CN111985084B - 基于有限变量的桥梁力学实时分析方法 - Google Patents

基于有限变量的桥梁力学实时分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111985084B
CN111985084B CN202010720786.XA CN202010720786A CN111985084B CN 111985084 B CN111985084 B CN 111985084B CN 202010720786 A CN202010720786 A CN 202010720786A CN 111985084 B CN111985084 B CN 111985084B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bridge
unit
load
node
effect
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010720786.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111985084A (zh
Inventor
史国刚
元宇
姚宇
周海川
韩新
朱辉阳
周强
徐业庄
刘震豪
李正
高波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Highway Development Center Of Jiangsu Provincial Department Of Transportation
China Design Group Co Ltd
Original Assignee
Highway Development Center Of Jiangsu Provincial Department Of Transportation
China Design Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Highway Development Center Of Jiangsu Provincial Department Of Transportation, China Design Group Co Ltd filed Critical Highway Development Center Of Jiangsu Provincial Department Of Transportation
Priority to CN202010720786.XA priority Critical patent/CN111985084B/zh
Publication of CN111985084A publication Critical patent/CN111985084A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111985084B publication Critical patent/CN111985084B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于有限变量的桥梁力学实时分析方法。该方法是基于桥梁在设计完成后，影响桥梁受力的可变参数为不变荷载、汽车荷载、强迫位移以及温度梯度等变量，通过研究各变量的特性，分别为不同变量设计数据表，形成数据库，如汽车荷载变量下，建立桥梁的影响面，并将影响面的数值存储在表格中，当车辆荷载发生变化时，通过单位载荷作用下的影响面分析出现有荷载作用下的桥梁效应，逐一分析出当前不同载荷下的效应值，最后通过效应叠加原理，计算得到桥梁的力学效应。本发明能够实时分析桥梁的力学效应，避免了在施工和养护阶段无法及时得到桥梁实时效应而无法对桥梁结构安全进行评估。

Description

基于有限变量的桥梁力学实时分析方法
技术领域
本发明属于桥梁结构分析领域，特别涉及一种基于有限变量的桥梁力学实时分析方法。
背景技术
目前桥梁的力学分析只是针对特定的场景下才做计算，如施工期的临时附属结构安全、运营期特载验算等，对于日常的桥梁工况，一般不做计算，而在日常的桥梁养护过程中，特别是大桥，需要对其结构安全进行快速地分析，及时对比监测实际数据与数值计算的理论数据的差异及变化趋势，从而快速掌握桥梁力学状况，为施工和养护等阶段服务。
现有技术中存在的技术问题有：
1)桥梁设计阶段的力学信息只是为了保障结构安全设计的一种验算，验算的结果无法在施工、养护阶段利用，直观地利用设计阶段的数据，造成施工、养护阶段无法实时地分析出桥梁的力学效应。
2)施工、养护阶段桥梁的结构安全只能通过裂缝、位移等表象指标来判定桥梁某时的状态，特别是在养护阶段，在某一特殊时刻，需要判定当前桥梁受到的载荷下的效应，但由于没有现成的计算模型，无法直观了解桥梁受力状态。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种桥梁力学实时分析方法，实现对桥梁结构的实时分析，快速掌握桥梁力学状况，提高决策速度，为施工和养护等阶段服务。
