[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

本發明公開了考慮多因素的公軌兩用懸索橋吊索疲勞智能化預測方法，屬于橋梁技術領域，包括以下步驟：基于實測交通流量確定疲勞標準車模型；模擬多種荷載對吊索的作用；懸索橋吊索疲勞損傷分析；選擇模型預測公路車流量；基于車流預測的懸索橋吊索剩余壽命評估。本發明方法考慮了超大型預制構件運輸車對懸索橋吊索疲勞損傷的影響，疲勞損傷分析結果會更加可靠；考慮風荷載、車輛荷載和軌道荷載同時作用以及多車道效應、雙軌道效應和荷載作用順序等多因素影響來評估橋梁疲勞損傷，分析方式更貼合實際情況，預測結果更加精準。對軌道疲勞標準車選取，風荷載作用以及車軌同時作用時都是以最不利的情況進行考慮，得到的結果更加安全。

技術領域

本發明涉及橋梁技術領域，尤其涉及考慮多因素的公軌兩用懸索橋吊索疲勞智能化預測方法。

背景技術

隨著橋梁建造技術的發展，目前越來越多的公軌兩用橋投入使用，已有的公軌兩用懸索橋公軌交通分開，一般是上層公路下層軌道，未出現下層同時存在公路交通和軌道交通的形式。該方法在進行公軌兩用懸索橋的吊索疲勞分析時，考慮了U公路-D輕軌、U公路-D(公路+輕軌)兩種不同類別的公軌兩用懸索橋，其中U,D分別代表上層和下層。

對于成橋運營來說，懸索橋吊索部位的疲勞問題不可避免。雖然懸索橋吊索平行鋼絲的強度不斷提高，但這會導致鋼絲的延性變差，脆性增加，抗疲勞性能變差，易發生疲勞斷裂等問題。

市區內公軌兩用懸索橋的運營需求大，而且交通流量不斷增加，車輛和軌道等活載對吊索中平行鋼絲的不良影響日益增加，因此懸索橋吊索的疲勞問題應得到足夠的重視。

已有研究中，很少有同時考慮風荷載、車輛和軌道多種因素同時作用對橋梁疲勞的影響。隨著公軌兩用懸索橋跨度增加，橋梁剛度降低，柔性增大，對外界激勵更加敏感，因此需要考慮高頻率作用的外界激勵同時作用在橋梁上對疲勞性能的影響。對多因素作用下的懸索橋吊索疲勞分析能夠得到更符合工程實際的疲勞預測模型，保證橋梁運營安全，并為橋梁關鍵部位的監測和養護提供參考依據，具有實際的工程意義。

現有的大部分技術都是利用當前交通流量對未來交通流量進行一次性預測。但是這種預測具有一定的時效性，不能達到根據實際情況更新，實時聯動的效果。本發明中提出了利用卷積神經網絡模型對未來的車流進行預測，并通過不斷累積的數據庫對模型進行及時優化，實現動態預測的效果。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了考慮多因素的公軌兩用懸索橋吊索疲勞智能化預測方法，通過懸索橋吊索在車荷載、軌道荷載以及風荷載共同作用下的響應數據，實現對懸索橋吊索的疲勞損傷評估，并比選出最優的卷積神經網絡模型獲取未來車流信息，預測吊索的剩余疲勞壽命。

本發明采用的技術方案是：

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。

進一步地，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(根據橋梁設計車型種類，按照車輛特征將其分為轎車、小客車、大客車、小貨車、中貨車、大貨車等六種類型)；