一种基于多种复杂力学效应的车桥耦合动力分析系统

1.本发明涉及车桥耦合动力分析技术领域，具体为一种基于多种复杂力学效应的车桥耦合动力分析系统。


背景技术：

2.钢-混凝土组合箱型梁具有自重轻，跨越能力强和抗扭刚度大等优点， 广泛应用于公路桥梁和铁路桥梁建设中。在桥梁结构运营过程中承受的内力包括轴力、剪力、弯矩和扭矩等，而组合箱型梁受扭时截面会发生明显的纵向翘曲和畸变变形， 结构较宽时混凝土顶板和钢梁底板还会表现出明显的剪力滞行为， 同时界面还会发生组合梁特有的滑移行为，而滑移行为除典型的界面纵向滑移外，当结构受扭时还易发生界面横向滑移；故研究组合梁复杂的空间受力特性对于该结构形式在工程中的推广和应用尤为重要。
3.但是在现有技术中，无法对桥梁结构进行实时分析，导致桥梁结构状态无法准确获取，导致通行风险增加；同时无法对桥梁结构内组合梁进行分析，导致桥梁结构的安全性能降低。
4.针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了解决的问题，而提出一种基于多种复杂力学效应的车桥耦合动力分析系统，对投入运营的桥梁实时通过的列车进行分析，从而判断实时通过列车的运行状态，判断实时通过列车对桥梁结构的影响，判断桥梁结构影响程度是否合格，从而提高了桥梁结构的运营效率以及列车通行的安全性能；对列车通行的桥梁结构进行实时分析，判定分析对象通过桥梁时产生的影响，从而对桥梁结构进行实时状态，防止出现桥梁结构异常导致列车通行风险增加；对桥梁结构内组合梁进行实时分析，判断列车通行对组合梁的影响，从而对桥梁结构组合梁的稳定性进行检测，提高了桥梁结构的安全性能。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于多种复杂力学效应的车桥耦合动力分析系统，包括车桥耦合动力分析平台，车桥耦合动力分析平台内设置有服务器，服务器通讯连接有列车运行分析单元、列车偏载分析单元以及组合梁分析单元；车桥耦合动力分析平台用于桥梁结构运营过程的受力进行分析，服务器生成列车运行分析信号并将列车分析信号发送至列车运行分析单元，通过列车运行分析单元对投入运营的桥梁实时通过的列车进行分析；通过分析生成分析信号和分析对象，并将分析信号和分析对象发送至服务器，服务器接收到分析信号和分析对象后，生成偏载分析信号并将偏载分析信号发送至列车偏载分析单元，通过列车偏载分析单元列车通行的桥梁结构进行实时分析；服务器生成组合梁分析信号并将组合梁分析信号发送至组合梁分析单元，通过组合梁分析单元对桥梁结构内组合梁进行实时分析。
7.作为本发明的一种优选实施方式，列车运行分析单元的列车运行分析过程如下：
将实时通行的列车设置标号i，i为大于1的自然数，采集到实时通行列车的承载重量与列车重量的中和，并将实时通行列车的承载重量与列车重量的中和标记为zli，采集到实时通行列车的通行速度以及通行速度平均加速度，并将实时通行列车的通行速度以及通行速度平均加速度分别标记为sdi和jsi；通过公式获取到实时通行列车的运行分析系数xi，其中，a1、a2以及a3均为预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞0，β为误差修正因子，取值为1.53；将实时通行列车的运行分析系数与运行分析系数阈值进行比较：若实时通行列车的运行分析系数≥运行分析系数阈值，则判定对应实时通行列车运行分析异常，生成分析信号并将对应实时通行列车标记为分析对象，将分析信号和分析对象一同发送至服务器；若实时通行列车的运行分析系数＜运行分析系数阈值，则判定对应实时通行列车运行分析正常，生成非分析信号并将对应实时通行列车标记为非分析对象，将非分析信号和非分析对象一同发送至服务器。
