CN115238551A - 一种轨道板的等效厚度计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道板的等效厚度计算方法及系统，包括：在第一轨道板模型和第二轨道板模型的顶面分别施加预设荷载，以获取第一垂向位移和第二垂向位移；若第一垂向位移等于第二垂向位移，则以当前第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，作为待测轨道板的第一等效厚度；若不等于，则通过调整第一轨道板截面厚度，以计算得到第一等效厚度；其中，第二轨道板模型是根据待测轨道板的第一参数构建得到的三维非长方体模型，第一轨道板模型是根据第二参数构建得到的三维长方体模型。本发明通过计算得到第一垂向位移等于第二垂向位移时的第一轨道板截面厚度，作为等效厚度计算结果，为待测轨道板的配筋和形心保持一致提供准确的配置依据。

Description

一种轨道板的等效厚度计算方法及系统

技术领域

本发明涉及轨道交通轨道板技术领域，尤其涉及一种轨道板的等效厚度计算方法及系统。

背景技术

近年来，预制轨道板以其工厂预制质量可控、铺设速度快、铺设精度高、外观好等优点，在轨道交通中的应用越来越广。高铁中应用的轨道板主要包括Ⅰ型板、Ⅱ型板及Ⅲ型板，而城市轨道交通中的预制轨道板类型则更多。以上各种类型的预制轨道板中，除个别轨道板以外，大部分轨道板的本体均为规则的长方体结构，但基本上所有板都在顶面设有承轨台，即轨道板顶面扣件安装部位的小凸台，承轨台的设置使得轨道板截面上下呈不对称构造。基于此种情况，则需找到截面的精确形心位置，并让轨道板的主筋配置折算中心的高度与截面形心高度严格一致，尤其是轨道板的预应力钢筋，方能确保轨道板在浇筑后的养护、运输、施工及使用过程中不出现附加的翘曲变形。当轨道板顶面设置有凸出状的承轨台时，承轨台对轨道板的纵向抗弯能力会有一定的影响，即对轨道板截面的等效厚度或形心有一定的影响，如果此时忽略承轨台对轨道板截面的等效厚度或形心的影响，承轨台将会使得轨道板的截面形心高于上下两层预应力钢筋的形心，进而导致最终生产的轨道板产生上拱。因此，对轨道板的等效厚度或形心的计算，对于轨道板的正常投入使用是至关重要的。

目前，为了解决轨道板出现翘曲变形的异常情况，一般是通过轨道扣件对轨面高程进行前后顺坡调整，调整后能满足工程需求，但是一定程度上会影响轨道系统的平顺性，从而降低列车运行的舒适度。

发明内容

本发明提供了一种轨道板的等效厚度计算方法及系统，以第一垂向位移等于第二垂向位移时的第一轨道板截面厚度作为待测轨道板的等效厚度的计算结果，为待测轨道板的配筋和形心保持一致提供准确的配置依据，避免待测轨道板出现翘曲变形的异常情况。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种轨道板的等效厚度计算方法，包括：

在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面，分别施加预设荷载，以获取所述第一轨道板模型对应的第一垂向位移和所述第二轨道板模型对应的第二垂向位移；

若所述第一垂向位移等于所述第二垂向位移，则以当前所述第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，作为待测轨道板的第一等效厚度；

若所述第一垂向位移不等于所述第二垂向位移，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第一等效厚度；

其中，所述第二轨道板模型是根据所述待测轨道板的第一参数构建得到的三维非长方体模型，所述第一轨道板模型是根据第二参数构建得到的三维长方体模型，所述第二参数是对所述第一参数中的第二轨道板截面厚度进行调整而得到的。

实施本发明实施例，由于待测轨道板的顶面设置有凸出状的承轨台，所以仅根据上下不对称的待测轨道板的第二轨道板截面厚度无法确定其等效厚度，那么对第一参数中的第二轨道板截面厚度进行调整，得到用于构建呈现三维长方体形状的第二轨道板模型的第二参数，并对第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面施加同样的预设荷载，得到第一轨道板模型对应的第一垂向位移和第二轨道板模型对应的第二垂向位移。此时，导致第一垂向位移和第二垂向位移存在差异的因素只有轨道板截面厚度，其他影响模型构建的参数都相同，所以，当第一垂向位移等于第二垂向位移时，即可将呈现三维长方体形状的第二轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度作为上下不对称的待测轨道板的第一等效厚度，为待测轨道板的配筋和形心保持一致提供准确的配置依据，避免待测轨道板出现翘曲变形的异常情况。

