一种桥梁荷载试验的智能分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种桥梁荷载试验的智能分析系统，涉及桥梁检测技术领域。所述系统包括：模型建立模块：根据目标桥梁的基本参数，构建目标桥梁的桥梁平面模型，采用空间模型离散算法将桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型；荷载试验智能化布置模块：进行载位信息和测点信息的布置；三维建模及载位模块：显示桥梁三维空间有限元模型和载位信息；有限元空间计算分析模块：采用有限元计算核对桥梁三维空间有限元模型进行静力计算分析和动力振型分析，得到分析结果；管理模块：用于在互联网服务器中浏览并保存所述分析结果，输出分析结果的结果报告。本发明专利技术所述系统有效提高桥梁荷载试验的工作效率和可靠性，方便地进行数据管理。

An intelligent analysis system for bridge load test

The invention discloses an intelligent analysis system for bridge load test, which relates to the technical field of bridge detection. The system includes: model building module: according to the basic parameters of the target bridge, the plane model of the target bridge is constructed, and the plane model of the bridge is discretized into the three-dimensional finite element model of the bridge by using the spatial model discretization algorithm; intelligent load test layout module: the layout of load information and measuring point information; Three-dimensional modeling and loading module: display the three-dimensional finite element model and loading information of the bridge; finite element space calculation and analysis module: use finite element calculation to check the three-dimensional finite element model of the bridge static calculation and dynamic vibration analysis, get the analysis results; management module: used in the Internet server Browse and save the analysis results and output the results of the analysis. The system can effectively improve the working efficiency and reliability of the bridge load test and conveniently manage the data.

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁荷载试验的智能分析系统
本专利技术涉及桥梁检测
，尤其涉及一种桥梁荷载试验的智能分析系统。
技术介绍