8.作为本发明的一种优选实施方式，列车偏载分析单元的偏载过程如下：将实时通行列车通过的桥梁结构标记为分析对象，采集到实时通行列车通过时分析对象内车轮产生的纵向压力以及桥梁结构产生的横向滑移距离，并将实时通行列车通过时分析对象内车轮产生的纵向压力以及桥梁结构产生的横向滑移距离分别与纵向压力阈值和横向滑移距离阈值进行比较：若实时通行列车通过时分析对象内车轮产生的纵向压力超过纵向压力阈值，且桥梁结构产生的横向滑移距离超过横向滑移距离阈值，则判断偏载分析不合格，生成桥梁维护信号并将桥梁维护信号发送至服务器；若实时通行列车通过时分析对象内车轮产生的纵向压力不超过纵向压力阈值，且桥梁结构产生的横向滑移距离不超过横向滑移距离阈值，则判断偏载分析合格，生成桥梁正常信号并将桥梁正常信号发送至服务器。
9.作为本发明的一种优选实施方式，组合梁分析单元的组合梁分析过程如下：采集到实时列车通行时组合梁产生约束扭矩后的纵向正应力以及组合梁各个纤维梁单元的平均承载力，并将实时列车通行时组合梁产生约束扭矩后的纵向正应力以及组合梁各个纤维梁单元的平均承载力分别与纵向正应力阈值和平均承载力阈值进行分析：若实时列车通行时组合梁产生约束扭矩后的纵向正应力超过纵向正应力阈值，且组合梁各个纤维梁单元的平均承载力超过平均承载力阈值，则判定对应组合梁存在影响，生成组合梁影响信号并将组合梁影响信号发送至服务器；服务器接收到组合梁影响信号后，生成组合梁维护信号并将组合梁维护信号发送至管理人员的手机终端；若实时列车通行时组合梁产生约束扭矩后的纵向正应力未超过纵向正应力阈值，且组合梁各个纤维梁单元的平均承载力未超过平均承载力阈值，则判定对应组合梁不存在影响，生成组合梁无影响信号并将组合梁无影响信号发送至服务器。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中，对投入运营的桥梁实时通过的列车进行分析，从而判断实时通过列车的运行状态，判断实时通过列车对桥梁结构的影响，判断桥梁结构影响程度是否合格，从而提高了桥梁结构的运营效率以及列车通行的安全性能；对列车通行的桥梁结构进行实时分析，判定分析对象通过桥梁时产生的影响，从而对桥梁结构进行实时状态，防止出现桥梁结
构异常导致列车通行风险增加；对桥梁结构内组合梁进行实时分析，判断列车通行对组合梁的影响，从而对桥梁结构组合梁的稳定性进行检测，提高了桥梁结构的安全性能。
附图说明
11.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
12.图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
13.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
14.请参阅图1所示，一种基于多种复杂力学效应的车桥耦合动力分析系统，包括车桥耦合动力分析平台，车桥耦合动力分析平台内设置有服务器，服务器通讯连接有列车运行分析单元、列车偏载分析单元以及组合梁分析单元；车桥耦合动力分析平台用于桥梁结构运营过程的受力进行分析，服务器生成列车运行分析信号并将列车分析信号发送至列车运行分析单元，列车运行分析单元用于对投入运营的桥梁实时通过的列车进行分析，从而判断实时通过列车的运行状态，判断实时通过列车对桥梁结构的影响，判断桥梁结构影响程度是否合格，从而提高了桥梁结构的运营效率以及列车通行的安全性能，具体列车运行分析过程如下：将实时通行的列车设置标号i，i为大于1的自然数，采集到实时通行列车的承载重量与列车重量的中和，并将实时通行列车的承载重量与列车重量的中和标记为zli，采集到实时通行列车的通行速度以及通行速度平均加速度，并将实时通行列车的通行速度以及通行速度平均加速度分别标记为sdi和jsi；通过公式获取到实时通