作为优选方案，所述若所述第一垂向位移不等于所述第二垂向位移，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第一等效厚度，具体为：

若所述第一垂向位移不等于所述第二垂向位移，则调整所述第一轨道板截面厚度，以得到对应的第三轨道板模型，并将所述第三轨道板模型作为所述第一轨道板模型，对所述第一垂向位移进行迭代处理，每次迭代处理时在当前所述第一轨道板模型的顶面施加所述预设荷载以更新所述第一垂向位移，直至当前所述第一垂向位移等于所述第二垂向位移；

以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述第一等效厚度。

实施本发明实施例的优选方案，当第一垂向位移不等于第二垂向位移时，对第二垂向位移进行迭代处理，直至第二垂向位移等于第一垂向位移，实现对第二轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度的逐步优化，即对待测轨道板的第一等效厚度的逐步优化，以提升待测轨道板的等效厚度的准确性，进而避免待测轨道板出现翘曲变形的异常情况以及对待测轨道板上所运行列车的影响，提升待测轨道板上所运行列车的舒适度。

作为优选方案，所述第一轨道板模型和所述第二轨道板模型的构建，具体为：

获取所述待测轨道板的最大厚度值和所述第一参数，并通过有限元软件，结合所述第一参数，构建所述第二轨道板模型；

根据所述最大厚度值，确定所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，并利用所述第一轨道板截面厚度，对所述第一参数中的所述第二轨道板截面厚度进行调整，以得到所述第二参数；

通过有限元软件，结合所述第二参数，构建所述第一轨道板模型。

实施本发明实施例的优选方案，根据待测轨道板的最大厚度值确定第二轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，以避免初设的第一轨道板截面厚度与待测轨道板的等效厚度结果的差距太大，而导致的数据计算量太大，进而提升整体的计算效率，降低时间成本。

作为优选方案，所述一种轨道板的等效厚度计算方法，还包括：

在所述第一轨道板模型的两端和所述第二轨道板模型的两端，分别施加第三垂向位移，以获取所述第一轨道板模型对应的第一支反力和所述第二轨道板模型对应的第二支反力；

若所述第一支反力等于所述第二支反力，则以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述待测轨道板的第二等效厚度；

若所述第一支反力不等于所述第二支反力，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第二等效厚度。

实施本发明实施例的优选方案，对第一轨道板模型的两端和第二轨道板模型的两端施加同样的第三垂向位移，以得到第一轨道板模型对应的第一支反力和第二轨道板模型对应的第二支反力。此时，导致第一支反力和第二支反力存在差异的因素只有轨道板截面厚度，其他影响模型构建的参数都相同，所以，当第一支反力等于第二支反力时，即可将呈现三维长方体形状的第二轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度作为上下不对称的待测轨道板的第二等效厚度，为待测轨道板的配筋和形心保持一致提供准确的配置依据，避免待测轨道板出现翘曲变形的异常情况。另外地，除了利用第一垂向位移和第二垂向位移的对比，计算待测轨道板的等效厚度，还能够利用第一支反力和第二支反力，确定待测轨道板的等效厚度，为待测轨道板的等效厚度提供多样化计算方式，以适应不同的应用场景。

作为优选方案，所述若所述第一支反力不等于所述第二支反力，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第二等效厚度，具体为：

若所述第一支反力不等于所述第二支反力，则调整所述第一轨道板截面厚度，以得到对应的第四轨道板模型，并将所述第四轨道板模型作为所述第一轨道板模型，对所述第一支反力进行迭代处理，每次迭代处理时在当前所述第一轨道板模型的两端施加所述第三垂向位移以更新所述第一支反力，直至当前所述第一支反力等于所述第二支反力；

以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述第二等效厚度。

实施本发明实施例的优选方案，当第一支反力不等于第二支反力时，对第二支反力进行迭代处理，第一支反力等于第二支反力，实现对第二轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度的逐步优化，即对待测轨道板的第一等效厚度的逐步优化，以提升待测轨道板的等效厚度的准确性，进而避免待测轨道板出现翘曲变形的异常情况，提升待测轨道板上所运行列车的舒适度。

