基于MIDAS的大件运输桥梁通行安全批量验算装置的制作方法

基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算装置
技术领域
1.本发明涉及智慧交通技术领域，尤其涉及一种基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算装置。


背景技术：

2.随着公路交通事业及国家工业设施建设的不断发展，发电机、变压器、反应器和储油罐等大型设备运输出现得日益频繁，运输吨位逐年增大，且所运输的设备多关系国计民生，多数具有强制通行性。《交通运输部办公厅关于进一步优化跨省大件运输并联许可服务工作的通知》在跨省大件运输并联许可的基础上提出了完善公路“数据库”的要求，推进大件运输桥梁安全的智能、快速评估。目前，因无明确的验算标准，各省均按照不同的方法进行验算，标准化程度低、效率低下，无法应对日益增长的大件运输通行需求。
3.基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算方法，针对大件运输桥梁通行安全验算的人工机械性重复操作，在两阶段大件运输桥梁通行安全评估方法基础上，通过信息化方法实现midas验算模型的批量化自动创建和验算，提高了验算过程的智能化，降低了人工参与。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的局限和缺陷，本发明提供一种基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算装置，包括数据库、项目管理单元、车辆管理单元、主控数据单元、运行计算单元、结果查看单元；
5.所述数据库用于储存符合预设标准的midas civil有限元计算模型mct文件以及所述midas civil有限元计算模型的相应参数，所述midas civil有限元计算模型根据预设的规则自动修改为需要的活载效应对比计算模型，所述midas civil有限元计算模型结合所述相应参数后转化为需要的承载能力极限状态验算和正常使用极限状态验算模型；
6.所述项目管理单元用于创建验算项目，根据通行的路线信息和路段信息确定需要进行验算的midas civil有限元计算模型，将所述midas civil有限元计算模型添加入所述验算项目，支持保存和打开所述验算项目；
7.所述车辆管理单元用于录入车辆的轴距数据、轴荷数据和轮距数据，根据所述轴距数据、所述轴荷数据和所述轮距数据转化形成车辆荷载数据；
8.所述主控数据单元用于确定是否考虑大件运输车辆荷载冲击系数用于修改移动荷载分析控制数据，确定是否放大大件运输车辆荷载用于修改移动荷载工况系数，确定是否进行各类验算的荷载组合系数用于生成结果荷载组合；
9.所述运行计算单元用于将所述车辆管理单元和所述主控数据单元形成的数据替换所述midas civil有限元计算模型mct文件中的预设内容，形成用于对应项目安全验算的midas civil有限元计算模型mct文件，运行midas civil软件，导入新生成的文件进行计算，形成midas civil designer模型，使用所述midas civil designer模型进行验算，导出
excel格式的计算结果；
10.所述结果查看单元用于查看验算结果，所述验算结果包括活载效应对比结果、承载能力极限状态验算结果、正常使用极限状态验算结果以及汇总结果。
11.可选的，所述midas civil有限元计算模型的相应参数包括模型名称、相对路径、是否设计验算、设计内力计算模式、公路桥涵结构的设计安全等级、构件制作方法、构件验算类型、环境设置、抗扭降低系数、预应力弯起钢筋考虑、是否考虑rc构件采用焊接钢筋骨架、rc构件采用焊接钢筋骨架系数、是否生成有效宽度、有效宽度比例系数、是否考虑截面偏心、设计荷载弯矩系数、设计荷载剪力系数、设计荷载轴力系数、设计荷载位移系数、大件运输荷载弯矩系数、大件运输荷载剪力系数、大件运输荷载轴力系数、大件运输荷载位移系数、抗拉强度设计值、抗压强度设计值之中的至少一个。