桥梁荷载试验是评估桥梁检测结果及桥梁结构安全性能的重要手段。目前，大多数桥梁检测主要借助桥梁结构分析、设计软件或大型通用有限元应用系统进行桥梁荷载试验分析，由于这些方法不具有桥梁荷载试验所要求的专业化和智能化，因此，使用上述方法进行桥梁荷载试验分析时的工作量较大且效率较低。此外，桥梁结构检测试验核心是对测试结果的分析评价，需要进行结构的静力分析、动力分析，并与试验实测结果进行比对分析。现有技术中专利技术专利ZL201210202865.7公布了一种桥梁荷载试验智能布载系统及其方法，该专利不具有使桥梁荷载试验从快速建模到最终试验报告输出的智能化和一体化的功能。再者，目前桥梁荷载试验数据及报告文档，均采用纸质化管理方式，查阅及管理均不方便，没有实现桥梁荷载试验数据的信息化和网络化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种桥梁荷载试验的智能分析系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术所述桥梁荷载试验的智能分析系统，所述系统包括：模型建立模块：根据要进行桥梁荷载试验的目标桥梁的基本参数，构建所述目标桥梁的桥梁平面模型，再采用空间模型离散算法，将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型；所述桥梁三维空间有限元模型包括空间实体模型和空间梁格模型；荷载试验智能化布置模块：基于所述桥梁平面模型，利用桥梁结构最不利位置内力影响线法计算得到针对所述目标桥梁的桥梁荷载试验的布载方案，完成载位信息的布置；基于目标桥梁试验工况的控制截面横断面特征和桥梁荷载试验测试内容，完成测点信息的布置；三维建模及载位模块：通过三维可视化技术显示所述桥梁三维空间有限元模型和载位信息；有限元空间计算分析模块：按照计算核的格式要求，建立有限元计算输入文件，采用有限元计算核对所述桥梁三维空间有限元模型进行静力计算分析和动力振型分析，得到分析结果；所述分析结果包括：桥梁三维空间有限元模型的变形云图、应力云图、模态云图和测点计算结果；管理模块：用于在互联网服务器中浏览并保存所述分析结果，输出分析结果的结果报告；其中，载位信息是指用试验车辆三维模型标识汽车荷载在桥梁三维空间有限元模型中的位置信息。优选地，根据要进行桥梁荷载试验的目标桥梁的基本参数，构建所述目标桥梁的桥梁平面模型，具体为：按照桥梁结构所在部位和功能将目标桥梁的桥梁结构分为四个结构平面单元，分别为：主梁单元、辅助单元、拉索单元和支撑杆单元，获取上述四个结构平面单元的控制信息，并建立各个结构平面单元的独立数据界面，完成所述目标桥梁的桥梁平面模型的构建；其中，所述主梁单元是指桥梁上部与车轮接触的主承重结构单元；所述辅助结构单元是指不与车轮接触的桥梁结构和非承重结构；所述拉索单元用以模拟索结构；所述支撑杆单元用以模拟结构支撑边界条件。优选地，基于所述桥梁平面模型，利用桥梁结构最不利位置内力影响线法计算得到针对所述目标桥梁的桥梁荷载试验的布载方案，具体为：确定试验工况：基于所述桥梁平面模型，同时结合桥梁荷载试验基础参数，利用桥梁结构最不利位置内力影响线法确定试验控制截面及试验工况；定义试验车辆：采用参数轮距、轴距、轴重设定桥梁荷载试验过程中所使用车辆的荷载，并对不同类型车辆荷载进行编号；布置试验方案：首先，基于所述桥梁平面模型，采用平面结构力学方法，计算目标桥梁的桥梁荷载试验工况控制截面在设计荷载作用下的效应值；其次，结合桥梁荷载试验基础参数以及定义的试验车辆，利用桥梁结构最不利位置内力影响线法计算荷载效应对目标桥梁的桥梁结构荷载试验工况控制截面的效应值，并考虑所述荷载效应对桥梁结构其他位置截面的影响，所述影响是指所述试验荷载对该截面的效应值不能超过规范的允许值；最后，反复迭代计算得到最优加载位置方案，即为试验方案；其中，所述其他位置截面是指目标桥梁结构中排除控制截面以外的其他截面。优选地，基于目标桥梁试验工况的控制截面横断面特征和桥梁荷载试验测试内容，完成测点信息的布置，具体为：以目标桥梁试验工况的控制截面及桥梁荷载试验测试内容为依据，并以反映桥梁结构受力和变形特征为目标，结合桥梁荷载试验基础参数，计算所述控制截面的横断面测点布置；其中，测点是指桥梁荷载试验过程中要进行应变或位移测试的位置点。优选地，模型建立模块基于所述桥梁平面模型，建立空间模型离散算法，将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型；其中，所述空间模型离散算法包括空间梁格模型离散算法和空间实体模型离散算法：采用所述空间梁格模型离散算法，将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型，具体为：a、获取所述桥梁平面模型中的主梁单元、辅助单元、拉索单元和支撑杆单元，设定主梁单元和辅助单元为空间梁单元；设定拉索单元和支撑杆件单元为空间杆单元；将所述空间梁单元和所述空间杆单元作为桥梁空间结构；b、在所述桥梁空间结构的基础上，当空间单元