为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种轨道板的等效厚度计算系统，包括：

第一数据获取模块，用于在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面，分别施加预设荷载，以获取所述第一轨道板模型对应的第一垂向位移和所述第二轨道板模型对应的第二垂向位移；其中，所述第二轨道板模型是根据所述待测轨道板的第一参数构建得到的三维非长方体模型，所述第一轨道板模型是根据第二参数构建得到的三维长方体模型，所述第二参数是对所述第一参数中的第二轨道板截面厚度进行调整而得到的；

第一厚度计算模块，用于若所述第一垂向位移等于所述第二垂向位移，则以当前所述第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，作为所述待测轨道板的第一等效厚度；

第二厚度计算模块，用于若所述第一垂向位移不等于所述第二垂向位移，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第一等效厚度。

作为优选方案，所述第二厚度计算模块，具体包括：

第一迭代处理单元，用于若所述第一垂向位移不等于所述第二垂向位移，则调整所述第一轨道板截面厚度，以得到对应的第三轨道板模型，并将所述第三轨道板模型作为所述第一轨道板模型，对所述第一垂向位移进行迭代处理，每次迭代处理时在当前所述第一轨道板模型的顶面施加所述预设荷载以更新所述第一垂向位移，直至当前所述第一垂向位移等于所述第二垂向位移；

第一厚度计算单元，用于以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述第一等效厚度。

作为优选方案，所述第一数据获取模块，具体包括：

模型构建单元，用于获取所述待测轨道板的最大厚度值和所述第一参数，并通过有限元软件，结合所述第一参数，构建所述第二轨道板模型；根据所述最大厚度值，确定所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，并利用所述第一轨道板截面厚度，对所述第一参数中的所述第二轨道板截面厚度进行调整，以得到所述第二参数；通过有限元软件，结合所述第二参数，构建所述第一轨道板模型；

数据获取单元，用于在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面，分别施加预设荷载，以获取所述第一轨道板模型对应的第一垂向位移和所述第二轨道板模型对应的第二垂向位移。

作为优选方案，所述一种轨道板的等效厚度计算系统，还包括：

第二数据获取模块，用于在所述第一轨道板模型的两端和所述第二轨道板模型的两端，分别施加第三垂向位移，以获取所述第一轨道板模型对应的第一支反力和所述第二轨道板模型对应的第二支反力；

第三厚度计算模块，用于若所述第一支反力等于所述第二支反力，则以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述待测轨道板的第二等效厚度；

第四厚度计算模块，用于若所述第一支反力不等于所述第二支反力，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第二等效厚度。

作为优选方案，所述第四厚度计算模块，具体包括：

第二迭代处理单元，用于若所述第一支反力不等于所述第二支反力，则调整所述第一轨道板截面厚度，以得到对应的第四轨道板模型，并将所述第四轨道板模型作为所述第一轨道板模型，对所述第一支反力进行迭代处理，每次迭代处理时在当前所述第一轨道板模型的两端施加所述第三垂向位移以更新所述第一支反力，直至当前所述第一支反力等于所述第二支反力；

第二厚度计算单元，用于以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述第二等效厚度。

附图说明

图1：为本发明实施例一提供的一种轨道板的等效厚度计算方法的流程示意图；

图2：为本发明实施例一提供的一种轨道板的等效厚度计算系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参照图1，为本发明实施例提供的一种轨道板的等效厚度计算方法，该方法包括步骤S1至步骤S2，各步骤具体如下：

步骤S1，在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面，分别施加预设荷载，以获取第一轨道板模型对应的第一垂向位移Δ₁和第二轨道板模型对应的第二垂向位移Δ₂；其中，第二轨道板模型是根据待测轨道板的第一参数构建得到的三维非长方体模型，第一轨道板模型是根据第二参数构建得到的三维长方体模型，第二参数是对第一参数中的第二轨道板截面厚度进行调整而得到的。

在本实施例中，在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面施加预设荷载的方法主要有三种。第一，在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面施加均匀分布的面荷载；第二，在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面施加对称的线荷载；第三，在第一轨道板模型的顶面的中心部位和第二轨道板模型的顶面的中心部位施加点荷载。其中，由于待测轨道板是由其本体和承轨台共同构成的，而其本体通常为长方体结构，承轨台设于其顶面，所以根据待测轨道板的第一参数构建得到的是一个长度和宽度固定不变、且厚度不均匀的三维非长方体模型。

