(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 202210570358.2 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 重庆城投基础设施建 设有限公司 地址 400000 重庆市渝中区中山 三路128号 15楼 申请人 重庆大学 (72)发明人 刘冒佚　姚刚　都宏波　杨阳　 郝朝　孙文童　门武磊　马鑫龙　 吴林峻　陈宇霄　 (74)专利代理 机构 合肥云道尔知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 3423 0 专利代理师 常雅雅 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06N 3/04(2006.01)G06N 3/06(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智 能化预测方法 (57)摘要 本发明公开了考虑多因素的公轨两用悬索 桥吊索疲劳智能化预测方法， 属于桥梁技术领 域， 包括以下步骤： 基于实测交通流量确定疲劳 标准车模型； 模拟多种荷载对吊索的作用； 悬索 桥吊索疲劳损伤分析； 选择模型预测公路车流 量； 基于车流预测的悬索桥吊索剩余寿命评估。 本发明方法考虑了超大型预制构件运输车对悬 索桥吊索疲 劳损伤的影 响， 疲劳损伤分析结果会 更加可靠； 考虑风荷载、 车辆荷载和轨道荷载同 时作用以及多车道效应、 双轨道效应和荷载作用 顺序等多因素影 响来评估桥梁疲 劳损伤， 分析方 式更贴合实际情况， 预测结果更加精准。 对轨道 疲劳标准车选取， 风荷载作用以及车轨同时作用 时都是以最不利的情况进行考虑， 得到的结果更 加安全。 权利要求书5页 说明书11页 附图3页 CN 114943108 A 2022.08.26 CN 114943108 A 1.考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智能化预测方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1： 基于实测交通 流量确定疲劳标准车模型； 步骤2： 模拟多种荷载对吊索的作用； 步骤3： 悬索桥吊索疲劳损伤分析； 步骤4： 选择模型 预测公路车流 量； 步骤5： 基于车流预测的悬索桥吊索剩余寿命评估。 2.根据权利要求1所述的考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智能化预测方法， 其 特征在于， 步骤1所述的基于实测交通 流量确定疲劳标准车模型， 具体步骤为： (1.1)在桥梁上安装多个智能摄像头， 采集车辆实时图像， 并将图像以帧为单位储存在 系统中； 利用计算机视觉技术采用基于R ‑FCN的车辆识别网络监测车流信息并识别车辆类 型， 车辆类型分为 轿车、 小客车、 大客车、 小货车、 中货车、 大货车 六种类型； (1.2)由(1.1)可获得 各种车型的车流 量并按照设计标准选取 各类型车辆的标准轴重； (1.3)按照疲劳损伤等效原理， 以考虑车流总轴重等效的方式计算公路疲劳标准车荷 载； ai(i＝1,2, …,7)依次代表大型预制构件 运输车、 大货车、 大客车、 中货车、 小货车、 小客 车和轿车的车流量占比； 由 计算总轴重前10％的车辆种类数n， 且n为满足条件 的最大整 数值； 然后对ai进行重新取值得到a'i， 当i＜n时， a'i取其对应车型的车流量占比， 当i＝n时， 令 当i＞n时， 取a'i＝0； 公路疲劳标准车等效轴重计算公式如下： 其中， We为等效轴重； mi(i＝1,2, …,7)依次代表大型预制构件运输车、 大货车、 大客车、 中货车、 小货车、 小客车和轿车的标准轴重； (1.4)确定轨道交通列车通行次数和轨道疲劳标准车形式， 根据监测得到的当日最大 轴重作为轨道车 载， 建立轨道疲劳标准车模型。 3.根据权利要求2所述的考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智能化预测方法， 其 特征在于， 步骤2所述的模拟多种荷载对吊索的作用， 具体步骤为： (2.1)利用观测塔上得到的当日风荷载数据， 计算得到当日的风功率谱密度函数， 并进 行风速模拟； 得到悬索桥 吊索各点轴力随时间的变化趋势， 获得最不利时间点下 的轴力状 态； (2.2)使用ANSYS软件提取各车道和轨道上布置单位移动荷载时的轴力影响线； 在 (2.1)中的最不利条件 下， 使用(1.3)和(1.4)中得到的疲劳标准车按影 响线加载， 从而得到 考虑风荷载作用下各车道和轨道下的吊索轴力时程曲线； 利用雨流计数法求得悬索桥各吊 索的轴力频值谱， 从而获取考虑风荷载作用下各车道和轨道加载一次的轴力疲劳幅和轴力 循环次数， 后续轨道作用选取轴力幅值 最大的轨道进行计算；权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114943108 A 2(2.3)根据当日轨道通行时桥面上正在通行的能引起吊索疲劳损伤的车辆数量， 计算 出当日能引起车辆和轨道共同作用的概 率； 计算公式如下： ω＝10q/Q                (2) 其中， ω为当日车辆和轨道共同作用的概率； q为轨道通行时当日能引起桥梁疲劳损伤 的车次； Q 为当日车流 量； 将轨道通行时能引起疲劳损伤的车流全部视为在最不利公路车道上通行并与轨道共 同作用； (2.4)首先将前面的轴力变化转化为相应的应力变化， 考虑车轨同时作用时， 应该调整 车荷载和轨道荷载作用下两个损伤的和作为其总损伤； 将0.1Qω的车流量作为车轨同时作 用的加载次数， 使用 调整系数修正公路和轨道的组合荷载， 并通过雨流计数法得到车轨共 同作用下的疲劳应力幅； 将 0.1Q(1‑ω)的车流量按各车道能引起疲劳损伤车辆的比例重新 分配， 得到各个公路车道在考虑风荷载作用下的疲劳标准车 车加载次数。 4.根据权利要求3所述的考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智能化预测方法， 其 特征在于， 步骤3所述的悬索桥吊索疲劳损伤分析， 具体步骤为： (3.1)首先需要对低应力幅做出修正， 低应力幅指产生的疲劳应力幅S小于吊索应力幅 门坎值Δσ0的应力幅， 将低应力幅值 转化为1000万次的等效疲劳荷载， 计算方式如下： 其中ΔS'为修正的低应力幅等效荷载， ni为各低应力幅的循环次数， ΔSi为各低应力幅 值； 然后再按下式换算得到20 0万次等效荷载应力幅： 其中ΔS200为200万次作用下的等效疲劳荷载应力幅， nj为大于Δσ0的应力幅循环次数， ΔSj为大于Δσ0的应力幅值； (3.2)利用雨流计数法获取的数据， 按(3)和(4)式分别计算出考虑风荷载作用下各车 道单独作用以及车轨同时作用200万次的等效疲劳荷载应力幅， 记为S'i和S”， i代表不同车 道； 在桥梁运营过程中存在两条轨道上列车同时经过桥梁的情况， 考虑到双轨道组合效应， 所以需要将S ”除以一个系数k进行修 正； (3.3)根据线性疲劳损伤准则， 计算出每日多因素荷载作用下的等效疲劳应力和循环 次数， 然后得到每日疲劳损伤； 当日疲劳损伤的计算式如下： 其中， D0为多因素作用下的每日疲劳损伤； σD为悬索桥吊索对应疲劳寿命为200万次的 疲劳应力幅。 5.根据权利要求4所述的考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智能化预测方法， 其 特征在于， 步骤4所述的选择模型 预测公路车流 量， 具体步骤为：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114943108 A 3