第一状态下系梁1在锚固点1、锚固点2……锚固点m……锚固点n-1、锚固点n的索力变化值，ΔM_A为第二状态相对第一状态系梁1第一端弯矩变化值，ΔM_B为第二状态相对第一状态系梁1第二端弯矩变化值，w^d(x)为第二状态时挠度分布曲线，Δw(x)为第二状态时与第一状态时挠度差的分布曲线。

从以上过程，可以看出，系梁1在吊索5损伤前后，其上受到的荷载发生了变化。主要是所受到的集中荷载和端弯矩发生了变化。这些变化将引起系梁1各截面上剪力的变化。系梁1上某截面剪力的突变就是由集中荷载的改变引起的。故可以通过找到系梁1剪力突变量与系梁1在吊索5损伤前后的挠度差之间的关系，来求得索力变化值。再与初始索力求和，可以得到损伤后的索力；此外，还可以通过索力变化值来识别吊索5的损伤。

参见图5，其示出了本发明实施方式提供的挠度监测及基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法的实现流程图，详述如下：

在步骤501中，获取第一挠度值以及第二挠度值，所述第一挠度值为第一状态系梁各节点的挠度值，所述第二挠度值为第二状态系梁各节点的挠度值，所述第一状态为各吊索未发生损伤时的状态，所述第二状态与所述第一状态不同。

在步骤502中，获取桥梁参数，所述桥梁参数包括：系梁的弹性模量、系梁横截面惯性矩以及系梁各相邻节点之间的距离值。

在一些实施方式中，获取第一挠度值以及第二挠度值，所述第一挠度值为第一状态系梁各节点的挠度值，所述第二挠度值为第二状态系梁各节点的挠度值，所述第一状态为各吊索未发生损伤时的状态，所述第二状态与所述第一状态不同，包括：

获取第一状态系梁各锚固点的挠度值以及第二状态系梁各锚固点的挠度值；

根据所述第一状态系梁各锚固点的挠度值以及线性插值方法获得第一挠度值；

根据所述第二状态系梁各锚固点的挠度值以及线性插值方法获得第一挠度值。

示例性的，第一状态可以为桥梁建成后的初始状态，或任意时刻确定桥梁建成后未发生损伤的状态，第一索力值可以为初始状态的索力值，或任意时刻桥梁建成后未发生损伤时吊索5的索力值。例如，该索力值可以在对桥梁施工时，通过液压千斤顶张拉吊索5时获取的数值；也可由桥梁建成后通过荷载试验测得。

第一挠度值，为桥梁建成后通过荷载试验获得的挠度值。

或者，根据桥梁设计文件或拱桥建成通车前的静动载试验报告，获得所述第一挠度值和第一索力值；锚固点距离值，对于任意一个锚固点距离值，其为任意两个与相邻锚固点的距离值。

所述第一挠度值为由第一状态桥梁在自重荷载作用下系梁各吊索锚固点处的高程值按照线性插值方法加密后得到的系梁各节点(包括各吊索锚固点)的高程值。

以插入3个节点为例，节点加密做法为在系梁上任意两个相邻系梁锚固点之间增加3个节点，系梁两个相邻锚固点之间距离为d，各相邻节点间距离相等距离为d/4，加密方式如图8所示。

通过水准仪或其他任何可测量竖向线位移的仪器测量(或监测)第二状态拱桥在自重载荷作用下系梁的竖向线形，通常是根据现场测量拱桥系梁各吊索锚固点处的实际高程值按照线性插值方法加密后得到的系梁各节点(包括各吊索锚固点)的高程值，即获得所述第二挠度值。

在步骤503中，根据所述第二挠度值以及所述第一挠度值确定挠度差值。

在一些实施方式中，根据所述第二挠度值以及所述第一挠度值确定挠度差值，包括：

根据所述第二挠度值、所述第一挠度值以及第三公式确定挠度差值，所述第三公式为：

Δw(i)＝w^d(i)-w^u(i) (1)

其中，w^d(i)为系梁第i节点的第二挠度值，w^u(i)为系梁第i节点的第一挠度值，Δw(i)为系梁第i节点的挠度差值，i＝1,2,…,N，N＝(K+1)M+K，M为系梁锚固点总数量，K为正整数。

在步骤504中，根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，所述索力变化值为第二索力值相对第一索力值的变化值，所述第一索力值为所述第一状态各吊索的索力值，所述第二索力值为所述第二状态各吊索的索力值，所述各吊索为分别与系梁各锚固点连接的吊索。