在本实施例中，第一垂向位移Δ₁和第二垂向位移Δ₂的计算方法具体如下：

在预设荷载作用下构件的位移Δ的计算公式参见式(1)，其中，

分别为虚拟状态中由单位荷载产生的轴力、剪力和弯矩，δ、γ、κ分别为实际状态中由荷载引起的杆件微段的轴向应变、平均剪切角和曲率(即微段的变形率)。

微段的变形率计算公式请参见式(2)(3)(4)，其中，F_NP、F_QP、M_P分别为实际状态中的轴力、剪力和弯矩；E为材料的弹性模量；G为材料的切变模量；A为截面面积；I为截面惯性矩；k为与截面形状有关的系数。

结合式(2)(3)(4)，可对式(1)进行转换，得到式(5)。

由式(5)可知，等厚度轨道板(即三维长方体模型——第一轨道板模型)的位移由荷载作用下的内力、材料属性和截面特性三方面决定，而对于上下不对称的非等厚度轨道板(即三维非长方体模型——第二轨道板模型)，截面面积和截面惯性矩是轴向变化的。当在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面分别施加预设荷载时，第一轨道板模型的对应的第一垂向位移Δ₁请参见式(6)，第二轨道板模型对应的第二垂向位移Δ₂请参见式(7)。

其中，

分别为第一轨道板模型在虚拟状态下的轴力、剪力、弯矩，F_NP1、F_QP1、M_P1分别为第一轨道板模型在实际荷载作用下的轴力、剪力、弯矩，A₁为第一轨道板模型的截面面积，I₁为第一轨道板模型的截面惯性矩，E₁为第一轨道板模型的材料的弹性模量，G₁为第一轨道板模型的材料的切变模量，A₁为第一轨道板模型的截面面积，I₁为第一轨道板模型的截面惯性矩，k₁为与第一轨道板模型的截面形状有关的系数；

分别为第二轨道板模型在y处虚拟状态下的轴力、剪力、弯矩，F_NP2(y)、F_QP2(y)、M_P2(y)分别为第二轨道板模型在y处实际荷载作用下的轴力、剪力、弯矩，E₂为第二轨道板模型的材料的弹性模量，G₂为第二轨道板模型的材料的切变模量，A₂(y)为第二轨道板模型在y处的截面面积，I₂(y)为第二轨道板模型在y处的截面惯性矩，k₂为与第二轨道板模型的截面形状有关的系数。

由于第一轨道板模型的截面面积A₁的计算公式请参见式(8)，第一轨道板模型的截面惯性矩I₁的计算公式请参见式(9)，所以结合式(8)(9)，可以将式(6)转换为式(10)。其中，b₁为第一轨道板模型的截面的宽度；h_A为第一轨道板模型的截面的厚度。

A_A＝b_A*h₁ (8)

综上，可以利用式(7)计算第二轨道板模型的对应的第二垂向位移Δ₂，利用式(10)计算第一轨道板模型对应的第一垂向位移Δ₁。

其中，由于第一轨道板模型和第二轨道板模型的材料参数相同，所以可得到式(11)(12)。另外地，在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面施加的预设荷载相同且支承条件相同，所以可得到式(13)(14)(15)。

E₁＝E₂ (11)

G₁＝G₂ (12)

F_NP1＝F_NP2(y)＝常数 (13)

F_QP1＝F_QP2(y)＝常数 (14)

M_P1＝M_P2(y)＝常数 (15)

作为优选方案，步骤S1中的第一轨道板模型和第二轨道板模型的构建流程包括步骤S11至步骤S13，各步骤具体如下：

步骤S11，获取待测轨道板的最大厚度值h_max和第一参数，并通过有限元软件，结合第一参数，构建第二轨道板模型。

在本实施例中，第一参数包括但不限于待测轨道板的长度、宽度、约束条件、材料参数和各部位的厚度(即第二轨道板截面厚度)，可根据具体的应用环境对第一参数所包括的参数类别进行调整，此处不做具体限定。

具体地，按照待测轨道板的第一参数，在CAD软件中绘制轨道板实体模型，并将轨道板实体模型导入至有限元软件，以建立对应的三维实体模型，然后对三维实体模型的两端施加简支等约束，以获得对应的第二轨道板模型。

