[發明專利]一種高鐵大跨斜拉橋無砟軌道疲勞參數智能識別監測方法

有效

• 申請號: 202210019872.7
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114036808B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 高軍;毛偉琦;林曉;彭旭民;李俊;鐘繼衛;薛惠玲;王波;張遠征;王翔;紀常永;李力;王正一;高天;錢康;李云友;高宇馨;李鴻猷;王更峰;嚴晗
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋科學研究院有限公司;中鐵大橋局集團有限公司;武九鐵路客運專線湖北有限責任公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06Q10/00;G06Q50/08;G06Q50/26;G06F119/04;G06F119/02
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 王玉璇

本發明公開了一種高鐵大跨斜拉橋無砟軌道疲勞參數智能識別監測方法，包括建立高鐵大跨斜拉橋無砟軌道的有限元標準模型；實時獲取高鐵大跨斜拉橋無砟軌道多個關鍵點的傳感器監測數據，并基于有限元標準模型求解得到高鐵大跨斜拉橋無砟軌道的疲勞狀態模型；根據疲勞狀態模型解算高鐵大跨斜拉橋無砟軌道形變的撓曲線函數，進而計算得到撓曲線的中心曲率；獲取高鐵大跨斜拉橋的多個振動觀測數據，分別計算振動觀測數據與中心曲率的綜合關聯系數；基于綜合關聯系數利用卡爾曼濾波法對疲勞狀態模型進行濾波，得到高鐵大跨斜拉橋無砟軌道的疲勞參數模型。本發明通過獲取關鍵點的傳感器監測數據，構建疲勞狀態模型，并進行模型優化。

技術領域

本發明涉及斜拉橋無砟軌道安全技術領域，特別涉及一種高鐵大跨斜拉橋無砟軌道疲勞參數智能識別監測方法。

背景技術

隨著社會經濟建設的迅猛發展，以及土木工程理論與技術的不斷成熟，交通基礎設施的建設日新月異，橋梁作為跨越障礙的主要結構，各類橋型如雨后春筍般層出不窮，斜拉橋作為其中一類因其跨越能力大而備受關注與重視，并得到廣泛的應用。

鑒于大跨橋梁結構體系相對柔軟，目前在主跨超過200米的高速鐵路橋上，往往采用有砟軌道，但由于有砟軌道易產生不均勻的沉降，道橋的穩定性比較差，行車時會出現道砟飛散，維修頻率較高，且由于區段內軌道形式不統一，導致軌道養護困難，線路剛度過渡不均，影響列車安全平穩運行。無砟軌道取消了道砟，采用更多耐久性小，變形小的材料，軌道的穩定性更好，維修工作相對減少，行車安全次年會更高，因此在大跨橋上鋪設無砟軌道是進一步提高線路質量、減少養護維修工作量的有效途徑，成為了目前高速鐵路軌道結構的主流，但無砟軌道對路基沉降、噪聲處理和維修的要求更高，造價也更高，這就要求對于大跨斜拉橋無砟軌道結構耐久性和疲勞損傷情況做出更為精準的監測。

發明內容

本發明提供了一種高鐵大跨斜拉橋無砟軌道疲勞參數智能識別監測方法，通過建立高鐵大跨斜拉橋無砟軌道有限元標準模型，實時獲取多個關鍵點的傳感器監測數據對有限元標準模型求解得到疲勞狀態模型，并利用獲取的振動觀測數據對疲勞狀態模型進行優化得到疲勞參數模型，用于高鐵大跨斜拉橋無砟軌道疲勞參數的智能識別和監測數據，為后續高鐵大跨斜拉橋無砟軌道損傷情況預判和維修預警提供精確的數據信息。

本發明的技術方案為：

一種高鐵大跨斜拉橋無砟軌道疲勞參數智能識別監測方法，包括：

步驟一、建立高鐵大跨斜拉橋無砟軌道的有限元標準模型；

步驟二、實時獲取高鐵大跨斜拉橋無砟軌道多個關鍵點的傳感器監測數據，并基于有限元標準模型求解得到高鐵大跨斜拉橋無砟軌道的疲勞狀態模型；

步驟三、根據疲勞狀態模型解算高鐵大跨斜拉橋無砟軌道形變的撓曲線函數，進而計算得到撓曲線的中心曲率；

步驟四、獲取高鐵大跨斜拉橋的多個振動觀測數據，分別計算振動觀測數據與中心曲率的綜合關聯系數；

步驟五、基于綜合關聯系數利用卡爾曼濾波法對疲勞狀態模型進行濾波，得到高鐵大跨斜拉橋無砟軌道的疲勞參數模型。

優選的是，步驟一包括：

自定義多個關鍵控制點，關鍵控制點包括橋梁端點、跨中、橋塔頂端、道床板和結構層；

根據多個關鍵控制點建立實驗模型并根據實驗模型建立高鐵大跨斜拉橋無砟軌道的有限元標準模型。

優選的是，步驟二包括：

將傳感器監測數據進行同質融合得到傳感器狀態數據；

將傳感器狀態數據作為有限元標準模型的荷載邊界得到疲勞狀態模型。

優選的是，傳感器監測數據包括應力應變、水平形變值、豎直沉降值。

優選的是，同質融合包括：