12.可选的，所述项目管理单元根据通行的路线信息和路段信息确定需要进行验算的midas civil有限元计算模型时，访问预设的数据库，根据路线信息和路段信息确定预设的桥梁，所述预设的桥梁对应的有限元计算模型去重后获得需要进行验算的midas civil有限元计算模型。
13.可选的，所述车辆管理单元用于录入车辆的轴距数据、轴荷数据和轮距数据，根据mct文件格式的要求转化成相应的命令流语句。
14.可选的，所述主控数据单元用于确定是否考虑大件运输车辆荷载冲击系数，确定是否放大大件运输车辆荷载，确定是否进行各类验算的荷载组合系数，根据mct文件格式的要求转化成相应的命令流语句。
15.可选的，所述运行计算单元用于执行所述midas civil有限元计算模型的计算，导出计算结果和对应参数，将所述命令流语句替换所述midas civil有限元计算模型mct文件的相关内容，形成新模型进行活载效应对比计算，导出计算结果和对应参数。
16.可选的，所述运行计算单元用于导出所述midas civil有限元计算模型的计算结果和对应参数，将形成的midas civil designer模型进行承载能力极限状态验算和正常使用极限状态验算，导出计算结果和对应参数。
17.可选的，所述结果查看单元用于读取各模型的活载效应对比结果，所述活载效应对比结果包括最大正弯矩、最大负弯矩、最大剪力、最大轴力、拉索索力、最大竖向位移的比值之中的至少一个。
18.可选的，所述结果查看单元用于读取各模型的承载能力极限状态验算结果，所述承载能力极限状态验算结果包括正截面抗弯承载能力验算能否通过和安全系数、斜截面抗剪承载能力验算能否通过和安全系数之中的至少一个。
19.可选的，所述结果查看单元用于读取各模型的正常使用极限状态验算结果，所述正常使用极限状态验算结果包括使用阶段正截面抗弯、使用阶段斜截面抗剪、受压区混凝土最大压应力、混凝土主压应力、受拉区预应力钢筋最大拉应力的计算值、允许值及能否通过之中的至少一个。
20.本发明具有下述有益效果：
21.本发明通过与数据库互通实现了按照通行路线、路段确定通行桥梁进而确定需要进行验算的midas civil模型，简化了人工按照地图确定寻找通行桥梁的繁琐过程。通过关键参数定义后转化为mct文件相关内容生成新计算模型，替代了人工修改验算模型的机械
化重复操作。本发明通过计算结果和相关参数自动导出以及自动读取形成验算结果表格，替代了人工通过模型读取计算结果的机械化重复操作。同时，通过项目管理同时添加多个验算模型，实现了批量验算，形成标准化固定流程的验算方法，提高了验算结果的准确性和时效性，间接保障了桥梁结构安全及运输安全。
附图说明
22.图1为本发明实施例一提供的基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算装置的结构示意图。
23.图2为本发明实施例一提供的基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算方法的流程图。
具体实施方式
24.为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算装置进行详细描述。
25.实施例一
26.本实施例提供一种基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算装置，包括数据库、项目管理单元、车辆管理单元、主控数据单元、运行计算单元、结果查看单元。
27.所述数据库储存符合标准的midas civil有限元计算模型mct格式文件以及模型相应参数，该模型作为基础模型可按照规则自动修改为需要的活载效应对比计算模型，结合相应参数后可转化为需要的承载能力极限状态验算和正常使用极限状态验算模型。
28.所述项目管理单元创建验算项目，根据通行的路线、路段信息确定需要进行验算的midas civil模型后添加入验算项目，支持保存、打开项目。
29.所述车辆管理单元录入车辆的轴距、轴荷、轮距，可转化形成自定义车辆荷载数据。
