[發(fā)明專利]基于不同時段隨機車流的雙層懸索橋疲勞性能評估方法

有效

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• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107480353B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設計）人: 劉沐宇;鄧曉光;高宗余;張強;盧志芳;韓征
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

1.一種基于不同時段隨機車流的雙層懸索橋疲勞性能評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)確定雙層懸索橋不同時段各個車道上隨機車流參數；所述車流參數包括：上下層白天和夜間各車道上的日交通量、車型、各車型數量占總交通量的比例、各車型平均車重及車重標準差和平均車距及車距標準差；

2)獲得雙層懸索橋不同時段各個車道上隨機車流；具體如下：

2.1)采用Monte-Carlo方法，運用MATLAB軟件，根據車型比例參數，采用均勻分布隨機數產生相應的車型編號：

2.2)根據各車型相對應的車重參數，采用對數正態(tài)分布隨機數得到隨機車重值：

2.3)根據車距參數，采用對數正態(tài)分布隨機數得到前后車間距：

3)獲得隨機車流下雙層懸索橋關鍵構件的應力歷程；具體如下：

建立橋梁整體有限元模型，采用標準疲勞車進行雙層慢車道移動荷載分析，獲得橋梁各構件標準疲勞車作用下的應力歷程，通過比較應力值，即應力歷程中的最大應力和最小應力差值，確定橋梁關鍵構件及其應力影響線；將步驟2)中獲得的隨機車流作為疲勞荷載作用在各個車道上，通過關鍵構件應力影響線加載，獲得雙層懸索橋關鍵構件在不同時段內隨機車流作用下的應力歷程；

4)基于Miner等效損傷累計理論，獲得隨機車流下雙層懸索橋關鍵構件的200萬次等效疲勞應力幅，與規(guī)范中對應的材料或構造細節(jié)的200萬次疲勞破壞應力幅對比，判定疲勞性能是否滿足要求。

2.根據權利要求1所述的雙層懸索橋疲勞性能評估方法，所述步驟1)中各車流參數的確定方法如下：

上下層白天和夜間各車道上的日交通量，假定橋梁日交通量為A輛/日，按照英國規(guī)范BS5400中慢車道和鄰車道的車流量比例，上、下層的通行車流比例，以及橋梁的白天：5:00-19:00，與夜間：19:00-5:00，的通行車流比例，確定雙層懸索橋上下層白天和夜間各車道上的交通量：A_上白慢、A_上白臨、A_上晚慢、A_上晚臨、A_下白慢、A_下白臨、A_下晚慢、A_下晚臨；

車型、各車型數量占總交通量的比例、各車型平均車重及車重標準差和平均車距及車距標準差；

車型，將車型分為：出租車CZ、小客車XK、大客車DK、小貨車XH和大貨車DH五類；

各車型數量占總交通量的比例，根據交通量實際情況，獲得各車型數量占總交通量的比例：B_CZ、B_XK、B_DK、B_XH、和B_DH；

各車型平均車重及車重標準差，根據交通量實際情況，獲得各車型的平均車重W_CZ、W_XK、W_DK、W_XH、和W_DH，和車重標準差W_V-CZ、W_V-XK、W_V-DK、W_V-XH、和W_V-DH；

平均車距及車距標準差，假定白天和晚上所有車輛都分別以V_白m/s和V_晚m/s的速度勻速前進，那么雙層懸索橋白天和夜間各車道上的平局車距分別是：3600×V_白/A_上白慢/12、3600×V_白/A_上白臨/12、3600×V_晚/A_上晚慢/12、3600×V_晚/A_上臨慢/12、3600×V_白/A_下白慢/12、3600×V_白/A_下白臨/12、3600×V_晚/A_下晚慢/12、和3600×V_晚/A_下臨慢/12，而假定車距的標準差分別為：H_V-上白慢、H_V-上白臨、H_V-上晚慢、H_V-上晚臨、H_V-下白慢、H_V-下白臨、H_V-下晚慢和H_V-下晚臨。

3.根據權利要求1所述的雙層懸索橋疲勞性能評估方法，所述步驟4)具體包括以下步驟：通過雨流計數法分析橋梁關鍵構件的應力歷程，獲得一組應力幅及對應的作用次數，并基于Miner等效損傷累計理論，計算獲得基于不同時段隨機車流的雙層懸索橋關鍵構件200萬次等效疲勞應力幅，并與規(guī)范中對應的材料或構造細節(jié)的200萬次疲勞破壞應力幅對比，若前者小，則疲勞性能滿足要求，否則不滿足。