实现本发明目的的技术解决方案为：基于有限变量的桥梁力学实时分析方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，确定桥梁在施工和运营过程中的变量，按照载荷的类型，变量分为不变荷载、汽车荷载、强迫位移以及温度梯度；
步骤2，建立各类载荷作用下的桥梁效应值计算数据库；
步骤3，结合所述变量的输入载荷以及桥梁效应值计算数据库，计算桥梁各单元、各节点的效应值，由此获得整个桥梁的效应值分布。
进一步地，步骤2中建立各类载荷作用下的桥梁效应值计算数据库，具体包括：
建立工况数据表，该表的要素包括不同工况的工况ID和工况名；
建立单元节点数据表，该表的要素包括单元ID、节点ID、节点坐标(X,Y,Z)以及属性构件ID；
基于所述工况数据表、单元节点数据表，建立各类载荷的效应值计算通用数据表，每个表中的要素均包括桥梁的所有工况ID、单元ID、节点ID、属性构件ID，以及单位载荷下各要素组合对应的效应值；各类载荷的效应值计算通用数据表区别在于：
(1)汽车荷载对应的计算通用数据表中的要素还包括汽车荷载作用在桥梁的位置，具体包括：作用梁号、作用单元ID和作用节点ID；
(2)温度梯度对应的计算通用数据表中的要素还包括：桥面铺装顶温度的预设极值T1，混凝土结构顶温度的预设极值T2；
(3)强迫位移对应的计算通用数据表中的要素还包括：支点ID。
进一步地，步骤3所述结合所述变量的输入载荷以及桥梁效应值计算数据库，计算桥梁各单元、各节点的效应值，所用公式为：
C＝A1+A2+A3+B
式中，C表示桥梁某单元/节点处的效应值，A1、A2、A3、B分别表示汽车荷载、温度梯度、强迫位移以及不变荷载作用下该单元/节点的效应值；
这里，B的值通过所述数据库查表直接获取。
进一步地，所述A1的计算包括以下几种情况：
(1)汽车载荷作用力处于节点时：
A1＝A1i·Fi
式中，Fi为第i个汽车荷载，A1i为Fi所对应节点的单位载荷下的某一效应值，该值通过所述数据库查表获得；由该公式求取该节点对应的所有效应的效应值；
(2)汽车载荷作用力处于非节点，但处于单元上时：
将汽车载荷作用力分解到与单元直接相连的两个节点上；
按照上述(1)中的方式分别求解两个节点各自的效应值；
将两个节点的效应值一一对应相加，获得该单元对应的所有效应的效应值；
(3)汽车载荷作用力处于非节点非单元时：
依据距离关系获取汽车载荷作用力点临近的四个节点；
将汽车载荷作用力分配至四个节点；
按照上述(1)中的方式分别求解四个节点各自的效应值；
将两个节点的效应值一一对应相加，获得该作用力点对应的所有效应的效应值。
进一步地，所述A2的计算公式为：
A2＝(A2'-A2”)×(T1-T1')/(T1'-T1”)
式中，A2'为数据库中T2'对应的梯度温度效应值，T2'、T2”均为实测混凝土结构顶温度T2在数据库中的近似值，近似值与T2的相对误差符合预设条件；A2'、A2”分别为温度梯度所作用单元/节点在T2'、T2”时的效应值，通过所述数据库查表获得；T1为实测桥面铺装顶温度，T1'、T1”分别为A2'、A2”对应的铺装顶温度值，通过所述数据库查表获得。
进一步地，所述A2的计算包括两种情况：
(1)升温
A2＝(A2T1＝14|T2＝5.5-A2T1＝5.5|T2＝5.5)·(T1u-5.5)/(14-5.5)
式中，A2T1＝14|T2＝5.5为温度梯度所作用单元/节点在T1＝14℃、T2＝5.5℃时的效应值；A2T1＝5.5|T2＝5.5为温度梯度所作用单元/节点在T1＝5.5℃、T2＝5.5℃时的效应值，这两个值均通过所述数据库查表获得，T1u为当前桥面铺装顶温度的升温数值；
(2)降温
A2＝(A2T2＝-2.75|T1＝-7-A2T2＝-2.75|T1＝-2.75)·(T1d-T2d)/(-7-T2d)
式中，A2T2＝-2.75|T1＝-7为温度梯度所作用单元/节点在T1＝-7℃、T2＝-2.75℃时的效应值，A2T2＝-2.75|T1＝-2.75为温度梯度所作用单元/节点在T1＝-2.75℃、T2＝-2.75℃时的效应值，这两个值均通过所述数据库查表获得；T2d为当前混凝土结构顶温度的降温数值，T1d为桥面铺装顶温度的实时测量值。
进一步地，所述A3的计算公式为：
A3＝A3i·Di
式中，Di为第i个支点的位移量，位移向上为正，向下为负，A3i为Di所对应单元/节点的单位载荷即单位位移下的某一效应值，该值通过所述数据库查表获得；由该公式求取该单元/节点对应的所有效应的效应值。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明为了能及时掌握桥梁的结果安全，通过收集梳理设计阶段的力学计算数据，采用桥梁设计中的理论，建立起一套基于有限变量的力学定性分析方法，实现对桥梁结构的实时分析，快速掌握桥梁力学状况，提高决策速度，为施工和养护等阶段服务；2)在计算时间方面，从以往按小时计的有限元计算缩短到现在秒级的计算，提高了计算效率；在计算误差方面，通过建立与有限元计算相同的节点数量，两者相对误差不超过1％，能满足工程对力学准确度的要求，若在特殊的桥梁计算下，可以通过节点加密的方式继续提高计算的精度，为桥梁结构安全提供快速定性的分析决策。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为一个实施例中基于有限变量的桥梁力学实时分析方法的流程图。
