(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 202210407409.X (22)申请日 2022.04.18 (71)申请人 河南工业大 学 地址 450001 河南省郑州市高新 技术开发 区莲花街100号 申请人 长安大学 (72)发明人 靳启文　孙艺利　薛晓峰　陈科委　 赵金全　梅秀道　静行　丁永刚　 陈桂香　贺拴海　 (74)专利代理 机构 郑州联科专利事务所(普通 合伙) 41104 专利代理师 王聚才 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01)E01D 11/04(2006.01) E01D 19/16(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布 设实用方法 (57)摘要 本发明公开开一种基于双目标的索支承桥 梁索力分类布设实用方法， 包括如下步骤： a、 索 安全储备冗余性及结构鲁棒性双目标选取； b、 柔 性长索、 刚性短索及长短适中索三类实用划分； c、 三类索索力双目标布设实施方法， 刚性 短索主 要考虑安全储 备冗余性分析方法， 判断索自身安 全性是否满足规范要求； 柔性长索主要考虑结构 鲁棒性分析方法， 比较不同索易损薄弱特征； 长 短适中索， 则分别考虑安全储备冗余性和结构鲁 棒性两种分析方法， 综合二者取最不利设计； 本 发明能更具体地兼顾索 支承桥梁不同长度、 不同 位置索， 针对同长度、 不同位置索实施更有针对 性的索力布设， 最大程度保障索自身安全性， 降 低易损薄弱索及其附属装置损耗， 使索力布设更 加科学。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 114638044 A 2022.06.17 CN 114638044 A 1.一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布设实用方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： a、 索力布设的安全 储备冗余 性及结构鲁棒 性双目标选取 a1、 基于索不同响应参数分析索的安全储备冗余性， 考虑索在最不利荷载组合作用下 挠度/垂度、 应力、 加速度、 振幅的响应值是否在规范限值范围， 是否满足设计要求， 从而保 障索自身安全性； 考虑λdesign表征不同响应参数设计值， λmax表征最不利荷载组合作用下响 应参数最大值， α表征安全储备冗余性， α ＝λdesign/λmax； 若安全储备冗余性α >1， 则满足设计 要求， 索自身安全； 若安全储备冗余性α<1， 不满足设计要求， 索自身不安全； 若安全储备冗 余度α ＝1， 则索处于临界状态； a2、 考虑索不同响应参数实施的结构鲁棒性， 比较索在不同地震、 风、 车辆移动荷载作 用下的挠度、 应力、 加速度、 振幅各种不同响应参数的变化特征， 采用结构 鲁棒性R计算表达 式为R＝( λdesign—λmax)/λdesign， R∈[0,1]， 计算结构其设计值与响应值的差值， 并将该差值 与结构响应 设计值的比值作为结构 鲁棒性评价指标； 当R越接近于1， 结构 鲁棒性好， 结构或 杆件不易损， 反之， 则结构或杆件薄弱易损； b、 不同索的划分 通过索长短、 抗弯刚度、 倾角、 每延米质量的不同因素计算分析， 采用实划分方法， 考虑 长度大于等于120m 的索为柔性长索， 长度小于等于30m 的索为刚性短索， 长度大于30m而小 于120m的索为长短适中的索； c、 考虑双目标因素对三类索 索力的布设实施方法 c1、 针对长度小于等于30m的刚性短索， 在设计计算、 加固、 验算阶段， 考虑索物理、 振动 响应参数， 实施安全储备冗余性分析， 判断物理、 振动响应值是否在规范允许范围内， 是否 满足设计要求； 当安全 储备冗余α >1时， 索自身安全， 反 之， 则索不 安全； c2、 针对长度大于等于120m的柔性长索， 在设计计算、 加固、 验算阶段以及长期运营监 测、 养管运 维时， 主要考虑索物理、 振动响应参数， 实施结构 鲁棒性分析， 比较不同索结构 鲁 棒性R； 结构鲁棒性小的柔性长索， 其索响应变化显著， 易 发生振动疲劳， 索 端阻尼器等附属 装置损耗大； c3、 针对长度大于30m小于120m的索， 在监测、 检测评价的养护运维阶段， 需要考虑索物 理、 振动响应参数， 实施安全 储备冗余 性分析和结构鲁棒 性分析， 取二 者最不利设计。 