在一些实施方式中，所述根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，包括：

根据所述挠度差值、所述桥梁参数以及第一公式计算获得各吊索的索力变化值，所述第一公式为：

其中，

为第j根吊索的索力变化值；Δw(i+3)、Δw(i+2)、Δw(i+1)以及Δw(i)分别为系梁第i+3、i+2、i+1以及第i节点的挠度差值，h为系梁第i+3、i+2、i+1以及第i节点各相邻两节点之间距离值的平均值，第j根吊索为与系梁第j锚固点连接的吊索，E是系梁的弹性模量，I是系梁横截面惯性矩，i为不大于N的正整数，M为系梁锚固点总数量，N为系梁除系梁端节点以外的已知系梁挠度的节点总数量，N＝(K+1)M+K，j＝1,2,…,M，i＝(K+1)j，K为正整数。

更为具体地，从图2至图5可以看出，系梁1在吊索5损伤前后，其上受到的荷载发生了变化。主要是所受到的集中荷载和端弯矩发生了变化。这些变化将引起系梁1剪力的变化。系梁1上剪力的突变就是由集中荷载的改变引起的。故可以通过找到系梁1剪力突变量与系梁1在吊索5损伤前后的挠度差值之间的关系，来求得索力的改变值。再与初始索力求和，可以得到损伤后的索力；此外，还可以通过索力的变化情况来识别吊索5的损伤。

由结构力学可知，系梁挠度值与剪力存在下面的关系：

式中，M(x)是系梁1的弯矩方程，E是梁的弹性模量，I是梁横截面惯性矩。Q(x)是系梁1剪力，w(x)是系梁1挠度。

从上述公式知，系梁1的剪力Q(x)的变化挠度与w(x)的三阶导数成正比。

由于实测结果是离散点，所以可以用三阶差分来计算三阶导数：

式中，w是系梁1的挠度值，h为节点i+3，i+2，i+1，i为两相邻节点之间距离的平均值，w(i+3)、w(i+2)、w(i+1)、w(i)分别表示系梁1在节点i+3，i+2，i+1，i处系梁1挠度值。由公式(4)可得到结构在损伤前后的剪力与挠度分布曲线三阶差分之间的关系，如公式(5)和(6)。

由公式(5)减(6)，得到结构损伤前后系梁1剪力差与挠度差三阶差分之间的关系：

式中Q^u、Q^d分别为结构损伤前后系梁1同一截面处所对应的剪力，ΔQ则为结构损伤前后系梁1的剪力差值，即剪力变化值。

Δw(i+3)＝w^d(i+3)-w^u(i+3) (8)

Δw(i+2)＝w^d(i+2)-w^u(i+2) (9)

Δw(i+1)＝w^d(i+1)-w^u(i+1) (10)

Δw(i)＝w^d(i)-w^u(i) (11)

其中，w^u(i+3)、w^u(i+2)、w^u(i+1)、w^u(i)、w^d(i+3)、w^d(i+2)、w^d(i+1)、w^d(i)、分别为系梁1在节点i+3，i+2，i+1，i处的结构损伤前后的挠度值；

Δw(i+3)、Δw(i+2)、Δw(i+1)、Δw(i)分别系梁在i+3，i+2，i+1，i节点损伤前后的挠度差值。

这样，系梁1在相同外荷载作用下，两种情况的挠度差的三阶差分与系梁1剪力之间有明确的关系。而系梁1由端弯矩引起的剪力改变量是常数，不引起剪力突变，所以系梁1剪力突变值与索力改变量在数值上是相等的。所以可以通过这种方式得到两种状态下索力差值也就是索力变化值。

在步骤506中，根据各吊索的索力变化值确定各吊索是否发生了损伤。

在一些实施方式中，根据各吊索的索力变化值确定各吊索是否发生了损伤，包括：

当吊索的索力变化值为负时，即系梁1的剪力在吊索锚固点处从左到右突变值为负时，则所述吊索发生了损伤；

根据所述吊索的索力变化值的大小，确定所述吊索损伤的程度。

示例性地，当吊索的索力变化值为负，意味着该吊索的索力变小，吊索的索力变小时，也即意味着该吊索产生了损伤。

通过吊索索力变小的幅度，也即索力变化值的大小，索力变化值的绝对值越大，可以确定吊索损伤的程度越严重。

本发明实施方式公开了一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其将桥梁分为了两种状态，一种状态为桥梁的第一状态，也即吊索未发生损伤时的状态；另一种为第二状态，也桥梁使用过程中不同于第一状态的在自重作用下的任何状态。第一状态为健康状态，其获取的数据为监测状态做了必要的准备，其所需数据为桥梁在建成时或设计时即必备的数据，故数据较容易获取。