步骤S12，根据最大厚度值h_max，确定第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度h₁，并利用第一轨道板截面厚度h₁，对第一参数中的第二轨道板截面厚度h₂进行调整，以得到第二参数。

在本实施例中，利用第一轨道板截面厚度h₁，替换第一参数中的第二轨道板截面厚度h₂，以得到用于构建第一轨道板模型的第二参数。即，除了截面厚度不同，第一轨道板模型和第二轨道板模型的其他参数相同。

步骤S13，通过有限元软件，结合第二参数，构建第一轨道板模型。

在本实施例中，采用有限元软件，结合第二参数，构建一个与待测轨道板的长度、宽度、约束条件和材料参数相同且厚度为h₁的“等厚度轨道板”三维实体模型——第一轨道板模型。

在本实施例中，若第一垂向位移等于第二垂向位移，则执行步骤S2；若第一垂向位移不等于第二垂向位移，则执行步骤S3。

步骤S2，以当前第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度h₁，作为待测轨道板的第一等效厚度。

在本实施例中，当满足式(11)(12)(13)(14)(15)时，第一轨道板模型(等厚度轨道板)的垂向位移只与轨道板截面厚度有关，当第一轨道板模型对应的第一垂向位移和第二轨道板模型对应的第二垂向位移相同时，此时的第一轨道板模型(等厚度轨道板)的第一轨道板截面厚度h₁即为第二轨道板模型(上下不对称的不等厚度轨道板——待测轨道板)的第一等效厚度。

步骤S3，通过调整第一轨道板截面厚度h₁，计算得到第一等效厚度。

作为优选方案，步骤S3包括步骤S31至步骤S32，各步骤具体如下：

步骤S31，调整第一轨道板截面厚度h₁，以得到对应的第三轨道板模型，并将第三轨道板模型作为第一轨道板模型，对第一垂向位移Δ₁进行迭代处理，每次迭代处理时在当前第一轨道板模型的顶面施加预设荷载以更新第一垂向位移Δ₁，直至当前第一垂向位移Δ₁等于第二垂向位移Δ₂。

步骤S32，以当前第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度h₁，作为第一等效厚度。

作为一种举例，当第一垂向位移Δ₁小于第二垂向位移Δ₂时，减小第一轨道板模型的第一轨道板截面厚度h₁，并返回步骤S1进行迭代计算，直至当前的第一垂向位移Δ₁等于第二垂向位移Δ₂，则以当前的第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度h₁，作为待测轨道板的第一等效厚度。

作为另一种举例，当第一垂向位移Δ₁大于第二垂向位移Δ₂时，增大第一轨道板模型的第一轨道板截面厚度h₂，并返回步骤S1进行迭代计算，直至当前的第一垂向位移Δ₁等于第二垂向位移Δ₂，则以当前的第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度h₁，作为待测轨道板的第一等效厚度。

作为优选方案，所述一种轨道板的等效厚度计算方法，还包括步骤S3至步骤S5，各步骤具体如下：

步骤S3，在第一轨道板模型的两端和第二轨道板模型的两端，分别施加第三垂向位移，以获取第一轨道板模型对应的第一支反力和第二轨道板模型对应的第二支反力。

在本实施例中，由于第一轨道板模型和第二轨道板模型的材料参数相同，所以可得到式(11)(12)。另外地，在第一轨道板模型的两端和第二轨道板模型的两端施加的第三垂向位移相同，所以可得到式(16)，并结合(6)(10)(16)可得到式(17)。

Δ₁＝Δ₂ (16)

在本实施例中，若第一支反力等于第二支反力，则执行步骤S4；若第一支反力不等于第二支反力，则执行步骤S5。

步骤S4，以当前第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度h₁，作为待测轨道板的第二等效厚度。

在本实施例中，当满足式(11)(12)(17)时，由于此时第一轨道板模型和第二轨道板模型的支承条件相同，若第一轨道板模型对应的第一支反力和第二轨道板模型对应的第二支反力也相同，则满足式(13)(14)(15)，则此时第一轨道板模型(等厚度轨道板)的第一轨道板截面厚度h₁即为第二轨道板模型(上下不对称的不等厚度轨道板——待测轨道板)的第二等效厚度。