30.所述主控数据单元确定是否考虑大件运输车辆荷载冲击系数用于修改移动荷载分析控制数据，确定是否放大大件运输车辆荷载用于修改移动荷载工况系数，确定各类验算的荷载组合系数用于生成结果荷载组合。
31.所述运行计算单元将车辆管理单元、主控数据单元形成的数据替换有限元计算模型mct格式文件中相关内容，形成用于对应项目安全验算的有限元计算模型mct格式文件，自动打开midascivil软件，导入新生成的文件进行计算，而后自动生成midas civil designer模型并完成验算，导出excel格式的计算结果。
32.所述结果查看单元可查看验算结果，包括活载效应对比结果、承载能力极限状态验算、正常使用极限状态验算结果以及汇总结果。
33.本实施例中，所述数据库midas civil有限元计算模型mct格式文件满足如下主要要求：
34.1)需要进行验算的主梁单元按纵梁划分，分别定义为不同结构组，2)结构组依次命名为“计算单元1、计算单元2
……”
；
35.3)汽车荷载车道按中载设置，命名分别为“中载1、中载2、中载3
……”
；
36.4)挂车荷载车道按中载设置，命名为“挂车”；
37.5)大件运输荷载车道按重在设置，命名为“大件运输车辆”；
38.6)移动荷载工况定义为“汽车荷载工况”、“挂车荷载工况”2个；
39.7)车辆定义为标准的车辆荷载或者车道荷载；
40.8)完成跨度信息设置。
41.本实施例中，所述数据库模型相应参数包括：模型名称、相对路径、是否设计验算、设计内力计算模式、公路桥涵结构的设计安全等级、构件制作方法、构件验算类型、环境设置、抗扭降低系数βt、预应力弯起钢筋考虑_h、是否考虑rc构件采用焊接钢筋骨架、rc构件采用焊接钢筋骨架系数、是否生成有效宽度、有效宽度比例系数、是否考虑截面偏心、设计荷载弯矩系数、设计荷载剪力系数、设计荷载轴力系数、设计荷载位移系数、大件运输荷载弯矩系数、大件运输荷载剪力系数、大件运输荷载轴力系数、大件运输荷载位移系数、抗拉强度设计值、抗压强度设计值。
42.本实施例中，所述项目管理单元根据通行的路线、路段信息确定需要进行验算的midas civil模型时，可访问“桥隧智慧管控平台”的数据库，根据路线、路段确定相关桥梁，相关桥梁对应的有限元计算模型去重后即为需要进行验算的midas civil模型。
43.本实施例中，所述车辆管理单元录入车辆的轴距、轴荷、轮距，将按照mct文件格式的要求自动转化成相应的命令流语句。
44.本实施例中，所述主控数据单元确定的是否考虑大件运输车辆荷载冲击系数，是否放大大件运输车辆荷载，以及各类验算的荷载组合系数，将按照mct文件格式的要求自动转化成相应的命令流语句。
45.本实施例中，所述运行计算单元将自动执行基础midas civil模型的计算，导出计算结果及相关参数，然后将以上所述命令流语句替换基础midas civil模型mct文件相关内容(move-ctrl(ch)、vehicle、mvldcase(ch)、loadcomb)后形成新模型进行活载效应对比计算，导出计算结果及相关参数。
46.本实施例中，所述活载效应对比导出的计算结果及相关参数包括：
47.a.前处理结果：桁架单元的截面积a及强度；
48.b.设计模型和大件载效应对比数据结果；
49.a)设计荷载作用下目标梁单元的弯矩md；
50.b)设计荷载作用下目标梁单元的剪力qd；
51.c)设计荷载作用下目标梁单元的轴力nd；
52.d)设计荷载作用下目标梁单元的挠度δ；
53.e)设计荷载作用下目标单元的七自由度效应；
54.f)设计荷载作用下目标桁架、索单元的内力sd；
55.g)大件荷载作用下目标梁单元的弯矩m；
56.h)大件荷载作用下目标梁单元的剪力q；
57.i)大件荷载作用下目标梁单元的轴力n；
58.j)大件荷载作用下目标梁单元的挠度δ；
59.k)大件荷载作用下目标单元的七自由度效应；
60.l)大件荷载作用下目标桁架、索单元的内力s。
61.当桥梁为按照《公路桥涵设计通用规范》jtj021-89设计的桥梁时，设计荷载作用
