(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 202210915366.6 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 地址 430056 湖北省武汉市武汉经济技 术 开发区博学路8号 (72)发明人 苑仁安　陈宇　韩若愚　汪珍　 霍学晋　杨明芳　许磊平　 (74)专利代理 机构 武汉智权专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 42225 专利代理师 余浩 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 列车作用下考虑支座摩阻的梁端位移计算 方法及装置 (57)摘要 本发明涉及列车作用下考虑支座摩阻的梁 端位移计算方法及装置， 方法包括步骤： 根据桥 梁信息建立有 限元模型并基于所述有 限元模型 确定移动单位力作用下梁端位移 影响数值曲线， 所述梁端位移影响数值曲线反映梁端处纵向位 移与移动单位力所在桥梁位置的关系； 根据列车 的物理信息和所述梁端位移影响数值曲线确定 所述列车在桥梁 上移动时对应的梁端静力位移； 根据桥梁结构自身的动力学行为确定桥梁的纵 桥向恢复力刚度和等效质量； 基于所述列车在桥 梁上移动时对应的梁端静力位移、 所述纵桥向恢 复力刚度和等效质量建立考虑支座摩阻效应的 平衡位移方程并基于所述平衡位移方程求解梁 端纵向位移。 可以提高梁端纵向位移 计算的精准 度和效率。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115292997 A 2022.11.04 CN 115292997 A 1.一种列车作用下考虑支座摩阻的梁端位移计算方法， 其特 征在于， 其包括 步骤： 根据桥梁信息建立有限元模型并基于所述有限元模型确定移动单位力作用下梁端位 移影响数值曲线， 所述梁端位移影响数值曲线反映梁端处纵向位移与 移动单位力所在桥梁 位置的关系； 根据列车的物理信息和所述梁端位移影响数值曲线确定所述列车在桥梁上移动时对 应的梁端静力位移； 根据桥梁结构自身的动力学 行为确定桥梁的纵桥向恢复力刚度和等效质量； 基于所述列 车在桥梁上移动时对应的梁端静力位移、 所述纵桥向恢 复力刚度和等效质 量建立考虑支座摩阻效应的平衡位移方程并基于所述平衡位移方程 求解梁端纵向位移。 2.如权利要求1所述的一种列车作用下考虑支座摩阻的梁端位移计算方法， 其特征在 于， 所述列车的物理信息包括： 列车 的长度、 列车的均布荷载、 列车 的行驶速度以及列车 的 行驶时刻； 所述根据列车的物理信息和所述梁端位移影响数值曲线确定所述列车在桥梁上 移动时对应的梁端静力位移， 包括 步骤： 基于第一公式获取所述列车在桥梁上移动时对应的梁端静力位移， 所述第一公式包 括： 其中， D(t)为列车在桥梁上移动时对应的梁端静力位移， l为列车的长度， t为列车的行 驶时刻， q为动荷载的均布荷载， L为桥梁的长度， v为列车的行驶速度， y(t)为梁端位移影响 数值曲线。 3.如权利要求2所述的一种列车作用下考虑支座摩阻的梁端位移计算方法， 其特征在 于， 所述根据桥梁结构自身的动力学行为确定桥梁的纵桥向恢复力刚度和等效质量， 包括 步骤： 基于所述有限元模型， 在主梁上施加纵桥向力并记录主梁的纵桥向变形； 通过模态分析确定第1阶纵桥向漂移的频率； 基于所述纵桥向力、 所述纵桥向变形以及所述第1阶纵桥向漂移 的频率计算所述纵桥 向恢复力刚度和等效质量。 4.如权利要求3所述的一种列车作用下考虑支座摩阻的梁端位移计算方法， 其特征在 于， 所述基于所述 纵桥向力、 所述 纵桥向变形以及所述第1阶纵桥向漂移的频率计算所述 纵 桥向恢复力刚度和等效质量， 包括 步骤： 基于第二公式计算所述纵桥向恢复力刚度和等效质量， 所述第二公式包括： K＝F/Δ,M ＝K/ω2， 其中， F为纵桥向力， Δ为纵桥向变形， ω为第1阶纵桥向漂移的频率， K为纵桥向恢 复力刚度， M为 等效质量。 5.如权利要求4所述的一种列车作用下考虑支座摩阻的梁端位移计算方法， 其特征在 于， 所述基于所述列车在桥梁上移动时对应的梁端静力位移、 所述纵桥向恢复力刚度和等 效质量建立 考虑支座摩阻效应的平衡位移方程， 包括 步骤：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115292997 A 2基于第三公式建立 考虑支座摩阻效应的平衡位移方程， 所述第三公式包括： 其中， n为分布在桥墩和桥塔之间的支座数量， f为支座摩阻力， u为支座摩擦系数， Gi为 第i个支座的竖向力， B(t)为待求的梁端纵向位移。 6.一种列车作用下考虑支座摩阻的梁端位移计算装置， 其特 征在于， 其包括： 梁端静力位移确定模块， 其用于： 根据桥梁信息建立有限元模型并基于所述有限元模型确定移动单位力作用下梁端位 移影响数值曲线， 所述梁端位移影响数值曲线反映梁端处纵向位移与 移动单位力所在桥梁 位置的关系； 根据列车的物理信息和所述梁端位移影响数值曲线确定所述列车在桥梁上移动时对 应的梁端静力位移； 梁端位移计算模块， 其用于： 根据桥梁结构自身的动力学 行为确定桥梁的纵桥向恢复力刚度和等效质量； 基于所述列 车在桥梁上移动时对应的梁端静力位移、 所述纵桥向恢 复力刚度和等效质 量建立考虑支座摩阻效应的平衡位移方程并基于所述平衡位移方程 求解梁端纵向位移。 7.如权利要求6所述的一种列车作用下考虑支座摩阻的梁端位移计算装置， 其特征在 于， 所述列车的物理信息包括： 列车 的长度、 列车的均布荷载、 列车 的行驶速度以及列车 的 行驶时刻； 所述梁端静力位移确定模块还用于： 基于第一公式获取所述列车在桥梁上移动时对应的梁端静力位移， 所述第一公式包 括： 其中， D(t)为列车在桥梁上移动时对应的梁端静力位移， l为列车的长度， t为列车的行 驶时刻， q为动荷载的均布荷载， L为桥梁的长度， v为列车的行驶速度， y(t)为梁端位移影响 数值曲线。 8.如权利要求7所述的一种列车作用下考虑支座摩阻的梁端位移计算装置， 其特征在 于， 所述梁端位移计算模块还用于： 基于所述有限元模型， 在主梁上施加纵桥向力并记录主梁的纵桥向变形； 通过模态分析确定第1阶纵桥向漂移的频率； 基于所述纵桥向力、 所述纵桥向变形以及所述第1阶纵桥向漂移 的频率计算所述纵桥 向恢复力刚度和等效质量。 9.如权利要求8所述的一种列车作用下考虑支座摩阻的梁端位移计算装置， 其特征在 于， 所述梁端位移计算模块还用于：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115292997 A 3