行列车的运行分析系数xi，其中，a1、a2以及a3均为预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞0，β为误差修正因子，取值为1.53；将实时通行列车的运行分析系数与运行分析系数阈值进行比较：若实时通行列车的运行分析系数≥运行分析系数阈值，则判定对应实时通行列车运行分析异常，生成分析信号并将对应实时通行列车标记为分析对象，将分析信号和分析对象一同发送至服务器；若实时通行列车的运行分析系数＜运行分析系数阈值，则判定对应实时通行列车运行分析正常，生成非分析信号并将对应实时通行列车标记为非分析对象，将非分析信号和非分析对象一同发送至服务器；服务器接收到分析信号和分析对象后，生成偏载分析信号并将偏载分析信号发送至列车偏载分析单元，列车偏载分析单元用于对列车通行的桥梁结构进行实时分析，判定分析对象通过桥梁时产生的影响，从而对桥梁结构进行实时状态，防止出现桥梁结构异常导致列车通行风险增加，具体偏载过程如下：将实时通行列车通过的桥梁结构标记为分析对象，采集到实时通行列车通过时分析对象内车轮产生的纵向压力以及桥梁结构产生的横向滑移距离，并将实时通行列车通过
时分析对象内车轮产生的纵向压力以及桥梁结构产生的横向滑移距离分别与纵向压力阈值和横向滑移距离阈值进行比较：若实时通行列车通过时分析对象内车轮产生的纵向压力超过纵向压力阈值，且桥梁结构产生的横向滑移距离超过横向滑移距离阈值，则判断偏载分析不合格，生成桥梁维护信号并将桥梁维护信号发送至服务器；若实时通行列车通过时分析对象内车轮产生的纵向压力不超过纵向压力阈值，且桥梁结构产生的横向滑移距离不超过横向滑移距离阈值，则判断偏载分析合格，生成桥梁正常信号并将桥梁正常信号发送至服务器；服务器接收到桥梁正常信号后生成组合梁分析信号并将组合梁分析信号发送至组合梁分析单元，组合梁分析单元用于对桥梁结构内组合梁进行实时分析，判断列车通行对组合梁的影响，从而对桥梁结构组合梁的稳定性进行检测，提高了桥梁结构的安全性能，具体组合梁分析过程如下：采集到实时列车通行时组合梁产生约束扭矩后的纵向正应力以及组合梁各个纤维梁单元的平均承载力，并将实时列车通行时组合梁产生约束扭矩后的纵向正应力以及组合梁各个纤维梁单元的平均承载力分别与纵向正应力阈值和平均承载力阈值进行分析：若实时列车通行时组合梁产生约束扭矩后的纵向正应力超过纵向正应力阈值，且组合梁各个纤维梁单元的平均承载力超过平均承载力阈值，则判定对应组合梁存在影响，生成组合梁影响信号并将组合梁影响信号发送至服务器；服务器接收到组合梁影响信号后，生成组合梁维护信号并将组合梁维护信号发送至管理人员的手机终端；若实时列车通行时组合梁产生约束扭矩后的纵向正应力未超过纵向正应力阈值，且组合梁各个纤维梁单元的平均承载力未超过平均承载力阈值，则判定对应组合梁不存在影响，生成组合梁无影响信号并将组合梁无影响信号发送至服务器。
15.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；本发明在使用时，通过车桥耦合动力分析平台桥梁结构运营过程的受力进行分析，服务器生成列车运行分析信号并将列车分析信号发送至列车运行分析单元，通过列车运行分析单元对投入运营的桥梁实时通过的列车进行分析；通过分析生成分析信号和分析对象，并将分析信号和分析对象发送至服务器，服务器接收到分析信号和分析对象后，生成偏载分析信号并将偏载分析信号发送至列车偏载分析单元，通过列车偏载分析单元列车通行的桥梁结构进行实时分析；服务器生成组合梁分析信号并将组合梁分析信号发送至组合梁分析单元，通过组合梁分析单元对桥梁结构内组合梁进行实时分析。
16.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。