(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211282982.9 (22)申请日 2022.10.20 (71)申请人 中国铁路 设计集团有限公司 地址 300308 天津市滨 海新区自贸试验区 (空港经济区)东七道109号 (72)发明人 傅安民　苏伟　王雨权　廖立坚　 李艳　杨智慧　张兴华　刘龙　 周岳武　白青波　吴迪　 (74)专利代理 机构 天津浆果知识产权代理事务 所(普通合伙) 12240 专利代理师 王龑 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种铁路桥梁单箱单室截面有效宽度数字 孪生计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种铁路桥梁单箱单室截面 有效宽度数字孪生计算方法， 包括以下步骤： 将 单箱单室箱梁截面划分为悬臂区域、 顶板翼缘区 域、 底板翼缘区域、 腹板区域； 依据悬臂区域、 顶 板翼缘区域、 底板翼缘区域的拐点数量及尺寸大 小关系， 将悬臂、 顶板翼缘、 底板翼缘数字孪生仿 真为节线形式； 依据腹板区域拐点数量及尺寸大 小关系， 将腹板数字孪生仿真为节线形式； 合并 各区域的局部节线信息形成截面的全局节线数 据； 依次计算各条全局节线的有效宽度， 形成截 面的有效宽度数据； 完成单箱单室截面有效宽度 计算。 本发明能够针对铁路桥梁单箱单室截面， 高效快捷地进行多拐点单箱单室截面有效宽度 计算， 适用范围广， 通用性强。 权利要求书2页 说明书10页 附图7页 CN 115357993 A 2022.11.18 CN 115357993 A 1.一种铁路桥梁单箱单室截面有效宽度数字孪生计算方法， 其特征在于： 包括以下步 骤： （A） 将单箱单室箱梁 截面划分为悬臂区域、 顶板翼缘区域、 底板翼缘区域、 腹板区域； （B） 依据悬臂区域的拐点数量及尺寸大小关系， 将截面悬臂数字 孪生仿真为节线形式； （C） 依据顶板翼缘区域的拐点数量及尺寸大小关系， 将顶板翼缘数字孪生仿真为节线 形式； （D） 依据底板翼缘区域拐点数量及尺寸大小关系， 将底板翼缘数字孪生仿真为节线形 式； （E） 依据腹板区域拐点数量及尺寸大小关系， 将腹板数字 孪生仿真为节线形式； （F） 合并各区域的局部节线信息形成截面的全局节线数据； （G） 依次计算各 条全局节线的有效宽度， 形成截面的有效宽度数据； （H） 完成单箱单室截面有效宽度计算。 2.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁单箱单室截面有效宽度数字孪生计算方法， 其 特征在于： 拐点的定义， 具体如下： 悬臂区域、 顶板翼缘区域、 底板翼缘区域、 腹板区域中截面 折线变化处衔接点 为拐点。 3.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁单箱单室截面有效宽度数字孪生计算方法， 其 特征在于： 节线的定义和判定， 具体如下： 首先， 将一条位于某一高度位置的无限长水平线与区域相交得到的线段即为节线； 然后， 将上述节线作为该高度位置的节线， 并假设其长度为l0， 当水平线与区域不相交 时l0=0； 再后， 将水平线向上移动一段的距离， 其与截面悬臂区域相交得到的节线长度为 l1； 再后， 将水平线向下移动一段的距离， 其与截面悬臂区域相交得到的节线长度为 l2； 最后， 将l1、 l2分别与l0作差， 若差值无限接近于0， 则舍弃该节线， 否则将其作为该高度 位置的节线。 4.根据权利要求3所述的一种铁路桥梁单箱单室截面有效宽度数字孪生计算方法， 其 特征在于： 步骤 （A） 将单箱单室箱梁截面划分为悬臂区域、 顶板翼 缘区域、 底板翼 缘区域、 腹 板区域中， 悬臂区域、 顶板翼缘区域位于截面顶部， 底板翼缘区域位于截面底部， 腹板区域 竖向贯穿截面； 悬臂区域位于腹板区域左侧， 顶板翼缘区域位于腹板区域右侧， 悬臂区域、 顶板翼缘区域的横向尺寸从截面顶部往下逐渐减小， 底板翼缘区域位于腹板区域右侧， 其 横向尺寸从截面顶部往下 逐渐增大。 