本发明实施方式公开的一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其依靠第一状态挠度值、第二状态挠度值以及桥梁参数计算获得桥梁各吊索的索力变化值，进一步地依据各索力变化值确定各吊索是否发生了损伤，由于第一挠度值、桥梁参数在设计时以及建成通车时进行试验并形成数据记录，故数据容易获取，第二状态挠度值其通过水准仪(或其他监测技术手段)即可检查(或监测)，并且测量精度高，故本发明实施方式吊索损伤识别方法其准确度、可信度高，损伤识别方法简单易行。

在步骤505中，所述桥梁参数还包括：第一索力值；

根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，之后还包括：

根据所述第一索力值、所述索力变化值以及第二公式确定所述第二索力值，所述第二公式为：

其中，

为第j根吊索的第二索力值，F_j ^u为第j根吊索的第一索力值，

为第j根吊索的索力变化值，j＝1,2,…,M，M为系梁锚固点总数量。

示例性地，系梁1由端弯矩引起的剪力是常数，不引起剪力突变，所以系梁1剪力突变值与索力改变量在数值上是相等的。所以可以通过这种方式得到两种状态下系梁1的剪力突变值也就是索力变化值。并将其与初始索力(拉索无损伤时的索力)相加，就得到损伤状态下索力值。

本发明实施方式公开的一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其第二状态作为监测状态，其依靠获取第一状态和第二状态桥梁各节点的挠度值以及第一状态的索力值，即可求得第二状态的索力值，桥梁各锚固点的挠度值通过水准仪接(或其他监测技术手段)可测量，测量方式简单且技术成熟，通过第一状态以及第二状态各锚固点的挠度值计算获得第二状态的索力值，不需要建模计算，计算方法简单，计算工作量少，得到的结果准确可靠。

应理解，上述实施方式中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施方式的实施过程构成任何限定。

以下为本发明的装置实施方式，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施方式。

图6示出了本发明实施方式提供的吊索损伤识别装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施方式相关的部分，详述如下：

如图6所示，吊索损伤识别装置6包括第一数据获取模块61、第二数据获取模块62、第一计算模块63、第二计算模块64和损伤识别模块66。

第一数据获取模块61，用于获取第一挠度值以及第二挠度值，所述第一挠度值为第一状态系梁各节点的挠度值，所述第二挠度值为第二状态系梁各节点的挠度值，所述第一状态为各吊索未发生损伤时的状态，所述第二状态与所述第一状态不同。

第二数据获取模块62，用于获取桥梁参数，所述桥梁参数包括：系梁的弹性模量、系梁横截面惯性矩以及系梁各相邻节点之间的距离值。

第一计算模块63，用于根据所述第二挠度值以及所述第一挠度值确定挠度差值。

第二计算模块64，用于根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，所述索力变化值为第二索力值相对第一索力值的变化值，所述第一索力值为所述第一状态各吊索的索力值，所述第二索力值为所述第二状态各吊索的索力值，所述各吊索为分别与系梁各锚固点连接的吊索。

以及损伤识别模块66，用于根据各吊索的索力变化值确定各吊索是否发生了损伤。

在一种可能的实现方式中，上述吊索损伤识别装置6还包括：

第二索力计算模块65，用于根据所述第一索力值以及所述索力变化值确定所述第二索力值。

图7是本发明实施方式提供的终端的示意图。如图7所示，该实施方式的终端7包括：处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法及基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法实施方式中的步骤，例如图5所示的步骤501至步骤506。或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各装置实施方式中各模块/单元的功能，例如图6所示模块/单元61至66的功能。

示例性的，所述计算机程序72可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器71中，并由所述处理器70执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序72在所述终端7中的执行过程。例如，所述计算机程序72可以被分割成图6所示的模块/单元61至66

所述终端7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端7可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是终端7的示例，并不构成对终端7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器71可以是所述终端7的内部存储单元，例如终端7的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述终端7的外部存储设备，例如所述终端7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述终端7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施方式中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施方式中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施方式中，对各个实施方式的描述都各有侧重，某个实施方式中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施方式的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施方式方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法及基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法实施方式的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其特征在于，包括：

获取第一挠度值以及第二挠度值，所述第一挠度值为第一状态系梁各节点的挠度值，所述第二挠度值为第二状态系梁各节点的挠度值，所述第一状态为各吊索未发生损伤时的状态，所述第二状态与所述第一状态不同；

