一种铁路桥墩数字孪生变截面仿真计算方法技术

本发明专利技术公开了一种铁路桥墩数字孪生变截面仿真计算方法，包括以下步骤：输入桥墩的总体截面尺寸信息；划分单元并计算对应轮廓信息；数字化每一个单元上下端两个截面的信息；计算每一个截面的几何特性；计算每一个桥墩单元的单元刚度矩阵；计算每一个桥墩单元的等效节点荷载；组成桥墩整体刚度矩阵及整体载荷列阵。本发明专利技术通过自定义任意截面输入格式及基于泊松方程的有限元求解方法，构建了任意截面几何特性计算方法；通过基于力的平衡及余能定理、卡氏第二定理，推导了变截面空间梁单元刚度矩阵，利用结构力学法得到等效节点荷载，进而建立了变截面空间梁单元技术。本发明专利技术对数字孪生仿真模型的刚度及载荷进行准确模拟，解决其准确性难题。其准确性难题。其准确性难题。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路桥墩数字孪生变截面仿真计算方法


[0001]本专利技术属于交通运输业桥梁工程
，具体涉及一种铁路桥墩数字孪生变截面仿真计算方法。

技术介绍

[0002]截至2021年底，全国高铁营运里程已达4万公里，到2025年，以“八纵八横”为主骨架的高速铁路网将覆盖50万人口以上城市，高铁营运里程将达到5万公里。桥梁结构在大多数高铁线路中占比超过50%，在铁路网络覆盖区域不断扩大的同时，高铁桥梁的设计、建造及运营环境日趋复杂。在受软土地基沉降、列车循环活载、日照温差、收缩徐变等影响下，桥墩不可避免会发生沉降、侧偏、移位等不可恢复变形及可恢复弹性变形，导致轨道几何状态恶化，从而对高速行驶的列车产生激扰，速度越快，激扰越大，严重影响行车安全和旅客舒适度。
[0003]设计阶段必须在充分考虑施工、运维各工况的条件下，着力提高桥墩基础的外力、变形等的计算精度，从设计角度更好地保持轨道的毫米级平顺性。
[0004]在桥墩刚度计算时，往往采用分节段等截面柔度矩阵法简化处理，对于变截面桥墩，该方法的计算精度依赖于节段划分的疏密，而刚度计算的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁路桥墩数字孪生变截面仿真计算方法，其特征在于：包括以下步骤：（A）输入桥墩的总体截面尺寸信息；（B）划分单元并计算对应轮廓信息；（C）数字化每一个单元上下端两个截面的信息；（D）计算每一个截面的几何特性；（E）计算每一个桥墩单元的单元刚度矩阵；（F）计算每一个桥墩单元的等效节点荷载；（G）组成桥墩整体刚度矩阵及整体载荷列阵。2.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生变截面仿真计算方法，其特征在于：步骤（A）中输入的桥墩总体截面尺寸信息根据铁路桥墩实体而来，总体截面尺寸信息包括桥墩的高度、墩底的轮廓尺寸、墩顶的轮廓尺寸、墩底到墩顶的几何过渡形式。3.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生变截面仿真计算方法，其特征在于：步骤（B）划分单元并计算对应轮廓信息，具体过程如下：首先，对桥墩沿高度划分段落，得到桥墩单元；然后，计算出每一个桥墩单元的高度、上下端横截面轮廓信息及高度范围内变化规律。4.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生变截面仿真计算方法，其特征在于：步骤（C）数字化每一个单元上下端两个截面的信息，通过预定义的任意截面输入规则实现。5.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生变截面仿真计算方法，其特征在于：步骤（D）计算每一个截面的几何特性，具体过程如下：首先，对每个截面进行网格划分；然后，利用泊松方程的有限元计算方法，计算出每一个截面的几何特性值。6.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生变截面仿真计算方法，其特征在于：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雨权，苏伟，廖立坚，霍学晋，勾红叶，李林安，管仲国，刘龙，傅安民，杨智慧，李晓波，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司西南交通大学天津大学同济大学，
类型：发明
国别省市：