图2为一个实施例中汽车载荷作用示意图，其中图(a)为作用力处于节点的示意图，图(b)为作用力处于单元但未处于节点的示意图，图(c)为作用力处于非节点非单元的示意图。
图3为一个实施例中汽车载荷作用力分解示意图，其中图(a)为图2(b)汽车载荷作用力分解示意图，图(b)为图2(c)汽车载荷作用力分解示意图。
图4为一个实施例中桥梁力学效应示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
在一个实施例中，结合图1，提供了一种基于有限变量的桥梁力学实时分析方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，确定桥梁在施工和运营过程中的变量，按照载荷的类型，变量分为不变荷载、汽车荷载、强迫位移以及温度梯度；
步骤2，建立各类载荷作用下的桥梁效应值计算数据库；
步骤3，结合变量的输入载荷以及桥梁效应值计算数据库，计算桥梁各单元(节点之间的连线为单元)、各节点的效应值，由此获得整个桥梁的效应值分布(如图4所示)。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤2中建立各类载荷作用下的桥梁效应值计算数据库，具体包括：
建立工况数据表，该表的要素包括不同工况的工况ID和工况名。示例性地，如下表1所示。
表1 工况数据表
工况ID 工况名 备注
1 施工工况1
2 施工工况2
3 施工工况3
4 运营工况1
5 运营工况2
建立单元节点数据表，该表的要素包括单元ID、节点ID、节点坐标(X，Y，Z)以及属性构件ID。示例性地，如下表2所示。
表2 单元节点数据表
单元ID 节点ID X Y Z 属性：构件ID
1 1 0 0 0 1
1 2 0 0.3 0 1
2 2 0 0.3 0 1
2 3 0 0.5 0 1
3 3 0 0.5 0 1
3 4 0 1.50264 0 1
4 4 0 1.50264 0 1
4 5 0 2.91931 0 1
5 5 0 2.91931 0 1
基于所述工况数据表、单元节点数据表，建立各类载荷的效应值计算通用数据表，每个表中的要素均包括桥梁的所有工况ID、单元ID、节点ID、属性构件ID，以及单位载荷下各要素组合对应的效应值；各类载荷的效应值计算通用数据表区别在于：
(1)汽车荷载对应的计算通用数据表中的要素还包括汽车荷载作用在桥梁的位置，具体包括：作用梁号、作用单元ID和作用节点ID。示例性地，如下表3所示。
表3 汽车荷载对应的计算通用数据表
(2)温度梯度对应的计算通用数据表中的要素还包括：桥面铺装顶温度的预设极值T1，混凝土结构顶温度的预设极值T2。示例性地，如下表4所示。
这里，根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2018)，T1的取值包括-7、-4、-3.35、-2.75、5.5、6.7、8、14，，T2的取值包括-4、-3.35、-2.75、5.5、6.7、8，单位均为℃。
表4 温度梯度对应的计算通用数据表
(3)强迫位移对应的计算通用数据表中的要素还包括：支点ID。示例性地，如下表5所示。
表5 强迫位移对应的计算通用数据表
(4)示例性地，不变荷载对应的计算通用数据表如下表6所示。
表6 不变荷载对应的计算通用数据表
这里优选地，所述效应包括弯矩、剪力、轴力、位移、上下缘正应力、裂缝、主拉应力和主压应力。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤3所述结合所述变量的输入载荷以及桥梁效应值计算数据库，计算桥梁各单元、各节点的效应值，所用公式为：
C＝A1+A2+A3+B
式中，C表示桥梁某单元/节点处的效应值，A1、A2、A3、B分别表示汽车荷载、温度梯度、强迫位移以及不变荷载作用下该单元/节点的效应值；
这里，B的值通过所述数据库查表直接获取(这是因为恒载一般都均匀分布在桥梁上，故而无需特意去记录荷载作用的位置，只需将单位载荷作用下的效应值记录下来即可)。
进一步地，在其中一个实施例中，所述A1的计算包括以下几种情况：
(1)汽车载荷作用力处于节点(如图2a所示)时：
A1＝A1i·Fi
式中，Fi为第i个汽车荷载，A1i为Fi所对应节点的单位载荷下的某一效应值，该值通过所述数据库查表获得；由该公式求取该节点对应的所有效应的效应值；
(2)汽车载荷作用力处于非节点，但处于单元上(如图2b所示)时：
将汽车载荷作用力分解到与单元直接相连的两个节点上(如图3a所示)；
