申请/专利权人：江苏科技大学

申请日：2023-10-23

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN117332491B

主分类号：G06F30/13

分类号：G06F30/13;G06F30/23;G06F111/08;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2024.01.19#实质审查的生效;2024.01.02#公开

摘要：本发明公开了一种随机车流加载下基于精确时程积分的车桥耦合线性计算方法；属于结构动力仿真领域，操作步骤：根据桥梁实际运营通车情况确定各类车辆的标准车辆荷载模型及参数；计算进入桥梁上下游方向不同车辆模型的占比；拟合车重的概率密度分布、不同类型车辆所选车道的概率密度分布及车间距概率密度分布；基于蒙特卡洛抽样方法，在固定时间内对各类车辆模型进行随机抽样，获得不同工况下的随机车辆样本；计算车辆荷载值、车辆动力响应数据及结构动力响应数据。本发明准确地估算车辆荷载作用下桥梁结构的动力响应情况，包括桥梁受动力荷载、动变形和动应力等动力响应特征；为车辆荷载作用下桥梁结构的服役性能预测及安全状态评估提供技术支撑。

主权项：1.随机车流加载下基于精确时程积分的车桥耦合线性计算方法，其特征在于，其操作步骤如下：1：统计实测车流的车型数据，并进行车型分类；2：根据实际车辆的轮轴数量分别确定各类车辆模型的自由度及模型参数；3：根据实际车流统计数据，计算随机车流加载工况，在固定时间内对各类车辆模型进行随机抽样，获得随机车流荷载样本；其操作步骤如下：3.1：根据车型分类，拟合不同类型车重的概率分布函数，并基于各车型的车辆密度函数，随机抽样得到车重样本；其中，车重的总体概率密度函数为： 式中，pi为i型车辆所占比例，且p1+...+pi+...+pm＝1；为标准正态分布概率密度函数；μi为第i型车辆车重的平均值；σi为第i型车辆车重的标准差；3.2：基于监测长时间的桥梁实际车流状况，统计桥梁每日24小时的车流数量的变化规律，筛选典型车流工况时段，并确定加载时长；再根据典型车流时段的车流密度、各型车辆占比以及加载时长，计算车流加载工况不同类型车辆的数量；3.3：以ni作为车流工况的i型车辆数量，以为i型车辆出现在上游入口的概率，以为i型车辆出现在下游入口的概率，以为i型车辆数量平均值的估计，以为i型车辆数量标准差的估计，采用蒙特卡洛方法对服从正态分布的不同车型进入上下游入口的车辆进行随机抽样；其中，3.4：以ni作为车流工况的i型车辆数量，以pij为i型车辆选择j车道的概率，以为i型车辆选择j车道数量的平均值，以为i型车辆选择j车道数量的标准差，采用蒙特卡洛方法对服从正态分布的不同车型所选车道进行随机抽样；3.5：采用蒙特卡洛方法对服从对数正态分布的公路桥梁车流车间距进行随机抽样；其中，对数正态分布的概率密度函数为： 其分布参数μ,σ的估计可表达为： 式中，和分别为车流的车间距样本的平均值与标准差；ni,Si分别为第i天所有车流中车辆车间距的数量、平均值和标准差；D为车流样本数据的天数；N为车间距的数量总和；4：分别建立桥梁模型矩阵、车辆模型矩阵、车桥耦合模型矩阵以及路面不平整度向量，并组合车桥耦合系统的整体质量、刚度、阻尼矩阵；其具体操作是：首先，建立桥梁有限元模型，通过结构模态分析分别提取结构的模态质量矩阵mr，并依据和分别计算模态刚度矩阵kr和模态阻尼矩阵cr；其中，ωr为结构第r阶模态的频率；α和β分别为Rayleigh阻尼的质量系数与刚度系数；然后，计算并按工况车队的顺序组合各车辆模型的质量、刚度和阻尼矩阵；接着，基于功率谱密度函数及实际道路的分级指数预测车桥耦合系统中的桥梁路面不平整度；最后，根据相对位移协调关系对桥梁模型、工况车流的车辆模型及路面不平整度系数进行组合，得到整体的结构动力平衡方程；5：建立车桥耦合系统动力平衡方程，并采用精确时程积分方法，计算车辆荷载值、车辆动力响应数据以及结构动力响应时程数据。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 江苏科技大学 随机车流加载下基于精确时程积分的车桥耦合线性计算方法

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