类型相同时，根据两个相邻且同类型空间单元的单元节点之间的距离判断两个空间单元上单元节点之间的连结状态，当距离在预设阈值范围内，由两个空间单元节点的共用节点连接两个相邻空间单元；当距离不在预设阈值范围内，两个空间单元节点间采用刚臂连接；所述刚臂为空间梁单元；当空间单元类型不同时，采用刚臂将应该连接的空间梁单元与空间杆单元连接，完成将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型；采用所述空间实体模型离散算法，将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型，具体为：第一步，获取所述桥梁平面模型中的支撑杆单元和拉索单元，设定拉索单元和支撑杆单元为空间杆单元；获取所述桥梁平面模型中的主梁单元、辅助单元，构建所述桥梁平面模型中的主梁单元和辅助单元的横桥向的细四边形网格，所述方法为：获取所述桥梁平面模型中主梁单元和辅助单元中的任意一个横断面，先根据该横断面周边连线特征将该横断面划分为若干个粗四边形网格，将每个粗四边形网格别分成若干个细四边形网格；其中，将每个粗四边形网格别分成若干个细四边形网格具体为：根据预先设定的网格划分控制参数，网格划分控制参数即为横桥向最大尺寸，将每个粗四边形网格的各边等分为若干段，且每段长不超过所述横桥向最大尺寸，完成将一个粗四边形网格划分成若干个细四边形网格；第二步，构建桥梁三维实体离散模型；针对所述桥梁平面模型中的各个结构平面单元，基于第一步中若干个所述细四边形网格，沿顺桥向划分所述桥梁平面模型中的主梁单元和辅助单元的单元长度，且所述单元长度与横桥向网格长度的比例不大于预先设定的最大长短边比例，桥梁结构被离散成许多组单元组，每个单元组是指以结构平面单元为基准划分的多个空间六面体单元；对每个单元组中的单元节点进行编号，所述单元节点是指空间六面体单元的顶点，采用位移协调方程建立相邻单元组之间的空间六面体单元节点的连接关系；完成桥梁三维实体离散模型的构建；第三步，针对建立的所述桥梁三维离散模型，根据所述桥梁平面模型中支撑杆单元的信息及第一步中所述细四边形网格的细网格尺寸，以模拟桥梁三维空间约束为目的，在横桥向网格节点处，补充支撑杆约束，完成将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型。更优选地，采用有限元计算核对所述桥梁三维空间有限元模型进行静力计算分析或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥梁荷载试验的智能分析系统，其特征在于，所述系统包括：模型建立模块：根据要进行桥梁荷载试验的目标桥梁的基本参数，构建所述目标桥梁的桥梁平面模型，再采用空间模型离散算法，将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型；所述桥梁三维空间有限元模型包括空间实体模型和空间梁格模型；荷载试验智能化布置模块：基于所述桥梁平面模型，利用桥梁结构最不利位置内力影响线法计算得到针对所述目标桥梁的桥梁荷载试验的布载方案，完成载位信息的布置；基于目标桥梁试验工况的控制截面横断面特征和桥梁荷载试验测试内容，完成测点信息的布置；三维建模及载位模块：通过三维可视化技术显示所述桥梁三维空间有限元模型和载位信息；有限元空间计算分析模块：按照计算核的格式要求，建立有限元计算输入文件，采用有限元计算核对所述桥梁三维空间有限元模型进行静力计算分析和动力振型分析，得到分析结果；所述分析结果包括：桥梁三维空间有限元模型的变形云图、应力云图、模态云图和测点计算结果；管理模块：用于在互联网服务器中浏览并保存所述分析结果，输出分析结果的结果报告；其中，载位信息是指用试验车辆三维模型标识汽车荷载在桥梁三维空间有限元模型中的位置信息。...

【技术特征摘要】
1.一种桥梁荷载试验的智能分析系统，其特征在于，所述系统包括：模型建立模块：根据要进行桥梁荷载试验的目标桥梁的基本参数，构建所述目标桥梁的桥梁平面模型，再采用空间模型离散算法，将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型；所述桥梁三维空间有限元模型包括空间实体模型和空间梁格模型；荷载试验智能化布置模块：基于所述桥梁平面模型，利用桥梁结构最不利位置内力影响线法计算得到针对所述目标桥梁的桥梁荷载试验的布载方案，完成载位信息的布置；基于目标桥梁试验工况的控制截面横断面特征和桥梁荷载试验测试内容，完成测点信息的布置；三维建模及载位模块：通过三维可视化技术显示所述桥梁三维空间有限元模型和载位信息；有限元空间计算分析模块：按照计算核的格式要求，建立有限元计算输入文件，采用有限元计算核对所述桥梁三维空间有限元模型进行静力计算分析和动力振型分析，得到分析结果；所述分析结果包括：桥梁三维空间有限元模型的变形云图、应力云图、模态云图和测点计算结果；管理模块：用于在互联网服务器中浏览并保存所述分析结果，输出分析结果的结果报告；其中，载位信息是指用试验车辆三维模型标识汽车荷载在桥梁三维空间有限元模型中的位置信息。