这里优选地，该作用力分配比例与作用力点至节点的距离成反比。
按照上述(1)中的方式分别求解两个节点各自的效应值；
将两个节点的效应值一一对应相加，获得该单元对应的所有效应的效应值；
(3)汽车载荷作用力处于非节点非单元(如图2c所示)时：
依据距离关系获取汽车载荷作用力点临近的四个节点(选取距离最近的四个节点)；
将汽车载荷作用力分配至四个节点(如图3b所示)；
这里优选地，为均匀分配。
按照上述(1)中的方式分别求解四个节点各自的效应值；
将两个节点的效应值一一对应相加，获得该作用力点对应的所有效应的效应值。
进一步地，在其中一个实施例中，所述A2的计算公式为：
A2＝(A2'-A2”)×(T1-T1')/(T1'-T1”)
式中，A2'为数据库中T2'对应的梯度温度效应值，T2'、T2”均为实测混凝土结构顶温度T2在数据库中的近似值，近似值与T2的相对误差符合预设条件；A2'、A2”分别为温度梯度所作用单元/节点在T2'、T2”时的效应值，通过所述数据库查表获得；T1为实测桥面铺装顶温度，T1'、T1”分别为A2'、A2”对应的铺装顶温度值，通过所述数据库查表获得。
进一步地，在其中一个实施例中，所述A2的计算包括两种情况：
(1)升温
A2＝(A2T1＝14|T2＝5.5-A2T1＝5.5|T2＝5.5)·(T1u-5.5)/(14-5.5)
式中，A2T1＝14|T2＝5.5为温度梯度所作用单元/节点在T1＝14℃、T2＝5.5℃时的效应值；A2T1＝5.5|T2＝5.5为温度梯度所作用单元/节点在T1＝5.5℃、T2＝5.5℃时的效应值，这两个值均通过所述数据库查表获得，T1u为当前桥面铺装顶温度的升温数值；
(2)降温
A2＝(A2T2＝-2.75|T1＝-7-A2T2＝-2.75|T1＝-2.75)·(T1d-T2d)/(-7-T2d)
式中，A2T2＝-2.75|T1＝-7为温度梯度所作用单元/节点在T1＝-7℃、T2＝-2.75℃时的效应值，A2T2＝-2.75|T1＝-2.75为温度梯度所作用单元/节点在T1＝-2.75℃、T2＝-2.75℃时的效应值，这两个值均通过所述数据库查表获得；T2d为当前混凝土结构顶温度的降温数值，T1d为桥面铺装顶温度的实时测量值。
进一步地，在其中一个实施例中，所述A3的计算公式为：
A3＝A3i·Di
式中，Di为第i个支点的位移量，位移向上为正，向下为负，A3i为Di所对应单元/节点的单位载荷即单位位移下的某一效应值，该值通过所述数据库查表获得；由该公式求取该单元/节点对应的所有效应的效应值。
在一个实施例中，提供了一种基于有限变量的桥梁力学实时分析系统，该系统包括：
载荷变量确定模块，用于确定桥梁在施工和运营过程中的变量，按照载荷的类型，变量分为不变荷载、汽车荷载、强迫位移以及温度梯度；
数据库构建模块，用于建立各类载荷作用下的桥梁效应值计算数据库；
效应值求解模块，用于结合所述变量的输入载荷以及桥梁效应值计算数据库，计算桥梁各单元(节点之间即为单元)、各节点的效应值，由此获得整个桥梁的效应值分布。
进一步地，在其中一个实施例中，所述数据库构建模块包括：
第一构建单元，用于建立工况数据表，该表的要素包括不同工况的工况ID和工况名；
第二构建单元，建立单元节点数据表，该表的要素包括单元ID、节点ID、节点坐标(X,Y,Z)以及属性构件ID；
第三构建单元，用于基于所述工况数据表、单元节点数据表，建立各类载荷的效应值计算通用数据表，每个表中的要素均包括桥梁的所有工况ID、单元ID、节点ID、属性构件ID，以及单位载荷下各要素组合对应的效应值；各类载荷的效应值计算通用数据表区别在于：
(1)汽车荷载对应的计算通用数据表中的要素还包括汽车荷载作用在桥梁的位置，具体包括：作用梁号、作用单元ID和作用节点ID；
(2)温度梯度对应的计算通用数据表中的要素还包括：桥面铺装顶温度的预设极值T1，混凝土结构顶温度的预设极值T2；
(3)强迫位移对应的计算通用数据表中的要素还包括：支点ID。
关于基于有限变量的桥梁力学实时分析系统的具体限定可以参见上文中对于基于有限变量的桥梁力学实时分析方法的限定，在此不再赘述。上述基于有限变量的桥梁力学实时分析系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
步骤1，确定桥梁在施工和运营过程中的变量，按照载荷的类型，变量分为不变荷载、汽车荷载、强迫位移以及温度梯度；
步骤2，建立各类载荷作用下的桥梁效应值计算数据库；
步骤3，结合所述变量的输入载荷以及桥梁效应值计算数据库，计算桥梁各单元、各节点的效应值，由此获得整个桥梁的效应值分布。
关于每一步的具体限定可以参见上文中对于基于有限变量的桥梁力学实时分析方法的限定，在此不再赘述。
进一步地，在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
步骤1，确定桥梁在施工和运营过程中的变量，按照载荷的类型，变量分为不变荷载、汽车荷载、强迫位移以及温度梯度；
步骤2，建立各类载荷作用下的桥梁效应值计算数据库；