下目标单元的内力分汽车荷载和挂车荷载两种移动荷载组合输出。
62.本实施例中，所述midas civil模型计算结果及相关参数导出完成后将自动生成midas civil designer模型进行承载能力极限状态验算、正常使用极限状态验算，导出计算结果及相关参数。
63.本实施例中，所述承载能力极限状态验算、正常使用极限状态验算导出的计算结果包括：
64.c.承载能力极限状态验算；
65.a)目标荷载组合有限元模型抗弯验算结果；
66.b)目标荷载组合有限元模型抗剪验算结果；
67.d.正常使用极限状态；
68.a)目标荷载组合有限元模型正截面拉应力(扣除预加应力)计算结果；
69.b)目标荷载组合有限元模型正截面预加应力计算结果；
70.c)目标荷载组合有限元模型正截面抗裂验算结果及安全系数；
71.d)目标荷载组合有限元模型斜截面抗裂验算结果及安全系数；
72.e)目标荷载组合有限元模型正截面压应力验算结果及安全系数；
73.f)目标荷载组合有限元模型斜截面主压应力验算结果及安全系数；
74.g)目标荷载组合有限元模型裂缝宽度验算结果及安全系数；
75.h)目标荷载组合有限元模型受拉钢筋的拉应力验算结果及安全系数。
76.本实施例中，所述结果查看单元可读取上述计算结果文件中数据自动计算各模型的活载效应对比结果，即最大正弯矩、最大负弯矩、最大剪力、最大轴力、拉索索力、最大竖向位移的比值(大件运输荷载效应/设计荷载效应)。
77.本实施例中，所述结果查看单元可读取上述计算结果文件中数据自动计算各模型的承载能力极限状态验算结果，即正截面抗弯承载能力验算能否通过和安全系数，斜截面抗剪承载能力验算能否通过和安全系数。
78.本实施例中，所述结果查看单元可读取上述计算结果文件中数据自动计算各模型的正常使用极限状态验算结果，即使用阶段正截面抗弯、使用阶段斜截面抗剪、受压区混凝土最大压应力、混凝土主压应力、受拉区预应力钢筋最大拉应力的计算值、允许值及能否通过。
79.为了使本实施例要求解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本实施例进行进一步详细说明。
80.图1为本发明实施例一提供的基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算装置，包括数据库、项目管理单元、车辆管理单元、主控数据单元、运行计算单元、结果查看单元。
81.所述数据库储存符合标准的midas civil有限元计算模型mct格式文件以及模型相应参数，该模型作为基础模型可按照规则自动修改为需要的活载效应对比计算模型，结合相应参数后可转化为需要的承载能力极限状态验算和正常使用极限状态验算模型。
82.所述项目管理单元创建验算项目，根据通行的路线、路段信息确定需要进行验算的midas civil模型后添加入验算项目，支持保存、打开项目。
83.所述车辆管理单元录入车辆的轴距、轴荷、轮距，可转化形成自定义车辆荷载数据。
84.所述主控数据单元确定是否考虑大件运输车辆荷载冲击系数用于修改移动荷载分析控制数据，确定是否放大大件运输车辆荷载用于修改移动荷载工况系数，确定各类验算的荷载组合系数用于生成结果荷载组合。
85.所述运行计算单元将车辆管理单元、主控数据单元形成的数据替换有限元计算模型mct格式文件中相关内容，形成用于对应项目安全验算的有限元计算模型mct格式文件，自动打开midas civil软件，导入新生成的文件进行计算，而后自动生成midas civil designer模型并完成验算，导出excel格式的计算结果。
86.所述结果查看单元可查看验算结果，包括活载效应对比结果、承载能力极限状态验算、正常使用极限状态验算结果以及汇总结果。
87.本实施例中，所述数据库midas civil有限元计算模型mct格式文件满足如下主要要求：
88.1)需要进行验算的主梁单元按纵梁划分，分别定义为不同结构组，2)结构组依次命名为“计算单元1、计算单元2
……”
；
