[發明專利]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

• 申請號: 201710632307.7
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107480353B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（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

本發明公開了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，主要包括以下步驟：確定雙層懸索橋不同時段各個車道上隨機車流參數，采用Monte?Carlo方法考慮雙層懸索橋不同時段各個車道上車輛類型、車距和車重等參數的隨機性，運用MATLAB軟件編制程序模擬獲得不同時段各個車道的隨機車流；建立橋梁整體有限元模型，將隨機車流作為疲勞荷載，進行影響線移動加載，獲得雙層懸索橋關鍵構件的應力歷程；通過雨流計數法分析橋梁關鍵構件的應力歷程，獲得其應力譜；根據等效損傷累計理論，評估雙層懸索橋疲勞性能。本方法考慮了雙層懸索橋各個車道車流荷載在不同時段的差異性，使得關鍵構件的疲勞荷載譜更為準確，疲勞評估更為可靠。

技術領域

本發明涉及交通運輸業橋涵工程技術，尤其涉及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。

背景技術

雙層懸索橋交通繁重，巨大的車輛荷載反復作用會導致結構產生疲勞損傷，嚴重影響橋梁安全性和耐久性。由于車輛的種類、軸距和軸重等參數各不相同，國內外學者主要通過制定標準疲勞車輛模型來等效處理各種車輛荷載引起的疲勞效應。然而在橋梁實際運營階段，車輛荷載是隨著時間不斷變化的，橋梁構件的受力狀況必然十分復雜，采用標準疲勞車輛模型無法真實反映實際交通荷載狀況。

隨機車流方法考慮了實際車輛車型、車重、車距及日交通量等車輛荷載特征，可應用于橋梁結構應力譜計算和疲勞性能評估中。但雙層懸索橋上下層不同時段交通流所引起的結構疲勞損傷程度差異較大，目前針對隨機車流的模擬并沒有考慮不同時段交通情況的變化，這將影響疲勞評估的可靠性。因此有必要提出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，使得雙層懸索橋的疲勞荷載譜更為準確，疲勞評估更為可靠。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供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。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：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，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(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，與規范中對應的材料或構造細節的200萬次疲勞破壞應力幅對比，判定疲勞性能是否滿足要求。

按上述方案，所述步驟1)中各車流參數的確定方法如下：