(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 202210518718.4 (22)申请日 2022.05.12 (71)申请人 石家庄铁道大 学 地址 050043 河北省石家庄市北二环东路 17号 (72)发明人 曹文龙　卜建清　荀敬川　赵存宝　 张连鹏　张吉仁　王雪彦　 (74)专利代理 机构 成都东恒知盛知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 51304 专利代理师 李英 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06K 9/62(2022.01)G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于车桥耦合及随机车辆荷载模型的 荷载效应 计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于车桥耦合及随机车辆 荷载模型的荷载效应计算方法， 所述荷载效应计 算方法包括： 采用Monte ‑Carlo随机抽样方法建 立随机车辆模 型， 根据车桥耦合效应计算桥梁典 型位置的应力时程， 并通过雨流计数法及GMM聚 类算法建立随机车辆荷载作用下的桥梁荷载效 应模型； 根据桥梁荷载效应模型计算随机车辆作 用下的桥梁荷载效应， 得到桥梁典型位置的应力 幅值分布 规律。 本发明通过随机车辆荷载模型对 各类桥梁的荷载效应进行计算 以及疲劳寿命预 测， 不需要在中小跨径钢桥及钢混组合桥梁设置 健康检测系统就可以得到荷载效应谱， 进而降低 了后期成本， 提高了经济效益。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114936398 A 2022.08.23 CN 114936398 A 1.一种基于车桥耦合及随机车辆荷载模型的荷载效应计算方法， 其特征在于： 所述荷 载效应计算方法包括： 采用Monte ‑Carlo随机抽样方法建立随机车辆模型， 根据车桥耦合效应计算桥梁典型 位置的应力时程， 并通过雨流计数法及GMM聚类算法建立随机车辆荷载作用下的桥梁荷载 效应模型； 根据桥梁荷载效应模型计算随机车辆作用下的桥梁荷载效应， 得到桥梁典型位置的应 力幅值分布规 律。 2.根据权利要求1所述的一种基于车桥耦合及随机车辆荷载模型的荷载效应计算方 法， 其特征在于： 所述采用Mo nte‑Carlo随机抽样方法建立随机车辆模型包括： A1、 根据统计数据及 现场观测结果确定桥梁上的车型、 车流量、 车间距、 车速、 车重及车 横向分布规 律； A2、 指定抽样总数， 分别建立车型、 车流量、 车间距、 车速、 车重分布函数及车横 向分布 函数； A3、 根据车 型概率表生成随机车 型， 并将其赋值给每辆车； A4、 每种车型的车重分布规律不同， 根据步骤A3生成的车型及该车型的车重分布函数， 随机生成每辆车的车重； A5、 每种车型的车速分布参数不同， 根据步骤A3生成的车型及该车型的车速分布函数， 随机生成每辆车的车速； A6、 根据车辆横向分布规 律， 随机生成每辆车 所占车道。 3.根据权利要求1所述的一种基于车桥耦合及随机车辆荷载模型的荷载效应计算方 法， 其特征在于： 所述 根据车桥耦合效应 计算桥梁典型位置的应力时程包括： B1、 建立桥梁有限元模型， 对于钢桥来说， 桥面板、 钢梁采用壳单元， 纵向支撑和水平支 撑采用梁单 元， 边界条件应符合实际情况； B2、 建立车辆模型， 车辆模型需根据实际调查确定， 车型可根据轴数确定， 对于同一轴 数的车辆， 按照加权平均的方法求出平均轴距， 作为车桥耦合效应 计算的车辆轴距； B3、 确定桥 面不平顺等级； B4、 分别对不同车型车辆赋予不同车速及车重， 计算车辆通过桥梁时典型位置的荷载 效应， 如应力幅。 4.根据权利要求1所述的一种基于车桥耦合及随机车辆荷载模型的荷载效应计算方 法， 其特征在于： 所述通过雨流计数法及GMM聚类算法建立随机车辆荷载作用下的桥梁荷载 效应模型包括： C1、 根据建立的随机车辆模型， 将单辆货车行驶过程中的应力时程进行叠加， 得到随机 车辆荷载作用下桥梁典型位置的应力时程； C2、 采用雨流计数法对应力时程数据进行处理， 得到随机车辆作用下桥梁典型位置的 应力幅值； C3、 应力幅值服从多个高斯分布线性组合而成的高斯混合分布， 通过GMM聚类算法确定 高斯混合分布的各个参数。 5.根据权利要求2所述的一种基于车桥耦合及随机车辆荷载模型的荷载效应计算方 法， 其特征在于： 车型分布为车重大于预设重量的货车， 按照轴数将货车分为多种 车型， 对权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114936398 A 2于同一轴数的车辆按照加权平均的方法求出平均轴距作为车桥耦合效应 计算的车辆轴距。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114936398 A 3