步骤S5，通过调整第一轨道板截面厚度h₁，计算得到第二等效厚度。

作为优选方案，所述步骤S5包括步骤S51至步骤S52，各步骤具体如下：

步骤S51，若第一支反力不等于第二支反力，则调整第一轨道板截面厚度h₁，以得到对应的第四轨道板模型，并将第四轨道板模型作为第一轨道板模型，对第一支反力进行迭代处理，每次迭代处理时在当前第一轨道板模型的两端施加第三垂向位移以更新第一支反力，直至当前第一支反力等于第二支反力。

步骤S52，以当前第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度h₁，作为第二等效厚度。

作为一种举例，当第一支反力小于第二支反力时，减小第一轨道板模型的第一轨道板截面厚度h₁，并返回步骤S3进行迭代计算，直至当前的第一支反力等于第二支反力，则以当前的第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度h₁，作为待测轨道板的第二等效厚度。

作为另一种举例，当第一支反力大于第二支反力时，增大第一轨道板模型的第一轨道板截面厚度h₁，并返回步骤S1进行迭代计算，直至当前的第一支反力等于第二支反力，则以当前的第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度h₁，作为待测轨道板的第二等效厚度。

请参照图2，为本发明实施例提供的一种轨道板的等效厚度计算系统的结构示意图，该轨道板的等效厚度计算系统包括第一数据获取模块1和第一厚度计算模块2，各模块具体如下：

第一数据获取模块1，用于在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面，分别施加预设荷载，以获取第一轨道板模型对应的第一垂向位移和第二轨道板模型对应的第二垂向位移；其中，第二轨道板模型是根据待测轨道板的第一参数构建得到的三维非长方体模型，第一轨道板模型是根据第二参数构建得到的三维长方体模型，第二参数是对第一参数中的第二轨道板截面厚度进行调整而得到的；

第一厚度计算模块2，用于若第一垂向位移等于第二垂向位移，则以当前第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，作为待测轨道板的第一等效厚度；

第二厚度计算模块3，用于若第一垂向位移不等于第二垂向位移，则通过调整第一轨道板截面厚度，计算得到第一等效厚度。

作为优选方案，第二厚度计算模块3，具体包括第一迭代处理单元和第一厚度计算单元，各单元具体如下：

第一迭代处理单元，用于若第一垂向位移不等于第二垂向位移，则调整第一轨道板截面厚度，以得到对应的第三轨道板模型，并将第三轨道板模型作为第一轨道板模型，对第一垂向位移进行迭代处理，每次迭代处理时在当前第一轨道板模型的顶面施加预设荷载以更新第一垂向位移，直至当前第一垂向位移等于第二垂向位移；

第一厚度计算单元，用于以当前第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，作为第一等效厚度。

作为优选方案，第一数据获取模块1，具体包括模型构建单元和数据获取单元，各单元具体如下：

模型构建单元，用于获取待测轨道板的最大厚度值和第一参数，并通过有限元软件，结合第一参数，构建第二轨道板模型；根据最大厚度值，确定第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，并利用第一轨道板截面厚度，对第一参数中的第二轨道板截面厚度进行调整，以得到第二参数；通过有限元软件，结合第二参数，构建第一轨道板模型；

数据获取单元，用于在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面，分别施加预设荷载，以获取第一轨道板模型对应的第一垂向位移和第二轨道板模型对应的第二垂向位移。

作为优选方案，请参照图2，一种轨道板的等效厚度计算系统，还包括第二数据获取模块4、第三厚度计算模块5和第四厚度计算模块6，各模块具体如下：

第二数据获取模块4，用于在第一轨道板模型的两端和第二轨道板模型的两端，分别施加第三垂向位移，以获取第一轨道板模型对应的第一支反力和第二轨道板模型对应的第二支反力；

第三厚度计算模块5，用于若第一支反力等于第二支反力，则以当前第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，作为待测轨道板的第二等效厚度；

第四厚度计算模块6，用于若第一支反力不等于第二支反力，则通过调整第一轨道板截面厚度，计算得到第二等效厚度。

作为优选方案，第四厚度计算模块6，具体包括第二迭代处理单元和第二厚度计算单元，各单元具体如下：

第二迭代处理单元，用于若第一支反力不等于第二支反力，则调整第一轨道板截面厚度，以得到对应的第四轨道板模型，并将第四轨道板模型作为第一轨道板模型，对第一支反力进行迭代处理，每次迭代处理时在当前第一轨道板模型的两端施加第三垂向位移以更新第一支反力，直至当前第一支反力等于第二支反力；