89.3)汽车荷载车道按中载设置，命名分别为“中载1、中载2、中载3
……”
；
90.4)挂车荷载车道按中载设置，命名为“挂车”；
91.5)大件运输荷载车道按重在设置，命名为“大件运输车辆”；
92.6)移动荷载工况定义为“汽车荷载工况”、“挂车荷载工况”2个；
93.7)车辆定义为标准的车辆荷载或者车道荷载；
94.8)完成跨度信息设置。
95.本实施例中，所述数据库模型相应参数包括：模型名称、相对路径、是否设计验算、设计内力计算模式、公路桥涵结构的设计安全等级、构件制作方法、构件验算类型、环境设置、抗扭降低系数βt、预应力弯起钢筋考虑_h、是否考虑rc构件采用焊接钢筋骨架、rc构件采用焊接钢筋骨架系数、是否生成有效宽度、有效宽度比例系数、是否考虑截面偏心、设计荷载弯矩系数、设计荷载剪力系数、设计荷载轴力系数、设计荷载位移系数、大件运输荷载弯矩系数、大件运输荷载剪力系数、大件运输荷载轴力系数、大件运输荷载位移系数、抗拉强度设计值、抗压强度设计值。
96.本实施例中，所述项目管理单元根据通行的路线、路段信息确定需要进行验算的midas civil模型时，可访问“桥隧智慧管控平台”的数据库，根据路线、路段确定相关桥梁，相关桥梁对应的有限元计算模型去重后即为需要进行验算的midas civil模型。
97.本实施例中，所述车辆管理单元录入车辆的轴距、轴荷、轮距，将按照mct文件格式的要求自动转化成相应的命令流语句。
98.本实施例中，所述主控数据单元确定的是否考虑大件运输车辆荷载冲击系数，是否放大大件运输车辆荷载，以及各类验算的荷载组合系数，将按照mct文件格式的要求自动转化成相应的命令流语句。
99.本实施例中，所述运行计算单元将自动执行基础midas civil模型的计算，导出计算结果及相关参数，然后将以上所述命令流语句替换基础midas civil模型mct文件相关内容(move-ctrl(ch)、vehicle、mvldcase(ch)、loadcomb)后形成新模型进行活载效应对比计
算，导出计算结果及相关参数。
100.本实施例中，所述活载效应对比导出的计算结果及相关参数包括：
101.a.前处理结果：桁架单元的截面积a及强度；
102.b.设计模型和大件载效应对比数据结果；
103.a)设计荷载作用下目标梁单元的弯矩md；
104.b)设计荷载作用下目标梁单元的剪力qd；
105.c)设计荷载作用下目标梁单元的轴力nd；
106.d)设计荷载作用下目标梁单元的挠度δ；
107.e)设计荷载作用下目标单元的七自由度效应；
108.f)设计荷载作用下目标桁架、索单元的内力sd；
109.g)大件荷载作用下目标梁单元的弯矩m；
110.h)大件荷载作用下目标梁单元的剪力q；
111.i)大件荷载作用下目标梁单元的轴力n；
112.j)大件荷载作用下目标梁单元的挠度δ；
113.k)大件荷载作用下目标单元的七自由度效应；
114.l)大件荷载作用下目标桁架、索单元的内力s。
115.当桥梁为按照《公路桥涵设计通用规范》jtj021-89设计的桥梁时，设计荷载作用下目标单元的内力分汽车荷载和挂车荷载两种移动荷载组合输出。
116.本实施例中，所述midas civil模型计算结果及相关参数导出完成后将自动生成midas civil designer模型进行承载能力极限状态验算、正常使用极限状态验算，导出计算结果及相关参数。
117.本实施例中，所述承载能力极限状态验算、正常使用极限状态验算导出的计算结果包括：
118.c.承载能力极限状态验算；
119.a)目标荷载组合有限元模型抗弯验算结果；
120.b)目标荷载组合有限元模型抗剪验算结果；
121.d.正常使用极限状态；
122.a)目标荷载组合有限元模型正截面拉应力(扣除预加应力)计算结果；
123.b)目标荷载组合有限元模型正截面预加应力计算结果；
124.c)目标荷载组合有限元模型正截面抗裂验算结果及安全系数；
125.d)目标荷载组合有限元模型斜截面抗裂验算结果及安全系数；
126.e)目标荷载组合有限元模型正截面压应力验算结果及安全系数；
