(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 202211127967.7 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 伊廷华　郑旭　杨东辉　李宏男　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种能减少加载工况数量的荷载试验自动 布载方法 (57)摘要 本发明属于结构安全性检测领域， 公开了一 种能减少加载工况数量的荷载试验自动布载方 法， 方法包括： (1)基于影 响面峰值位置分类每个 加载工况对应的控制截面； (2)基于网格划分确 定每个加载工况对应的加载车数量和队形； (3) 基于多截面目标优化方法确定每个加载工况对 应的加载车位置。 本发明可依据预先确定的加载 车参数、 桥面几何信息、 桥梁影响面和预计荷载 工况数量自动给出布载方案， 计算全 过程无需人 为干预； 可同时以多个桥梁控制截面作为优化目 标， 找到满足多个截面加载效率需求， 且加载车 与加载工 况数量最少的布载方案。 本发明具备后 续工程应用的良好潜力。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115422805 A 2022.12.02 CN 115422805 A 1.一种能减少加载工况 数量的荷载 试验自动布载 方法， 其特 征在于， 步骤如下： 步骤1， 基于影响面峰值 位置分类控制截面： (1)依据荷载试验预算和待测试桥梁结构特点初步确定在荷载试验过程中需要实施的 加载工况总数量m； (2)依据规范确定需要达到等效内力或变形要求的控制截面， 总数量为p， 并将所有控 制截面按下式分类： 其中， ctc为待测试桥梁的第c个控制截面； Cn为第n个加载工况中包含的控制截面集合； 为第c个控制截面的影响面峰值对应的桥梁顺桥向位置； 为第c个控制 截面的影响系数矩阵ISc中元素， 通过有限元模型确定； x为桥梁顺桥向坐标； y为桥梁横桥 向坐标； L 为待测试桥梁顺 桥向总长度； 步骤2， 基于网格划分确定每 个加载工况对应的加载 车数量和队形： (3)为使布载结果中加载车队形更规则， 以便于现场加载， 首先将桥面均匀划分成数量 为k×t的网格， 横桥向网格划分数量t等于车道数量， 顺桥向网格划分数量k按照式(2)确 定： 其中， s为同车道加载 车的最小间距， D为加载 车前后轴间距； i nt为取整函数； (4)建立维度为k ×t的加载效率矩阵Ec， Ec表示将单辆加载车依 次布置在依据步骤(3) 划分的各个网格中产生的加载效率， 其元 素 由式(3)计算： 其中， Sc为设计活载引起的第c个控制截面的响应； μ为按设计规范取用的冲击系数值； 为单辆加载 车在网格i,j中引起的第c个控制截面的响应， 由式(4)计算： 其中， Ak为加载车第k个车轮重； w为加载车总轮数； 为加载车第k个车轮对应 的桥梁 第c个控制截面的影响系数； (5)对各个网格的加载效率求和， 当所有控制截面的面的加载效率之和均在1到1.5之 间时， 此时对应的最大网格数量即为加载 车数量； (6)确定加载 车数量后， 依据公式(5)和(6)确定布载 所需的加载 车队形向量(p,q)： 其中， (p,q)为n维加载车队形向量； pi和qj为向量p和q中元素， 分别代表加载车位于网权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422805 A 2格中顺桥向和横桥向位置； 为总和加载效率矩阵T中元 素， 矩阵T由公式(6)确定： 其中， Eic为由维度为k ×t的加载效率矩阵Ec中分离出的维度为r ×t的加载效率最大区 域组成的矩阵； r为同车道加载 车的最大 行数， 依据公式(7)确定； 步骤3， 基于多截面目标优化方法确定每 个加载工况对应的加载 车位置： (7)建立任意控制截面的加载效率目标函数如下： 其中， z为最接近坐标原点车轴的顺桥向位置； ILj(z)为第j车道的影响线函数， 由影响 系数矩阵ISc中行向量拟合得到； Lk和Pk为第k轴距最接 近坐标原点车轴的距离和重量； 建立加载效率目标函数后， 依据荷载试验过程中车辆不得驶离桥面的限制确定加载效 率目标函数(8)的约束为： 0≤z≤L‑r·max(Lt)    (9) (8)采用遗传算法搜索目标函数的帕累托前沿PS*， 最优加载车队位置zop对应使所有布 载目标函数和的2范 数最小的帕累托前沿点， 如式(10)所示： xop＝argmin||f(z*)|z*∈PS*||2    (10) (9)计算各加载工况下各控制截面加载效率， 如符合要求， 布载结束； 如不符合要求， 增 加加载工况 数量m， 重新按照流 程布载。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422805 A 3