(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 202210407409.X
(22)申请日 2022.04.18
(71)申请人 河南工业大 学
地址 450001 河南省郑州市高新 技术开发
区莲花街100号
申请人 长安大学
(72)发明人 靳启文 孙艺利 薛晓峰 陈科委
赵金全 梅秀道 静行 丁永刚
陈桂香 贺拴海
(74)专利代理 机构 郑州联科专利事务所(普通
合伙) 41104
专利代理师 王聚才
(51)Int.Cl.
G06F 30/13(2020.01)
G06F 30/20(2020.01)E01D 11/04(2006.01)
E01D 19/16(2006.01)
G06F 119/14(2020.01)
(54)发明名称
一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布
设实用方法
(57)摘要
本发明公开开一种基于双目标的索支承桥
梁索力分类布设实用方法, 包括如下步骤: a、 索
安全储备冗余性及结构鲁棒性双目标选取; b、 柔
性长索、 刚性短索及长短适中索三类实用划分;
c、 三类索索力双目标布设实施方法, 刚性 短索主
要考虑安全储 备冗余性分析方法, 判断索自身安
全性是否满足规范要求; 柔性长索主要考虑结构
鲁棒性分析方法, 比较不同索易损薄弱特征; 长
短适中索, 则分别考虑安全储备冗余性和结构鲁
棒性两种分析方法, 综合二者取最不利设计; 本
发明能更具体地兼顾索 支承桥梁不同长度、 不同
位置索, 针对同长度、 不同位置索实施更有针对
性的索力布设, 最大程度保障索自身安全性, 降
低易损薄弱索及其附属装置损耗, 使索力布设更
加科学。
权利要求书1页 说明书5页 附图1页
CN 114638044 A
2022.06.17
CN 114638044 A
1.一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布设实用方法, 其特 征在于, 包括如下步骤:
a、 索力布设的安全 储备冗余 性及结构鲁棒 性双目标选取
a1、 基于索不同响应参数分析索的安全储备冗余性, 考虑索在最不利荷载组合作用下
挠度/垂度、 应力、 加速度、 振幅的响应值是否在规范限值范围, 是否满足设计要求, 从而保
障索自身安全性; 考虑λdesign表征不同响应参数设计值, λmax表征最不利荷载组合作用下响
应参数最大值, α表征安全储备冗余性, α =λdesign/λmax; 若安全储备冗余性α >1, 则满足设计
要求, 索自身安全; 若安全储备冗余性α<1, 不满足设计要求, 索自身不安全; 若安全储备冗
余度α =1, 则索处于临界状态;
a2、 考虑索不同响应参数实施的结构鲁棒性, 比较索在不同地震、 风、 车辆移动荷载作
用下的挠度、 应力、 加速度、 振幅各种不同响应参数的变化特征, 采用结构 鲁棒性R计算表达
式为R=( λdesign—λmax)/λdesign, R∈[0,1], 计算结构其设计值与响应值的差值, 并将该差值
与结构响应 设计值的比值作为结构 鲁棒性评价指标; 当R越接近于1, 结构 鲁棒性好, 结构或
杆件不易损, 反之, 则结构或杆件薄弱易损;
b、 不同索的划分
通过索长短、 抗弯刚度、 倾角、 每延米质量的不同因素计算分析, 采用实划分方法, 考虑
长度大于等于120m 的索为柔性长索, 长度小于等于30m 的索为刚性短索, 长度大于30m而小
于120m的索为长短适中的索;
c、 考虑双目标因素对三类索 索力的布设实施方法
c1、 针对长度小于等于30m的刚性短索, 在设计计算、 加固、 验算阶段, 考虑索物理、 振动
响应参数, 实施安全储备冗余性分析, 判断物理、 振动响应值是否在规范允许范围内, 是否
满足设计要求; 当安全 储备冗余α >1时, 索自身安全, 反 之, 则索不 安全;
c2、 针对长度大于等于120m的柔性长索, 在设计计算、 加固、 验算阶段以及长期运营监
测、 养管运 维时, 主要考虑索物理、 振动响应参数, 实施结构 鲁棒性分析, 比较不同索结构 鲁
棒性R; 结构鲁棒性小的柔性长索, 其索响应变化显著, 易 发生振动疲劳, 索 端阻尼器等附属
装置损耗大;
c3、 针对长度大于30m小于120m的索, 在监测、 检测评价的养护运维阶段, 需要考虑索物