127.f)目标荷载组合有限元模型斜截面主压应力验算结果及安全系数；
128.g)目标荷载组合有限元模型裂缝宽度验算结果及安全系数；
129.h)目标荷载组合有限元模型受拉钢筋的拉应力验算结果及安全系数。
130.本实施例中，所述结果查看单元可读取权利要求8计算结果文件中数据自动计算各模型的活载效应对比结果，即最大正弯矩、最大负弯矩、最大剪力、最大轴力、拉索索力、最大竖向位移的比值(大件运输荷载效应/设计荷载效应)。
131.本实施例中，所述结果查看单元可读取权利要求10计算结果文件中数据自动计算
各模型的承载能力极限状态验算结果，即正截面抗弯承载能力验算能否通过和安全系数，斜截面抗剪承载能力验算能否通过和安全系数。
132.本实施例中，所述结果查看单元可读取权利要求10计算结果文件中数据自动计算各模型的正常使用极限状态验算结果，即使用阶段正截面抗弯、使用阶段斜截面抗剪、受压区混凝土最大压应力、混凝土主压应力、受拉区预应力钢筋最大拉应力的计算值、允许值及能否通过。
133.图2为本发明实施例一提供的基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算方法的流程图。如图2，本实施例提供的基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算方法包括：
134.步骤s1：根据模型主要要求创建符合标准的有限元计算模型mct文件作为基础模型；
135.步骤s2：在“桥隧智慧管控平台”数据库中将s1创建的基础模型与具体的桥梁相关联；
136.步骤s3：在项目管理中选择通行路线、路段，系统自动在“桥隧智慧管控平台”数据库中依次确定通行的桥梁，关联的基础模型，明确验算的对象；
137.步骤s4：在车辆管理中根据大件运输车的轴荷分布(来源于车辆轮廓图)录入大件运输车的轴载、轴距及轮距；
138.步骤s5：在主控数据中选择是否考虑大件运输车辆荷载冲击系数，填写大件运输车辆荷载放大系数(≥1.0)，填写各类验算的荷载组合系数，选择对应的基础模型参数设置文件，选择计算结果的保存位置；
139.步骤s6：在运行计算中启动计算：
140.步骤s6-1：计算midas civil基础模型，导出相应计算结果；
141.步骤s6-2：自动替换基础midas civil模型mct文件相关内容(move-ctrl(ch)、vehicle、mvldcase(ch)、loadcomb)形成验算模型并进行计算，导出相应计算结果，形成活载效应对比分析结果；
142.步骤s6-3：转化为midas civil designer验算模型并进行计算，导出相应计算结果，形成承载能力极限状态验算和正常使用极限状态验算分析结果；
143.步骤s7：在查看结果中依次查看活载效应对比分析结果、承载能力极限状态验算结果、正常使用极限状态验算分析结果及汇总结果。
144.本实施例提供一种基于midas的大件运输桥梁通行安全批量验算装置，包括数据库、项目管理单元、车辆管理单元、主控数据单元、运行计算单元、结果查看单元，数据库储存符合标准的有限元计算模型以及模型相应参数设置，项目管理单元选择添加需要进行验算的midas civil模型，车辆管理单元录入车辆的轴距、轴荷、轮距，主控数据单元确定是否考虑大件运输车辆荷载冲击系数，是否放大大件运输车辆荷载，以及是否进行各类验算的荷载组合系数，运行计算单元使用车辆管理单元、主控数据单元填写的数据创建新计算模型进行验算，结果查看单元可查看计算结果。本实施例针对大件运输桥梁通行安全验算的人工机械性重复操作，在两阶段大件运输桥梁通行安全评估方法基础上，通过信息化方法实现midas验算模型的批量化自动创建和验算，提高了验算过程的智能化，降低了人工参与。
145.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施
方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。