第二厚度计算单元，用于以当前第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，作为第二等效厚度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明提供了一种轨道板的等效厚度计算方法及系统，利用待测轨道板的第一参数，构建呈现三维非长方体形状的第二轨道板模型，并对第一参数中的第二轨道板截面厚度进行调整，得到第二参数，用于构建呈现三维长方体形状的第一轨道板模型，然后对第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面施加同样的预设荷载，得到第一轨道板模型对应的第一垂向位移和第二轨道板模型对应的第二垂向位移，此时由于导致第一垂向位移和第二垂向位移存在差异的因素只有轨道板截面厚度，其他影响模型构建的参数都相同，所以，当第一垂向位移等于第二垂向位移时，即可将呈现三维长方体形状的第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度作为上下不对称的待测轨道板的第一等效厚度，为待测轨道板的配筋和形心保持一致提供准确的配置依据，避免待测轨道板出现翘曲变形的异常情况。

进一步地，当第一垂向位移不等于第二垂向位移时，对第一垂向位移进行迭代处理，直至第一垂向位移等于第二垂向位移，实现对第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度的逐步优化，即对待测轨道板的第一等效厚度的逐步优化，以提升待测轨道板的等效厚度的准确性，进而避免待测轨道板出现翘曲变形的异常情况以及对待测轨道板上所运行列车的影响，提升待测轨道板上所运行列车的舒适度。另外，还可以同时对第一轨道板模型的两端和第二轨道板模型的两端施加同样的第三垂向位移，并调整第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，使得第一轨道板模型对应的第一支反力等于第二轨道板模型对应的第二支反力，同样可以实现对第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度的逐步优化，以提升待测轨道板的等效厚度的准确性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道板的等效厚度计算方法，其特征在于，包括：

在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面，分别施加预设荷载，以获取所述第一轨道板模型对应的第一垂向位移和所述第二轨道板模型对应的第二垂向位移；

若所述第一垂向位移等于所述第二垂向位移，则以当前所述第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，作为待测轨道板的第一等效厚度；

若所述第一垂向位移不等于所述第二垂向位移，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第一等效厚度；

其中，所述第二轨道板模型是根据所述待测轨道板的第一参数构建得到的三维非长方体模型，所述第一轨道板模型是根据第二参数构建得到的三维长方体模型，所述第二参数是对所述第一参数中的第二轨道板截面厚度进行调整而得到的。

2.如权利要求1所述的一种轨道板的等效厚度计算方法，其特征在于，所述若所述第一垂向位移不等于所述第二垂向位移，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第一等效厚度，具体为：

若所述第一垂向位移不等于所述第二垂向位移，则调整所述第一轨道板截面厚度，以得到对应的第三轨道板模型，并将所述第三轨道板模型作为所述第一轨道板模型，对所述第一垂向位移进行迭代处理，每次迭代处理时在当前所述第一轨道板模型的顶面施加所述预设荷载以更新所述第一垂向位移，直至当前所述第一垂向位移等于所述第二垂向位移；

以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述第一等效厚度。

3.如权利要求2所述的一种轨道板的等效厚度计算方法，其特征在于，所述第一轨道板模型和所述第二轨道板模型的构建，具体为：

获取所述待测轨道板的最大厚度值和所述第一参数，并通过有限元软件，结合所述第一参数，构建所述第二轨道板模型；

根据所述最大厚度值，确定所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，并利用所述第一轨道板截面厚度，对所述第一参数中的所述第二轨道板截面厚度进行调整，以得到所述第二参数；

通过有限元软件，结合所述第二参数，构建所述第一轨道板模型。

4.如权利要求1所述的一种轨道板的等效厚度计算方法，其特征在于，还包括：

在所述第一轨道板模型的两端和所述第二轨道板模型的两端，分别施加第三垂向位移，以获取所述第一轨道板模型对应的第一支反力和所述第二轨道板模型对应的第二支反力；

若所述第一支反力等于所述第二支反力，则以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述待测轨道板的第二等效厚度；