2.根据权利要求1所述桥梁荷载试验的智能分析系统，其特征在于，根据要进行桥梁荷载试验的目标桥梁的基本参数，构建所述目标桥梁的桥梁平面模型，具体为：按照桥梁结构所在部位和功能将目标桥梁的桥梁结构分为四个结构平面单元，分别为：主梁单元、辅助单元、拉索单元和支撑杆单元，获取上述四个结构平面单元的控制信息，并建立各个结构平面单元的独立数据界面，完成所述目标桥梁的桥梁平面模型的构建；其中，所述主梁单元是指桥梁上部与车轮接触的主承重结构单元；所述辅助结构单元是指不与车轮接触的桥梁结构和非承重结构；所述拉索单元用以模拟索结构；所述支撑杆单元用以模拟结构支撑边界条件。3.根据权利要求1或2所述桥梁荷载试验的智能分析系统，其特征在于，基于所述桥梁平面模型，利用桥梁结构最不利位置内力影响线法计算得到针对所述目标桥梁的桥梁荷载试验的布载方案，具体为：确定试验工况：基于所述桥梁平面模型，同时结合桥梁荷载试验基础参数，利用桥梁结构最不利位置内力影响线法确定试验控制截面及试验工况；定义试验车辆：采用参数轮距、轴距、轴重设定桥梁荷载试验过程中所使用车辆的荷载，并对不同类型车辆荷载进行编号；布置试验方案：首先，基于所述桥梁平面模型，采用平面结构力学方法，计算目标桥梁的桥梁荷载试验工况控制截面在设计荷载作用下的效应值；其次，结合桥梁荷载试验基础参数以及定义的试验车辆，利用桥梁结构最不利位置内力影响线法计算荷载效应对目标桥梁的桥梁结构荷载试验工况控制截面的效应值，并考虑所述荷载效应对桥梁结构其他位置截面的影响，所述影响是指所述试验荷载对该截面的效应值不能超过规范的允许值；最后，反复迭代计算得到最优加载位置方案，即为试验方案；其中，所述其他位置截面是指目标桥梁结构中排除控制截面以外的其他截面。4.根据权利要求1所述桥梁荷载试验的智能分析系统，其特征在于，基于目标桥梁试验工况的控制截面横断面特征和桥梁荷载试验测试内容，完成测点信息的布置，具体为：以目标桥梁试验工况的控制截面及桥梁荷载试验测试内容为依据，并以反映桥梁结构受力和变形特征为目标，结合桥梁荷载试验基础参数，计算所述控制截面的横断面测点布置；其中，测点是指桥梁荷载试验过程中要进行应变或位移测试的位置点。5.根据权利要求1所述桥梁荷载试验的智能分析系统，其特征在于，模型建立模块基于所述桥梁平面模型，建立空间模型离散算法，将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型；其中，所述空间模型离散算法包括空间梁格模型离散算法和空间实体模型离散算法：采用所述空间梁格模型离散算法，将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型，具体为：a、获取所述桥梁平面模型中的主梁单元、辅助单元、拉索单元和支撑杆单元，设定主梁单元和辅助单元为空间梁单元；设定拉索单元和支撑杆件单元为空间杆单元；将所述空间梁单元和所述空间杆单元作为桥梁空间结构；b、在所述桥梁空间结构的基础上，当空间单元类型相同时，根据两个相邻且同类型空间单元的单元节点之间的距离判断两个空间单元上单元节点之间的连结状态，当距离在预设阈值范围内，由两个空间单元节点的共用节点连接两个相邻空间单元；当距离不在预设阈值范围内，两个空间单元节点间采用刚臂连接；所述刚臂为空间梁单元；当空间单元类型不同时，采用刚臂将应该连接的空间梁单元与空间杆单元连接，完成将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型；采用所述空间实体模型离散算法，将所述桥梁平面模型离散为桥梁三维空间有限元模型，具体为：第一步，获取所述桥梁平面模型中的支撑杆单元和拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱起乐，陈琳，赵春燕，羽佳，
申请(专利权)人：北京智交慧桥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11