(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111390460.6 (22)申请日 2021.11.23 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113821864 A (43)申请公布日 2021.12.21 (73)专利权人 中铁大桥科 学研究院有限公司 地址 430034 湖北省武汉市硚口区建 设大 道103号 专利权人 佛山市广佛肇高速公路有限公司 　 中铁大桥局集团有限公司 (72)发明人 高军　肖金军　林晓　钟继卫　 李俊　王波　薛惠玲　王翔　 张远征　李力　纪常永　彭旭民　 王正一　王梓宇　钱康　李云友　 高宇馨　高天　王更峰　赵龙　(74)专利代理 机构 北京华沛德权律师事务所 11302 代理人 曹洪进 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) 审查员 肖亦然 (54)发明名称 一种大跨度斜拉桥复合极限力预警方法及 装置 (57)摘要 本发明公开了一种大跨度斜拉桥复合极限 力预警方法和装置， 包括： 建立大跨度斜拉桥有 限元模型， 并根据成桥荷载试验 数据对有限元模 型进行修正， 得到有限元仿真模型； 利用有限元 仿真模型， 采用静力分析法计算位移影响面， 得 到多个关键荷载响应位置； 分别建立每个关键荷 载响应位置对于位移影 响的关联函数， 并将多个 关联函数融合得到融合响应模型； 采用不同负载 组合的方式， 基于融合响应模型， 计算不同负载 对应的复合响应系数； 按照检测周期获取所述大 跨度斜拉桥的观测数据， 并基于复合响应系数计 算大跨度斜拉桥对应不同负载组合的复合极限 力； 根据复合极限力对大跨度斜拉桥的荷载进行 预警， 以实现对大跨度斜拉桥安全性的有效评 估。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 113821864 B 2022.02.11 CN 113821864 B 1.一种大跨度斜拉桥复合极限力预警方法， 其特 征在于， 包括： 步骤一、 建立大跨度斜拉桥有限元模型， 并根据成桥荷载试验数据对所述有限元模型 进行修正， 得到有限元仿真模型； 步骤二、 利用所述有限元仿真模型， 采用静力分析法计算位移影响面， 得到多个关键荷 载响应位置； 步骤三、 分别建立每个所述关键荷载响应位置对于所述位移影响的关联函数， 并将多 个所述关联函数融合得到融合响应模型； 具体包括： 向所述关键荷载响应位置施加不同荷载， 计算所述荷载对应的最大位移响 应值， 建立荷载与位移数据存取表； 根据所述数据存取表建立荷载与位移的关联函数； 将所述关联函数的系数作为特 征向量， 建立融合响应模型； 步骤四、 采用不同负载组合的方式， 基于所述融合响应模型， 计算负载对应的复合响应 系数； 其中， 所述复合响应系数的计算公式为： ； ； 其中， 表示第 种负载与第 种负载耦合负载的复合响应系数， 表示弹性模量， 表示关键荷载响应位置的个数， 表示挠曲面曲率， 表示极限承载系数， 表示复合力 的水平分向量， 表示复合力的竖直分向量， 表示水平位移最大值， 表示竖直水平 位移最大值， 表示常数； 步骤五、 按照检测周期获取所述大跨度斜拉桥的观测数据， 并基于所述复合响应系数 计算所述大跨度斜拉桥对应不同负载组合的复合极限力； 步骤六、 根据所述复合极限力对所述大跨度斜拉桥的荷载进行 预警。 2.如权利要求1所述的大跨度斜拉桥复合极限力预警方法， 其特征在于， 所述对所述有 限元模型进行修 正， 包括： 获取所述大跨度斜拉桥的初始应力， 并加到所述有限元模型中； 对所述有限元模型进行静力分析计算模拟索力值， 根据模拟索力值和成桥荷载试验测 得的实测索力值调整所述有限元模型的结构参数； 迭代循环， 直到所述模拟索力值与所述实测索力值的误差小于误差阈值， 得到有限元 仿真模型。 3.如权利要求2所述的大跨度斜拉桥复合极限力预警方法， 其特征在于， 所述步骤二包 括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113821864 B 2向所述有限元仿真模型的主梁桥面节点施加竖向恒载， 并沿所述主梁桥面横向移动， 得到多个竖向挠曲面， 分别计算所述竖向挠曲面的最大位移响应值； 向所述有限元仿真模型的桥塔节点施加横向恒载， 并沿所述桥塔竖向移动， 得到多个 横向挠曲面， 分别计算所述横向挠曲面 最大位移响应值； 根据所述 最大位移响应值筛 选出多个关键荷载响应位置 。 4.如权利要求3所述的大跨度斜拉桥复合极限力预警方法， 其特征在于， 所述负载组合 包括： 车桥耦合负载和风 桥耦合负载。 5.如权利要求4所述的大跨度斜拉桥复合极限力预警方法， 其特征在于， 所述步骤五包 括： 将所述观测数据进行筛 选， 滤除无效数据和异常值； 根据所述观测数据分别计算 不同负载组合对应的复合响应系数； 根据所述复合响应系数计算复合极限力。 6.如权利要求5所述的大跨度斜拉桥复合极限力预警方法， 其特征在于， 所述观测数据 包括位移、 截面应力和风速 。 7.如权利要求6所述的大跨度斜拉桥复合极限力预警方法， 其特征在于， 所述预警包 括： 针对不同的负载组合， 分别设定依次递减的第一阈值和第二阈值， 并根据下列规则依 次判断预警级别； 当存在复合极限力小于所述第二阈值的负载组合时， 三级预警响应； 当极限力大于所述第 一阈值且小于所述第 二阈值的组合数量大于一个时， 二级预警响 应； 当极限力大于所述第一阈值且小于所述第二阈值的组合数量为一个时， 一级预警响 应。 8.一种大跨度斜拉桥复合极限力预警装置， 使用 如权利要求1 ‑7中任一项所述的大跨 度斜拉桥复合极限力预警方法， 其特 征在于， 包括： 有限元分析软件， 其用于建立大跨度斜拉桥有限元模型， 并进行模型修正得到有限元 仿真模型； 试验模块， 其用于进行成桥荷载 试验， 为所述有限元建模软件提供修 正数据； 解算模块， 其基于所述有限元仿真模型解 算得到多个关键荷载响应位置； 融合响应模块， 其将所述多个关键荷载响应位置的响应函数进行融合， 求解得到复合 响应系数； 监测模块， 其获取观测数据； 预警模块， 根据所述观测数据计算复合极限力， 并进行分级预警。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113821864 B 3