获取桥梁参数，所述桥梁参数包括：系梁的弹性模量、系梁横截面惯性矩以及系梁各相邻节点之间的距离值；

根据所述第二挠度值以及所述第一挠度值确定挠度差值；

根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，所述索力变化值为第二索力值相对第一索力值的变化值，所述第一索力值为所述第一状态各吊索的索力值，所述第二索力值为所述第二状态各吊索的索力值，所述各吊索为分别与系梁各锚固点连接的吊索；

根据各吊索的索力变化值确定各吊索是否产生了损伤。

2.根据权利要求1所述的基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其特征在于，所述根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，包括：

根据所述挠度差值、所述桥梁参数以及第一公式计算获得各吊索的索力变化值，所述第一公式为：

其中，

为第j根吊索的索力变化值；Δw(i+3)、Δw(i+2)、Δw(i+1)以及Δw(i)分别为系梁第i+3、i+2、i+1以及第i节点的挠度差值，h为系梁第i+3、i+2、i+1以及第i节点各相邻两节点之间距离值的平均值，第j根吊索为与系梁第j锚固点连接的吊索，E是系梁的弹性模量，I是系梁横截面惯性矩，i为不大于N的正整数，M为系梁锚固点总数量，N为系梁除系梁端节点以外的已知系梁挠度的节点总数量，N＝(K+1)M+K，j＝1,2,…,M，i＝(K+1)j，K为正整数。

3.根据权利要求1所述的基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其特征在于，根据各吊索的索力变化值确定各吊索是否产生了损伤，包括：

当吊索的索力变化值为负时，则所述吊索发生了损伤；

根据所述吊索的索力变化值的大小，确定所述吊索损伤的程度。

4.根据权利要求1所述的基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其特征在于，所述桥梁参数还包括：第一索力值；

根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，之后还包括：

根据所述第一索力值、所述索力变化值以及第二公式确定所述第二索力值，所述第二公式为：

其中，

为第j根吊索的第二索力值，F_j ^u为第j根吊索的第一索力值，

为第j根吊索的索力变化值，j＝1,2,…,M，M为系梁锚固点总数量。

5.根据权利要求1所述的基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其特征在于，根据所述第二挠度值以及所述第一挠度值确定挠度差值，所述挠度差值为第二状态系梁各节点挠度值相对于第一状态系梁各节点挠度值的差值，包括：

根据所述第二挠度值、所述第一挠度值以及第三公式确定挠度差值，所述第三公式为：

Δw(i)＝w^d(i)-w^u(i)

其中，w^d(i)为系梁第i节点的第二挠度值，w^u(i)为系梁第i节点的第一挠度值，Δw(i)为系梁第i节点的挠度差值，i＝1,2,…,N，N＝(K+1)M+K，M为系梁锚固点总数量，K为正整数。

6.根据权利要求1所述的基于系梁挠度的拱桥吊索损伤识别方法，其特征在于，获取第一挠度值以及第二挠度值，所述第一挠度值为第一状态系梁各节点的挠度值，所述第二挠度值为第二状态系梁各节点的挠度值，所述第一状态为各吊索未发生损伤时的状态，所述第二状态与所述第一状态不同，包括：

获取第一状态系梁各锚固点的挠度值以及第二状态系梁各锚固点的挠度值；

根据所述第一状态系梁各锚固点的挠度值以及线性插值方法获得第一挠度值；

根据所述第二状态系梁各锚固点的挠度值以及线性插值方法获得第二挠度值。

7.一种吊索损伤识别装置，其特征在于，包括：

第一数据获取模块，用于获取第一挠度值以及第二挠度值，所述第一挠度值为第一状态系梁各节点的挠度值，所述第二挠度值为第二状态系梁各节点的挠度值，所述第一状态为各吊索未发生损伤时的状态，所述第二状态与所述第一状态不同；

第二数据获取模块，用于获取桥梁参数，所述桥梁参数包括：系梁的弹性模量、系梁横截面惯性矩以及系梁各相邻节点之间的距离值；

第一计算模块，用于根据所述第二挠度值以及所述第一挠度值确定挠度差值；

第二计算模块，用于根据所述挠度差值以及所述桥梁参数确定各吊索的索力变化值，所述索力变化值为第二索力值相对第一索力值的变化值，所述第一索力值为所述第一状态各吊索的索力值，所述第二索力值为所述第二状态各吊索的索力值，所述各吊索为分别与系梁各锚固点连接的吊索；以及，

损伤识别模块，用于根据各吊索的索力变化值确定各吊索是否产生了损伤。

8.根据权利要求7所述的吊索损伤识别装置，其特征在于，还包括：

第二索力计算模块，用于根据所述第一索力值以及所述索力变化值确定所述第二索力值。

9.一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

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