步骤3，结合所述变量的输入载荷以及桥梁效应值计算数据库，计算桥梁各单元、各节点的效应值，由此获得整个桥梁的效应值分布。
关于每一步的具体限定可以参见上文中对于基于有限变量的桥梁力学实时分析方法的限定，在此不再赘述。
本发明能实现对桥梁结构的实时分析，快速掌握桥梁力学状况，提高决策速度，为施工和养护等阶段服务。本发明在计算时间方面，从以往按小时计的有限元计算缩短到现在秒级的计算，提高了计算效率；在计算误差方面，通过建立与有限元计算相同的节点数量，两者相对误差不超过1％，能满足工程对力学准确度的要求，若在特殊的桥梁计算下，可以通过节点加密的方式继续提高计算的精度，为桥梁结构安全提供快速定性的分析决策。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.基于有限变量的桥梁力学实时分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，确定桥梁在施工和运营过程中的变量，按照载荷的类型，变量分为不变荷载、汽车荷载、强迫位移以及温度梯度；
步骤2，建立各类载荷作用下的桥梁效应值计算数据库；
步骤3，结合所述变量的输入载荷以及桥梁效应值计算数据库，计算桥梁各单元、各节点的效应值，由此获得整个桥梁的效应值分布；所用公式为：
C＝A1+A2+A3+B
式中，C表示桥梁某单元/节点处的效应值，A1、A2、A3、B分别表示汽车荷载、温度梯度、强迫位移以及不变荷载作用下该单元/节点的效应值；
这里，B的值通过所述桥梁效应值计算数据库查表直接获取；
所述A2的计算公式为：
A2＝(A2'-A2”)×(T1-T1')/(T1'-T1”)
式中，A2'为桥梁效应值计算数据库中T2'对应的梯度温度效应值，T2'、T2”均为实测混凝土结构顶温度T2在桥梁效应值计算数据库中的近似值，近似值与T2的相对误差符合预设条件；A2'、A2”分别为温度梯度所作用单元/节点在T2'、T2”时的效应值，通过所述桥梁效应值计算数据库查表获得；T1为实测桥面铺装顶温度，T1'、T1”分别为A2'、A2”对应的铺装顶温度值，通过所述桥梁效应值计算数据库查表获得。
2.根据权利要求1所述的基于有限变量的桥梁力学实时分析方法，其特征在于，步骤2中建立各类载荷作用下的桥梁效应值计算数据库，具体包括：
建立工况数据表，该表的要素包括不同工况的工况ID和工况名；
建立单元节点数据表，该表的要素包括单元ID、节点ID、节点坐标(X,Y,Z)以及属性构件ID；
基于所述工况数据表、单元节点数据表，建立各类载荷的效应值计算通用数据表，每个表中的要素均包括桥梁的所有工况ID、单元ID、节点ID、属性构件ID，以及单位载荷下各要素组合对应的效应值；各类载荷的效应值计算通用数据表区别在于：
(1)汽车荷载对应的计算通用数据表中的要素还包括汽车荷载作用在桥梁的位置，具体包括：作用梁号、作用单元ID和作用节点ID；
(2)温度梯度对应的计算通用数据表中的要素还包括：桥面铺装顶温度的预设极值T1，混凝土结构顶温度的预设极值T2；
(3)强迫位移对应的计算通用数据表中的要素还包括：支点ID。
3.根据权利要求2所述的基于有限变量的桥梁力学实时分析方法，其特征在于，所述效应包括弯矩、剪力、轴力、位移、上下缘正应力、裂缝、主拉应力和主压应力。
4.根据权利要求1所述的基于有限变量的桥梁力学实时分析方法，其特征在于，所述A1的计算包括以下几种情况：
(1)汽车载荷作用力处于节点时：
A1＝A1i·Fi
式中，Fi为第i个汽车荷载，A1i为Fi所对应节点的单位载荷下的某一效应值，该值通过所述桥梁效应值计算数据库查表获得；由该公式求取该节点对应的所有效应的效应值；
(2)汽车载荷作用力处于非节点，但处于单元上时：
将汽车载荷作用力分解到与单元直接相连的两个节点上；
按照上述(1)中的方式分别求解两个节点各自的效应值；
将两个节点的效应值一一对应相加，获得该单元对应的所有效应的效应值；
(3)汽车载荷作用力处于非节点非单元时：
依据距离关系获取汽车载荷作用力点临近的四个节点；
将汽车载荷作用力分配至四个节点；
按照上述(1)中的方式分别求解四个节点各自的效应值；
将两个节点的效应值一一对应相加，获得该作用力点对应的所有效应的效应值。
5.根据权利要求4所述的基于有限变量的桥梁力学实时分析方法，其特征在于，所述将汽车载荷作用力分解到与单元直接相连的两个节点上，该汽车载荷作用力分配比例与作用力点至节点的距离成反比。
6.根据权利要求4所述的基于有限变量的桥梁力学实时分析方法，其特征在于，所述将汽车载荷作用力分配至四个节点，具体为均匀分配。
7.根据权利要求1所述的基于有限变量的桥梁力学实时分析方法，其特征在于，所述A3的计算公式为：
A3＝A3i·Di
式中，Di为第i个支点的位移量，位移向上为正，向下为负，A3i为Di所对应单元/节点的单位载荷即单位位移下的某一效应值，该值通过所述桥梁效应值计算数据库查表获得；由该公式求取该单元/节点对应的所有效应的效应值。