理、 振动响应参数, 实施安全 储备冗余 性分析和结构鲁棒 性分析, 取二 者最不利设计。
2.根据权利要求1所述的一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布设实用方法, 其特
征在于, 步骤a2中针对多个不同索结构 鲁棒性, 所有索的结构 鲁棒性均需满足要求, 需综合
各响应参数结构鲁棒性, 比较不同索易损薄弱特征, 结构鲁棒性越小的索, 相对易损薄弱,
在动荷载长期作用下, 容 易引起振动疲劳以及 索端附属装置损耗, 需要及时监测 和维护。权 利 要 求 书 1/1 页
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CN 114638044 A
2一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布设实用方 法
技术领域
[0001]本发明涉及索支承桥梁智能建造及运维技术领域, 特别涉及一种基于双目标的索
支承桥梁索力分类布设实用方法。
背景技术
[0002]目前, 我国有大量大跨径索支承桥梁安全事故偶有发生, 亟需更系统科学的建造
及运维决策, 索数量多、 造价高、 附属装置损耗大, 后 期维护任务繁重, 被动检测评估具有滞
后性, 问题难得到根本解决, 发生此类现象的原因主 要在于以下两个方面:
[0003]1、 索支承桥梁自身结构体系复杂, 连接主梁不同部位的索长短不一、 索力大小不
等, 共同承担荷载作用时, 不同索的物理及 振动响应难以处于同一水平, 已有设计考虑经济
因素, 刚性短索自身安全储备冗余有限, 弯剪锈蚀断裂问题显著, 而柔性长索 振动响应变化
复杂, 索的振动疲劳及附属阻尼装置损耗问题突出。
[0004]2、 索支承桥梁桥位环境桥位往往恶劣, 长期在温度、 雨水等因素作用下, 尽管防
腐、 减振技术日益改善, 考虑不同程度施工缺陷, 如拉索护套划痕, 将大幅度增加不同长度
索的振动疲劳损伤积累和弯剪锈蚀损伤累积, 养管维护不及时, 易出现断索事故。
[0005]因此, 本发明考针对支承桥梁长短索典型病害, 针对不同长度、 不同部位索, 提出
基于双目标的索力分类布设实用方法, 实施更有针对性的索力分类布设十分必要。
发明内容
[0006]本发明目的是为进一步实施索支承桥梁索力科学建造及管养决策, 解决柔性长索
振动疲劳损伤、 刚性短索弯剪锈蚀断裂、 被动检测评价局限性突出等问题, 提出一种基于双
目标的索支承桥梁索力 分类布设实用方法, 针对柔性长索考虑强度、 刚度等参数实施结构
鲁棒性分析, 针对刚性短索考虑强度、 刚度等参数实施安全储 备冗余分析, 长短适中索则综
合考虑安全储备冗余分析及结构鲁棒性分析两种方法, 进而实施更科学的建造及养管决
策。
[0007]为达到上述目的所采取的技 术方案是:
[0008]一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布设实用方法, 包括如下步骤:
[0009]a、 索力布设的安全 储备冗余 性及结构鲁棒 性双目标选取
[0010]a1、 基于索不 同响应参数分析索的安全储备冗余性, 考虑索在最不利荷载组合作
用下挠度/垂度、 应力、 加速度、 振幅的响应值是否在规范限值范围, 是否满足设计要求, 从
而保障索自身安全性; 考虑λdesign表征不同响应参数设计值, λmax表征最不利荷载组合作用
下响应参数最大值, α表征安全储备冗余性, α =λdesign/λmax; 若安全储备冗余性α >1, 则满足
设计要求, 索自身安全; 若安全储备冗余性α<1, 不满足设计要求, 索自身不安全; 若安全储
备冗余度α =1, 则索处于临界状态;
[0011]a2、 考虑索不同响应参数实施的结构鲁棒性, 比较索在不同地震、 风、 车辆移动荷
载作用下 的挠度、 应力、 加速度、 振幅各种不同响应参数 的变化特征, 尽管响应值在规范限说 明 书 1/5 页
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专利 一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布设实用方法
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