[發明專利]考慮多因素的公軌兩用懸索橋吊索疲勞智能化預測方法

在審

• 申請號: 202210570358.2
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114943108A
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 劉冒佚;姚剛;都宏波;楊陽;郝朝;孫文童;門武磊;馬鑫龍;吳林峻;陳宇霄
• 申請（專利權）人: 重慶城投基礎設施建設有限公司;重慶大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06N3/04;G06N3/06;G06N3/08;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 合肥云道爾知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34230
• 代理人: 常雅雅

1.考慮多因素的公軌兩用懸索橋吊索疲勞智能化預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：基于實測交通流量確定疲勞標準車模型；

步驟2：模擬多種荷載對吊索的作用；

步驟3：懸索橋吊索疲勞損傷分析；

步驟4：選擇模型預測公路車流量；

步驟5：基于車流預測的懸索橋吊索剩余壽命評估。

2.根據權利要求1所述的考慮多因素的公軌兩用懸索橋吊索疲勞智能化預測方法，其特征在于，步驟1所述的基于實測交通流量確定疲勞標準車模型，具體步驟為：

(1.1)在橋梁上安裝多個智能攝像頭，采集車輛實時圖像，并將圖像以幀為單位儲存在系統中；利用計算機視覺技術采用基于R-FCN的車輛識別網絡監測車流信息并識別車輛類型，車輛類型分為轎車、小客車、大客車、小貨車、中貨車、大貨車六種類型；

(1.2)由(1.1)可獲得各種車型的車流量并按照設計標準選取各類型車輛的標準軸重；

(1.3)按照疲勞損傷等效原理，以考慮車流總軸重等效的方式計算公路疲勞標準車荷載；

a_i(i＝1,2,…,7)依次代表大型預制構件運輸車、大貨車、大客車、中貨車、小貨車、小客車和轎車的車流量占比；由計算總軸重前10％的車輛種類數n，且n為滿足條件的最大整數值；然后對a_i進行重新取值得到a'_i，當i＜n時，a'_i取其對應車型的車流量占比，當i＝n時，令當i＞n時，取a'_i＝0；

公路疲勞標準車等效軸重計算公式如下：

其中，W_e為等效軸重；m_i(i＝1,2,…,7)依次代表大型預制構件運輸車、大貨車、大客車、中貨車、小貨車、小客車和轎車的標準軸重；

(1.4)確定軌道交通列車通行次數和軌道疲勞標準車形式，根據監測得到的當日最大軸重作為軌道車載，建立軌道疲勞標準車模型。

3.根據權利要求2所述的考慮多因素的公軌兩用懸索橋吊索疲勞智能化預測方法，其特征在于，步驟2所述的模擬多種荷載對吊索的作用，具體步驟為：

(2.1)利用觀測塔上得到的當日風荷載數據，計算得到當日的風功率譜密度函數，并進行風速模擬；得到懸索橋吊索各點軸力隨時間的變化趨勢，獲得最不利時間點下的軸力狀態；

(2.2)使用ANSYS軟件提取各車道和軌道上布置單位移動荷載時的軸力影響線；在(2.1)中的最不利條件下，使用(1.3)和(1.4)中得到的疲勞標準車按影響線加載，從而得到考慮風荷載作用下各車道和軌道下的吊索軸力時程曲線；利用雨流計數法求得懸索橋各吊索的軸力頻值譜，從而獲取考慮風荷載作用下各車道和軌道加載一次的軸力疲勞幅和軸力循環次數，后續軌道作用選取軸力幅值最大的軌道進行計算；

(2.3)根據當日軌道通行時橋面上正在通行的能引起吊索疲勞損傷的車輛數量，計算出當日能引起車輛和軌道共同作用的概率；計算公式如下：

ω＝10q/Q (2)

其中，ω為當日車輛和軌道共同作用的概率；q為軌道通行時當日能引起橋梁疲勞損傷的車次；Q為當日車流量；

將軌道通行時能引起疲勞損傷的車流全部視為在最不利公路車道上通行并與軌道共同作用；

(2.4)首先將前面的軸力變化轉化為相應的應力變化，考慮車軌同時作用時，應該調整車荷載和軌道荷載作用下兩個損傷的和作為其總損傷；將0.1Qω的車流量作為車軌同時作用的加載次數，使用調整系數修正公路和軌道的組合荷載，并通過雨流計數法得到車軌共同作用下的疲勞應力幅；將0.1Q(1-ω)的車流量按各車道能引起疲勞損傷車輛的比例重新分配，得到各個公路車道在考慮風荷載作用下的疲勞標準車車加載次數。