CN202010720786.XA 2020-07-24 2020-07-24 基于有限变量的桥梁力学实时分析方法 Active CN111985084B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010720786.XA CN111985084B (zh) 2020-07-24 2020-07-24 基于有限变量的桥梁力学实时分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010720786.XA CN111985084B (zh) 2020-07-24 2020-07-24 基于有限变量的桥梁力学实时分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111985084A CN111985084A (zh) 2020-11-24
CN111985084B true CN111985084B (zh) 2023-10-27

Family

ID=73438922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010720786.XA Active CN111985084B (zh) 2020-07-24 2020-07-24 基于有限变量的桥梁力学实时分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111985084B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114580050B (zh) * 2021-12-23 2024-02-23 北京交通大学 一种基于多种复杂力学效应的车桥耦合动力分析系统

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225353A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Hitachi Plant Technologies Ltd 車両の衝突試験装置
JP2010001706A (ja) * 2008-06-23 2010-01-07 Ihi Corp 床版コンクリートの構築方法
KR20100048675A (ko) * 2008-10-31 2010-05-11 현대건설주식회사 변형률 측정에 의한 구조물의 변위측정방법 및 이를 이용한변위측정장치
CN102561216A (zh) * 2012-03-09 2012-07-11 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 悬索桥吊拉组合体系加固结构的计算方法
CN103268371A (zh) * 2013-04-26 2013-08-28 重庆交通大学 一种基于影响矩阵的桥梁实时荷载识别方法
CN105608291A (zh) * 2016-01-22 2016-05-25 中铁二院工程集团有限责任公司 预应力混凝土桥梁调束快速方法
KR20160099989A (ko) * 2015-02-13 2016-08-23 주식회사 포스코건설 장대교량의 사업 타당성 검토를 위한 장대교량 최적 모델링 방법 및 디바이스
CN106706239A (zh) * 2016-11-30 2017-05-24 山西省交通科学研究院 一种桥梁快速荷载试验测试方法
CN107563041A (zh) * 2017-08-29 2018-01-09 山东中车风电有限公司 一种风电机组大部件静强度快速评估方法
CN107609317A (zh) * 2017-10-25 2018-01-19 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 一种钢桥疲劳评估荷载建模及疲劳评估方法
KR101941945B1 (ko) * 2018-05-03 2019-01-24 한국시설안전공단 빅데이터 기반 능동형 교량 거더 인장응력 제어 장치 및 방법
CN109388888A (zh) * 2018-10-10 2019-02-26 中交基础设施养护集团有限公司 一种基于车辆荷载空间分布的桥梁结构使用性能预测方法
CN109583057A (zh) * 2018-11-16 2019-04-05 北京星际荣耀空间科技有限公司 一种基于刚度分析的运载火箭有限元建模方法及装置
CN110516289A (zh) * 2019-07-11 2019-11-29 云南大学 一种基于频遇值的桥梁短期监测评估方法
CN110807218A (zh) * 2019-10-15 2020-02-18 江苏大学 大跨径预应力混凝土箱梁桥的竖向温度梯度效应分析方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150198502A1 (en) * 2014-01-14 2015-07-16 Iowa State University Research Foundation, Inc. Methods and systems for automated bridge structural health monitoring
