[發(fā)明專利]計(jì)算公路橋梁阻尼器響應(yīng)的車輛動力自動加載方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510733458.2
• 申請日: 2015-11-02
• 公開（公告）號: CN105260562B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐恭義;黃燕慶;阮懷圣;張燕飛;王巍;何友娣;霍學(xué)晉;胡輝躍;徐力;胡文軍;龔俊;張建強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務(wù)所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛(wèi)東

1.一種計(jì)算公路橋梁阻尼器響應(yīng)的車輛動力自動加載方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、采用集中力荷載方式，替代現(xiàn)行《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D60-2004版本中公路1級采用的均布荷載方式，該集中力荷載方式的數(shù)據(jù)為：單個車輛荷載重為200kN，車輛的前軸P1＝70kN，后軸P2＝130kN；車輛的前后輪距D1＝4m，前后車距D2≥15m；

B、將集中力荷載方式的數(shù)據(jù)輸入有限元軟件，基于靜力影響線分析的動態(tài)規(guī)劃法原理，實(shí)現(xiàn)最不利車輛靜態(tài)編組：利用有限元軟件，計(jì)算得到最不利車輛靜態(tài)編組，將該靜態(tài)編組作為整個車隊(duì)中各部分車隊(duì)的長度L_i(i＝1...n)、各部分車隊(duì)之間的車軸間距D_maxi(i＝1...n)的初始計(jì)算值，其中，i、n均為正整數(shù)，“最不利”是指使結(jié)構(gòu)的位移或內(nèi)力響應(yīng)達(dá)到最大值；

然后通過正、負(fù)編組交替運(yùn)行的方式，實(shí)現(xiàn)最不利車輛動態(tài)編組：根據(jù)影響線的形狀確定兩個車輛靜態(tài)編組，分別加載于影響線的正號區(qū)域和負(fù)號區(qū)域，并分別記為“正號編組”和“負(fù)號編組”；找到“正號編組”和“負(fù)號編組”的最不利位置，并選擇兩個車輛靜態(tài)編組中距離起點(diǎn)最近的編組上橋運(yùn)行至最不利位置時，然后讓另一車輛編組繼續(xù)運(yùn)行到車輛出橋，這種方式即為最不利車輛動態(tài)編組；

此時車輛集中力荷載還是大小不變、且與時間無關(guān)的靜力形式；

C、利用微軟基礎(chǔ)類分析MFC編制車輛荷載轉(zhuǎn)化分析程序VLTAP，VLTAP程序利用有限元軟件自帶的Midas Civil軟件的文本編輯MCT命令流窗口，依據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息和車隊(duì)車輛編組信息，自動形成“非對稱三角形脈沖時程荷載函數(shù)”和“節(jié)點(diǎn)動力荷載加載”的命令流數(shù)據(jù)，然后，利用有限元軟件的導(dǎo)入命令，VLTAP程序自動完成“靜力向動力轉(zhuǎn)化”的計(jì)算過程，實(shí)現(xiàn)車輛荷載從靜力向動力形式的轉(zhuǎn)化；

D、利用有限元軟件的麥克斯韋模型，來模擬公路橋梁阻尼器的力學(xué)行為；并利用有限元軟件的非線性分析功能，實(shí)現(xiàn)公路橋梁阻尼器響應(yīng)的非線性動力計(jì)算。

2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算公路橋梁阻尼器響應(yīng)的車輛動力自動加載方法，其特征在于：步驟C中，所述VLTAP程序自動完成“靜力向動力轉(zhuǎn)化”的計(jì)算過程如下：

車輛的車輪集中力荷載在單元節(jié)點(diǎn)作用時，其本身是一個瞬間作用后隨即消失的一種沖擊荷載，忽略汽車本身的彈簧剛度與阻尼大小，將其近似模擬成最大值為車輪軸重、且隨時間變化的非對稱三角形脈沖荷載，非對稱三角形脈沖荷載峰值點(diǎn)對應(yīng)的時間為t₁，非對稱三角形脈沖荷載結(jié)束點(diǎn)對應(yīng)的時間為t₂，假設(shè)車輛勻速過橋，車輛的行駛速度為v，車輛行駛到第i個單元的單元長度為S_i，車輛行駛到第i+1個單元的單元長度為S_i+1，時間t₁、t₂由車輛的行駛速度v和模型單元長度來決定，t₁＝S_i/v，t₂＝S_i/v+S_i+1/v，車隊(duì)車輛編組中的相同軸重荷載均對應(yīng)一組非對稱的三角形脈沖荷載；

VLTAP程序自動計(jì)算每個車輪到達(dá)單元每個節(jié)點(diǎn)的時刻：

根據(jù)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)來計(jì)算第i單元的單元長度S_i、第i+1單元的單元長度S_i+1：S_i＝x_i+1-x_i，x_i、x_i+1分別是第i單元的左節(jié)點(diǎn)、右節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；

計(jì)算車隊(duì)中第1個車輪到達(dá)第i單元左節(jié)點(diǎn)的時刻t_1i：

N為單元總數(shù)，將時間初始參數(shù)t₀、長度初始參數(shù)S₀均設(shè)置為零：t₀＝0,S₀＝0；

計(jì)算車隊(duì)中第n個車輪到達(dá)第i單元左節(jié)點(diǎn)的時刻t_ni：

其中，D_i為第i車輛的前后車軸距大小；

計(jì)算車輛過橋總時間t_總：t_總＝(L_橋梁+L_車隊(duì)-d_l)/v，其中，L_橋梁為橋梁總長，L_車隊(duì)為車隊(duì)總長，d_l為剩余距離，滿足下式：MOD為取余函數(shù)；

計(jì)算大跨度橋梁的縱向多車道加載的荷載折減系數(shù)η：

η＝η₁×η₂×η₃×m₀，其中，η₁為縱向折減系數(shù)，η₂為橫向偏載系數(shù)，m₀為車道總數(shù)，η₃為多車道折減系數(shù)；

最終實(shí)現(xiàn)車輛荷載從靜力向動力形式的轉(zhuǎn)化。