5.根据权利要求3所述的一种铁路桥梁单箱单室截面有效宽度数字孪生计算方法， 其 特征在于： 步骤 （B） 中依据悬臂区域拐点数量及尺寸大小关系， 将悬臂数字孪生仿 真为节线 形式， 具体过程如下： （a） 根据节线位于哪两个拐点之间进行分类， 得到若干个 Ⅰ号子分支； （b） 根据 （a） 中拐点是否均存在进行分类， 进一 步得到若干个 Ⅱ号子分支； （c） 对 （b） 得到的每个分支， 根据各拐点竖向的高低位置进行分类， 进一步得到若干个 Ⅲ号子分支； （d） 对 （c） 得到的每个子分支， 根据节线位于哪两个拐点之间进行分类， 进一步得到若 干个Ⅳ号子分支；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115357993 A 2（e） 对 （d） 得到的每个子分支， 根据拐点之间的高差是否为极小值进行分类， 进一步得 到若干个 Ⅴ号子分支； （f） 根据 （e） 得到的每 个子分支， 得到悬臂区域任意高度位置的节线数据。 6.根据权利要求3所述的一种铁路桥梁单箱单室截面有效宽度数字孪生计算方法， 其 特征在于： 步骤 （E） 中依据腹板区域拐点数量及尺寸大小关系， 将 腹板数字孪生仿 真为节线 形式， 具体过程如下； （a） 根据拐点是否均存在进行分类， 得到若干个 ⅰ号子分支； （b） 对 （a） 得到的每个分支， 根据各拐点竖向的高低位置进行分类， 进一步得到若干个 ⅱ号子分支； （c） 对 （b） 得到的每个子分支， 根据节线位于哪两个拐点之间进行分类， 进一步得到若 干个ⅲ号子分支； （d） 根据 （c） 得到的每 个子分支， 得到腹板区域任意高度位置的节线数据。 7.根据权利要求5所述的一种铁路桥梁单箱单室截面有效宽度数字孪生计算方法， 其 特征在于： 悬臂区域中某一高度位置处节线 数量最少为 1条， 最多为2条， 悬臂区域中当某 一 高度位置处存在两条节线时， 按从截面顶部往下节线长度依次减小的原则对两条节线进 行 排列。 8.根据权利要求3所述的一种铁路桥梁单箱单室截面有效宽度数字孪生计算方法， 其 特征在于： 顶部翼缘区域与悬臂区域的拐点、 节线划分排列方式相同； 底部翼缘区域与悬臂区域的拐点、 节线划分方式相同， 底部翼缘区域当某一高度位置 处存在两条节线时， 按从截面顶部往下节线长度依次增大的原则对两条节线 进行排列。 9.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁单箱单室截面有效宽度数字孪生计算方法， 其 特征在于： 步骤 （F） 合并各区域的局部节线信息形成截面的全局节线数据， 具体过程如下： 首先， 从截面某个拐点处引一条 无限长水平线， 分别求得 各区域的局部节线； 然后， 将各区域的局部节线进行扩展， 求得各区域局部节线数量的最大值LNum， 在依次 扩展各区域的局 部节线， 当区域中局 部节线数量小于LNum时， 复制当前局部节线形成LNum 条局部节线， 否则不进行扩展； 再后， 合并各区域的局部节线信息形成全局节线； 最后， 依次对 截面各个拐点执 行以上步骤， 形成截面的全局节线数据。 10.根据权利要求9所述的一种铁路桥梁单箱单室截面有 效宽度数字孪生计算方法， 其 特征在于： 步骤 （G） 依次计算各条全局节线的有效宽度， 形成截面的有效宽度数据， 具体过 程如下： 全局节线包含了在悬臂、 顶板翼缘、 底板翼缘、 腹板区域中的长度， 以及该节线距截面 顶部的距离数据； 使用上述数据即可计算得到该节线在各区域的有效宽度， 从而进一步得到截面的有效 宽度数据。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115357993 A 3