[发明专利]一种预应力空间结构张力体系的内力测量方法

权利要求书

1.一种预应力空间结构张力体系的内力测量方法，其特征在于，步骤如下：

S1：建立预应力空间结构的有限元模型，确定预张力体系节点数据库、单元数据库及边界条件数据库的编码原则和数据格式，形成表征预张力体系形状、拓扑及边界信息的预张力体系数据库G_E，调用所述预张力体系数据库G_E并组集形成预张力体系的平衡矩阵A_E ，所述平衡矩阵A_E的规格为(3j-c)×b，其中，j、c和3j-c分别为预张力体系的节点数、约束数和自由度数，b为预张力体系的张力单元数，对所述平衡矩阵A_E进行奇异值分解，得到所述平衡矩阵A_E的正奇异值数r，根据所述平衡矩阵A_E的正奇异值数r确定局部待监测预张力单元的数量，所述局部待监测预张力单元的数量s=b-r；

S2：确定局部待监测预张力单元的位置，对所述预应力空间结构在自重和预应力作用下的平衡状态进行求解，提取所述预应力空间结构预张力体系的内力值t_E(b×1)，b为预张力体系的张力单元数，选取内力值较大的所述预张力单元作为内力测量的对象，对预张力体系的内力值t_E由大到小进行排序，确定前s个预张力单元为局部的内力监测对象，所述s个预张力单元的编号构成实测预张力单元编号列向量L(s×1)；

S3：在步骤S2确定的局部待监测预张力单元上布设索力传感器，测量局部预张力单元的真实内力值；

S4：对所述预应力空间结构形状进行测量，更新得到新的预张力体系数据库G₀；

S5：求解所述预应力空间结构的整体预张力，根据步骤S4得到的新的预张力体系数据库G₀组集实际预张力体系的平衡矩阵A₀，对所述平衡矩阵A₀进行奇异值分解得到预张力体系的真实自应力模态，借助步骤S3测得的局部预张力单元的真实内力值求解预张力体系的自应力模态组合系数，最后得出整个预张力体系的内力值，整个预张力体系的内力值的计算步骤如下：

S501：调用新的预张力体系数据库G₀，形成实际预张力体系的平衡矩阵A₀，重新对所述平衡矩阵A₀进行奇异值分解，得出公式一：

（公式一）

式中，正奇异值数r=rank(A₀)=rank(A_E)，m为预张力体系的独立机构位移数，s为预张力体系的超静定数,且满足关系m+r=3j-c和s+r=b,U、∑及W分别为平衡矩阵A₀的左奇异矩阵、奇异矩阵和右奇异矩阵，U_r和U_m分别为U的前r列向量和后m列向量构成的子矩阵，W_r和W_s分别为W的前r列向量和后s列向量构成的子矩阵；

S502：根据公式二计算预张力自应力模态的组合系数，

（公式二）

式中，为W_s的子矩阵，为预张力单元的实测内力；

S503：根据公式三计算得出预张力体系的内力，

（公式三）。