2.根据权利要求1所述的一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布设实用方法， 其特 征在于， 步骤a2中针对多个不同索结构 鲁棒性， 所有索的结构 鲁棒性均需满足要求， 需综合 各响应参数结构鲁棒性， 比较不同索易损薄弱特征， 结构鲁棒性越小的索， 相对易损薄弱， 在动荷载长期作用下， 容 易引起振动疲劳以及 索端附属装置损耗， 需要及时监测 和维护。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114638044 A 2一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布设实用方 法 技术领域 [0001]本发明涉及索支承桥梁智能建造及运维技术领域， 特别涉及一种基于双目标的索 支承桥梁索力分类布设实用方法。 背景技术 [0002]目前， 我国有大量大跨径索支承桥梁安全事故偶有发生， 亟需更系统科学的建造 及运维决策， 索数量多、 造价高、 附属装置损耗大， 后 期维护任务繁重， 被动检测评估具有滞 后性， 问题难得到根本解决， 发生此类现象的原因主 要在于以下两个方面： [0003]1、 索支承桥梁自身结构体系复杂， 连接主梁不同部位的索长短不一、 索力大小不 等， 共同承担荷载作用时， 不同索的物理及 振动响应难以处于同一水平， 已有设计考虑经济 因素， 刚性短索自身安全储备冗余有限， 弯剪锈蚀断裂问题显著， 而柔性长索 振动响应变化 复杂， 索的振动疲劳及附属阻尼装置损耗问题突出。 [0004]2、 索支承桥梁桥位环境桥位往往恶劣， 长期在温度、 雨水等因素作用下， 尽管防 腐、 减振技术日益改善， 考虑不同程度施工缺陷， 如拉索护套划痕， 将大幅度增加不同长度 索的振动疲劳损伤积累和弯剪锈蚀损伤累积， 养管维护不及时， 易出现断索事故。 [0005]因此， 本发明考针对支承桥梁长短索典型病害， 针对不同长度、 不同部位索， 提出 基于双目标的索力分类布设实用方法， 实施更有针对性的索力分类布设十分必要。 发明内容 [0006]本发明目的是为进一步实施索支承桥梁索力科学建造及管养决策， 解决柔性长索 振动疲劳损伤、 刚性短索弯剪锈蚀断裂、 被动检测评价局限性突出等问题， 提出一种基于双 目标的索支承桥梁索力 分类布设实用方法， 针对柔性长索考虑强度、 刚度等参数实施结构 鲁棒性分析， 针对刚性短索考虑强度、 刚度等参数实施安全储 备冗余分析， 长短适中索则综 合考虑安全储备冗余分析及结构鲁棒性分析两种方法， 进而实施更科学的建造及养管决 策。 [0007]为达到上述目的所采取的技 术方案是： [0008]一种基于双目标的索支承桥梁索力分类布设实用方法， 包括如下步骤： [0009]a、 索力布设的安全 储备冗余 性及结构鲁棒 性双目标选取 [0010]a1、 基于索不 同响应参数分析索的安全储备冗余性， 考虑索在最不利荷载组合作 用下挠度/垂度、 应力、 加速度、 振幅的响应值是否在规范限值范围， 是否满足设计要求， 从 而保障索自身安全性； 考虑λdesign表征不同响应参数设计值， λmax表征最不利荷载组合作用 下响应参数最大值， α表征安全储备冗余性， α ＝λdesign/λmax； 若安全储备冗余性α >1， 则满足 设计要求， 索自身安全； 若安全储备冗余性α<1， 不满足设计要求， 索自身不安全； 若安全储 备冗余度α ＝1， 则索处于临界状态； [0011]a2、 考虑索不同响应参数实施的结构鲁棒性， 比较索在不同地震、 风、 车辆移动荷 载作用下 的挠度、 应力、 加速度、 振幅各种不同响应参数 的变化特征， 尽管响应值在规范限说　明　书 1/5 页 3 CN 114638044 A 3