US10345775B2 (en) * 2015-01-28 2019-07-09 Brian Westcott Methods and systems for infrastructure performance: monitoring, control, operations, analysis and adaptive learning

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225353A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Hitachi Plant Technologies Ltd 車両の衝突試験装置
JP2010001706A (ja) * 2008-06-23 2010-01-07 Ihi Corp 床版コンクリートの構築方法
KR20100048675A (ko) * 2008-10-31 2010-05-11 현대건설주식회사 변형률 측정에 의한 구조물의 변위측정방법 및 이를 이용한변위측정장치
CN102561216A (zh) * 2012-03-09 2012-07-11 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 悬索桥吊拉组合体系加固结构的计算方法
CN103268371A (zh) * 2013-04-26 2013-08-28 重庆交通大学 一种基于影响矩阵的桥梁实时荷载识别方法
KR20160099989A (ko) * 2015-02-13 2016-08-23 주식회사 포스코건설 장대교량의 사업 타당성 검토를 위한 장대교량 최적 모델링 방법 및 디바이스
CN105608291A (zh) * 2016-01-22 2016-05-25 中铁二院工程集团有限责任公司 预应力混凝土桥梁调束快速方法
CN106706239A (zh) * 2016-11-30 2017-05-24 山西省交通科学研究院 一种桥梁快速荷载试验测试方法
CN107563041A (zh) * 2017-08-29 2018-01-09 山东中车风电有限公司 一种风电机组大部件静强度快速评估方法
CN107609317A (zh) * 2017-10-25 2018-01-19 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 一种钢桥疲劳评估荷载建模及疲劳评估方法
KR101941945B1 (ko) * 2018-05-03 2019-01-24 한국시설안전공단 빅데이터 기반 능동형 교량 거더 인장응력 제어 장치 및 방법
CN109388888A (zh) * 2018-10-10 2019-02-26 中交基础设施养护集团有限公司 一种基于车辆荷载空间分布的桥梁结构使用性能预测方法
CN109583057A (zh) * 2018-11-16 2019-04-05 北京星际荣耀空间科技有限公司 一种基于刚度分析的运载火箭有限元建模方法及装置
CN110516289A (zh) * 2019-07-11 2019-11-29 云南大学 一种基于频遇值的桥梁短期监测评估方法
CN110807218A (zh) * 2019-10-15 2020-02-18 江苏大学 大跨径预应力混凝土箱梁桥的竖向温度梯度效应分析方法

Non-Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于WIM的随机车流建模和简支梁桥荷载效应研究;刘扬;张海萍;鲁乃唯;江楠;;桥梁建设(第05期);全文 *
基于实测数据的扁平钢箱温度梯度疲劳应力谱分析方法;张海萍;刘扬;邓扬;江楠;;计算力学学报(第04期);全文 *
基于物联网的桥梁健康监控系统设计与实现;祖巧红;张海峰;徐兴玉;尹莹;;图学学报(第05期);全文 *
基于静力法桥梁影响面的车辆效应模拟方法;高志兴;李明;;北方交通(第02期);全文 *
我国20 m预应力T梁桥承载能力可靠度分析;王铖铖;唐现梓;;建材世界(第01期);全文 *
某独塔不等跨斜拉桥温度效应研究;辛明奇;陈建荣;贾金青;;水利与建筑工程学报(第05期);全文 *
桥梁健康监测系统在线结构分析及状态评估方法;王;荆国强;王波;;桥梁建设(第01期);全文 *
桥梁博士软件在桥梁结构中的应用;张红菊;刁万民;张铁成;;黑龙江科技信息(第30期);全文 *
桥梁结构实时响应在线监测的简化分析方法;王家林, 肖盛燮, 吴国松, 曾德荣;重庆交通学院学报(第04期);全文 *
桥梁荷载试验自动化集成技术探讨;杜海鑫;;北方交通(第10期);全文 *
