[发明专利]考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智能化预测方法

说明书

本发明公开了考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智能化预测方法，属于桥梁技术领域，包括以下步骤：基于实测交通流量确定疲劳标准车模型；模拟多种荷载对吊索的作用；悬索桥吊索疲劳损伤分析；选择模型预测公路车流量；基于车流预测的悬索桥吊索剩余寿命评估。本发明方法考虑了超大型预制构件运输车对悬索桥吊索疲劳损伤的影响，疲劳损伤分析结果会更加可靠；考虑风荷载、车辆荷载和轨道荷载同时作用以及多车道效应、双轨道效应和荷载作用顺序等多因素影响来评估桥梁疲劳损伤，分析方式更贴合实际情况，预测结果更加精准。对轨道疲劳标准车选取，风荷载作用以及车轨同时作用时都是以最不利的情况进行考虑，得到的结果更加安全。

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，尤其涉及考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智能化预测方法。

背景技术

随着桥梁建造技术的发展，目前越来越多的公轨两用桥投入使用，已有的公轨两用悬索桥公轨交通分开，一般是上层公路下层轨道，未出现下层同时存在公路交通和轨道交通的形式。该方法在进行公轨两用悬索桥的吊索疲劳分析时，考虑了U公路-D轻轨、U公路-D(公路+轻轨)两种不同类别的公轨两用悬索桥，其中U,D分别代表上层和下层。

对于成桥运营来说，悬索桥吊索部位的疲劳问题不可避免。虽然悬索桥吊索平行钢丝的强度不断提高，但这会导致钢丝的延性变差，脆性增加，抗疲劳性能变差，易发生疲劳断裂等问题。

市区内公轨两用悬索桥的运营需求大，而且交通流量不断增加，车辆和轨道等活载对吊索中平行钢丝的不良影响日益增加，因此悬索桥吊索的疲劳问题应得到足够的重视。

已有研究中，很少有同时考虑风荷载、车辆和轨道多种因素同时作用对桥梁疲劳的影响。随着公轨两用悬索桥跨度增加，桥梁刚度降低，柔性增大，对外界激励更加敏感，因此需要考虑高频率作用的外界激励同时作用在桥梁上对疲劳性能的影响。对多因素作用下的悬索桥吊索疲劳分析能够得到更符合工程实际的疲劳预测模型，保证桥梁运营安全，并为桥梁关键部位的监测和养护提供参考依据，具有实际的工程意义。

现有的大部分技术都是利用当前交通流量对未来交通流量进行一次性预测。但是这种预测具有一定的时效性，不能达到根据实际情况更新，实时联动的效果。本发明中提出了利用卷积神经网络模型对未来的车流进行预测，并通过不断累积的数据库对模型进行及时优化，实现动态预测的效果。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智能化预测方法，通过悬索桥吊索在车荷载、轨道荷载以及风荷载共同作用下的响应数据，实现对悬索桥吊索的疲劳损伤评估，并比选出最优的卷积神经网络模型获取未来车流信息，预测吊索的剩余疲劳寿命。

本发明采用的技术方案是：

考虑多因素的公轨两用悬索桥吊索疲劳智能化预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：基于实测交通流量确定疲劳标准车模型；

步骤2：模拟多种荷载对吊索的作用；

步骤3：悬索桥吊索疲劳损伤分析；

步骤4：选择模型预测公路车流量；

步骤5：基于车流预测的悬索桥吊索剩余寿命评估。

进一步地，步骤1所述的基于实测交通流量确定疲劳标准车模型，具体步骤为：

(1.1)在桥梁上安装多个智能摄像头，采集车辆实时图像，并将图像以帧为单位储存在系统中；利用计算机视觉技术采用基于R-FCN的车辆识别网络监测车流信息并识别车辆类型(根据桥梁设计车型种类，按照车辆特征将其分为轿车、小客车、大客车、小货车、中货车、大货车等六种类型)；