若所述第一支反力不等于所述第二支反力，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第二等效厚度。

5.如权利要求4所述的一种轨道板的等效厚度计算方法，其特征在于，所述若所述第一支反力不等于所述第二支反力，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第二等效厚度，具体为：

若所述第一支反力不等于所述第二支反力，则调整所述第一轨道板截面厚度，以得到对应的第四轨道板模型，并将所述第四轨道板模型作为所述第一轨道板模型，对所述第一支反力进行迭代处理，每次迭代处理时在当前所述第一轨道板模型的两端施加所述第三垂向位移以更新所述第一支反力，直至当前所述第一支反力等于所述第二支反力；

以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述第二等效厚度。

6.一种轨道板的等效厚度计算系统，其特征在于，包括：

第一数据获取模块，用于在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面，分别施加预设荷载，以获取所述第一轨道板模型对应的第一垂向位移和所述第二轨道板模型对应的第二垂向位移；其中，所述第二轨道板模型是根据所述待测轨道板的第一参数构建得到的三维非长方体模型，所述第一轨道板模型是根据第二参数构建得到的三维长方体模型，所述第二参数是对所述第一参数中的第二轨道板截面厚度进行调整而得到的；

第一厚度计算模块，用于若所述第一垂向位移等于所述第二垂向位移，则以当前所述第一轨道板模型对应的第一轨道板截面厚度，作为所述待测轨道板的第一等效厚度；

第二厚度计算模块，用于若所述第一垂向位移不等于所述第二垂向位移，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第一等效厚度。

7.如权利要求6所述的一种轨道板的等效厚度计算系统，其特征在于，所述第二厚度计算模块，具体包括：

第一迭代处理单元，用于若所述第一垂向位移不等于所述第二垂向位移，则调整所述第一轨道板截面厚度，以得到对应的第三轨道板模型，并将所述第三轨道板模型作为所述第一轨道板模型，对所述第一垂向位移进行迭代处理，每次迭代处理时在当前所述第一轨道板模型的顶面施加所述预设荷载以更新所述第一垂向位移，直至当前所述第一垂向位移等于所述第二垂向位移；

第一厚度计算单元，用于以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述第一等效厚度。

8.如权利要求7所述的一种轨道板的等效厚度计算系统，其特征在于，所述第一数据获取模块，具体包括：

模型构建单元，用于获取所述待测轨道板的最大厚度值和所述第一参数，并通过有限元软件，结合所述第一参数，构建所述第二轨道板模型；根据所述最大厚度值，确定所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，并利用所述第一轨道板截面厚度，对所述第一参数中的所述第二轨道板截面厚度进行调整，以得到所述第二参数；通过有限元软件，结合所述第二参数，构建所述第一轨道板模型；

数据获取单元，用于在第一轨道板模型的顶面和第二轨道板模型的顶面，分别施加预设荷载，以获取所述第一轨道板模型对应的第一垂向位移和所述第二轨道板模型对应的第二垂向位移。

9.如权利要求6所述的一种轨道板的等效厚度计算系统，其特征在于，还包括：

第二数据获取模块，用于在所述第一轨道板模型的两端和所述第二轨道板模型的两端，分别施加第三垂向位移，以获取所述第一轨道板模型对应的第一支反力和所述第二轨道板模型对应的第二支反力；

第三厚度计算模块，用于若所述第一支反力等于所述第二支反力，则以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述待测轨道板的第二等效厚度；

第四厚度计算模块，用于若所述第一支反力不等于所述第二支反力，则通过调整所述第一轨道板截面厚度，计算得到所述第二等效厚度。

10.如权利要求9所述的一种轨道板的等效厚度计算系统，其特征在于，所述第四厚度计算模块，具体包括：

第二迭代处理单元，用于若所述第一支反力不等于所述第二支反力，则调整所述第一轨道板截面厚度，以得到对应的第四轨道板模型，并将所述第四轨道板模型作为所述第一轨道板模型，对所述第一支反力进行迭代处理，每次迭代处理时在当前所述第一轨道板模型的两端施加所述第三垂向位移以更新所述第一支反力，直至当前所述第一支反力等于所述第二支反力；

第二厚度计算单元，用于以当前所述第一轨道板模型对应的所述第一轨道板截面厚度，作为所述第二等效厚度。

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