桥梁试验的结构空间有限元分析――桥梁荷载试验分析系统BLT的研究;赵安;吕建鸣;;土木建筑工程信息技术(第01期);全文 *
温度梯度对大跨径混凝土连续梁桥的影响分析;侯攀;彭放枚;;西部交通科技(第09期);全文 *
考虑温度-车辆耦合的准低温季节混凝土桥铺装应力分析;刘云;;上海公路(第03期);全文 *
赵庆云 ; 郭浩 ; 孟涛 ; 王海东 ; .超重大件运输通过公路桥梁的简化评估方法.山东交通科技 .2020,全文. *
韩江北桥主桥力学性能分析;葛素娟;李静斌;陈淮;;公路交通科技(08);摘要、正文第3、4节 *
预应力砼箱梁温度效应研究;严捷;;公路与汽运(第03期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111985084A (zh) 2020-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Krishnamurthy et al. Correlation between 2-and 3-dimensional finite element analysis of steel bolted end-plate connections
Box et al. An analysis for unreplicated fractional factorials
US8589132B2 (en) Method, device, program, and recording medium of analyzing cause of springback
CN111985084B (zh) 基于有限变量的桥梁力学实时分析方法
CN111159943B (zh) 一种动翼面封严结构的屈曲处理方法
EP2371464A1 (en) Springback occurrence cause analyzing method, springback occurrence cause analyzing device, springback occurrence cause analyzing program, and recording medium
CN116126947B (zh) 应用于企业管理系统的大数据分析方法及系统
Thürer et al. POLC-A: an assessment of POLCA’s authorization element
CN108268729B (zh) 输电导线的弹性模量频率灵敏度分析方法及系统
Zhou et al. Production lot-sizing decision making considering bottleneck drift in multi-stage manufacturing system.
CN116049989A (zh) 转向架数字孪生模型构建方法、系统、电子设备及介质
CN117077272A (zh) 一种车桥耦合数值解预测方法
JPH04303204A (ja) 生産計画システム
Haider et al. Contribution to digital linked development, manufacturing and quality assurance processes for metal-composite lightweight structures
Huang et al. An elasto-plastic finite-element analysis of sheet metal camber process
CN111797470A (zh) 一种适用于互联网的汽车准静态载荷分解方法和系统
CN110309544B (zh) 一种基于神经网络的梁大变形的受力点预测方法
CN114925581A (zh) 基于无量纲动力学响应的等效结构参数设计方法及系统
CN117034711B (zh) 一种基于风力机叶片有限元模型的分布力加载方法
Subramaniam et al. Producibility analysis using metrics based on physical process models
CN113343660B (zh) 装配文件创建系统及方法
US8000908B2 (en) Methods and systems for developing mesh networks and estimating air flow around vehicle body surfaces
CN115859595A (zh) 导流罩结构分析方法、装置、设备及存储介质
US20190061263A1 (en) Component fabrication with direction-based adaptive design
CN116659892A (zh) 汽车零部件关键耐久试验工况识别方法、存储介质及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant