(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 202211078712.6 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 北京交通大 学 地址 100044 北京市海淀区西直门外上园 村3号 (72)发明人 朱力　唐庆宸　李佳欢　刘一迪　 韩天楠　 (74)专利代理 机构 重庆乐泰知识产权代理事务 所(普通合伙) 50221 专利代理师 郭泽培 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06N 7/00(2006.01) G06F 111/08(2020.01)G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种考虑时变效应的组合梁桥动力疲劳可 靠性评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑时变效应的组合梁 桥动力疲劳可靠性评估 方法， 属于桥梁疲劳性能 分析技术领域， 包括以下步骤： 建立考虑时变效 应的车桥耦合模 型， 并基于疲劳可靠性分析原理 建立疲劳极限状态函数g(X)； 对疲劳极限状态函 数g(X)中的各个随机变量进行概率研究， 确定其 概率分布或统计特征值； 选取随机变量的概率分 布， 分别建立考虑时变效应和未考虑时变效应的 组合梁疲劳极限状态函数； 根据组合梁瞬态与考 虑时变效应的疲劳极限状态函数， 通过蒙特卡洛 方法得到 结构失效概率。 本发明可以精确地计算 组合梁关键部位的可靠度指标， 量化了桥梁在某 段时间内不发生破坏的可能性， 使得桥梁结构既 能满足运营年限的要求， 又能兼顾到经济性。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115408755 A 2022.11.29 CN 115408755 A 1.一种考虑时变效应的组合梁桥动力疲劳可靠性评估方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1： 建立考虑时变效应的车桥耦合模型， 并基于疲劳可靠性分析原理建立疲劳极限状 态函数g(X)； S2： 对疲劳极限状态函数g(X)中的各个随机变量进行概率研究， 确定其概率分布或统 计特征值； 其中对与疲劳荷载效应相关的参数 的分析时， 以瞬态的轨道不平顺和叠加了不 同运营阶段桥梁变形的轨道不平顺为随机激励 源， 对不同类型列车作用下的关键部位的等 效应力幅和相应循环 次数进行概率统计， 并通过对数正态分布、 正态分布、 威布尔分布、 伽 马分布对其进行拟合； S3： 选取拟合效果好的概率分布作为随机变量的概率分布， 分别建立考虑时变效应和 未考虑时变效应的组合梁疲劳 极限状态函数； S4： 根据组合梁瞬态与考虑时变效应的疲劳极限状态函数， 通过蒙特卡洛方法得到结 构失效概 率， 并通过以下公式确定结构的可靠度指标β： 其中， Φ( β )为可靠度指标β 的标准 正态分布， Pf为结构的失效概 率。 2.根据权利要求1所述的考虑时变效应的组合梁桥动力疲劳可靠性评估方法， 其特征 在于： 步骤S3中， 未考虑时变效应的组合梁的疲劳 极限状态函数表示 为： 其中， T为运营年限， k＝1， 2 分别表示CRH2列车、 CRH3列车， Fi,k表示第k种类型的列车第 i年的运行频次， Sre,k表示第k种类型的列车引起的等效应力幅； Nk表示第k种类型列车引起 的应力循环次数。 3.根据权利要求2所述的考虑时变效应的组合梁桥动力疲劳可靠性评估方法， 其特征 在于： 步骤S 3中， 在建立考虑时变效应的组合梁疲劳极限状态函数时， 将运营阶段分为三个 阶段， 其中， 第一阶段为运营前三年， 第二阶段为运营第四年 ‑第六年， 第三阶段为运营第六 年之后， 每 个运营阶段的组合梁疲劳 极限状态函数分别表示 为： 其中， T为 运营年限， T1＝3， T2＝6。 4.根据权利要求1所述的考虑时变效应的组合梁桥动力疲劳可靠性评估方法， 其特征 在于： 所述 疲劳极限状态函数g(X)通过以下公式进行计算： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115408755 A 2其中， Δ为结构临界疲劳累计损伤指数， Sre为等效应力幅大小， m和C为结构的抗力变 量； N为等效应力幅应力循环次数。 5.根据权利要求4所述的考虑时变效应的组合梁桥动力疲劳可靠性评估方法， 其特征 在于， 采用单斜 率S‑N曲线表示钢梁与栓钉， 并通过以下公式计算 等效应力幅： 其中， ΔSi为结构承受的实际应力幅； ∑ini为结构承受的等效应力幅总次数。 6.根据权利要求1所述的考虑时变效应的组合梁桥动力疲劳可靠性评估方法， 其特征 在于： 所述等效应力幅Sre作用对关键节点造成的总损伤与所述 实际应力幅ΔSi作用造成的 总损伤一 致。 7.根据权利要求1所述的考虑时变效应的组合梁桥动力疲劳可靠性评估方法， 其特征 在于， 步骤S2中， 在得到结构疲劳极限状态 函数后， 需要对函数中的各个随机变量进 行概率 研究， 确定其概率分布或统计特征值， 需将疲劳极限状态 函数g(X)中的参数分为两类， 第一 类为与结构构件本身抗力相关的参数， 包括： 结构临界疲劳累计损伤指数Δ、 材料S ‑N曲线 的参数C和m； 第二类为作用在结构构件上的与疲劳荷载效应相关的参数， 包括等效应力幅 Sre和等效应力幅应力循环次数N。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115408755 A 3