(19)中华 人民共和国 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 202111554396.0 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 苏益　狄谨　李明水　李少鹏　 秦凤江　 (74)专利代理 机构 重庆航图知识产权代理事务 所(普通合伙) 50247 代理人 孙方 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G01M 7/02(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振 响应直接预测方法及系统、 存 储介质 (57)摘要 本发明公开了一种基于节段模型测振试验 的大跨度桥梁 抖振响应直接预测方法及系统、 存 储介质， 该方法基于两波数抖振理论， 建立考虑 三维效应的两波数抖振力模型， 并根据结构展宽 比和湍流积分尺度与结构宽度之比对三维效应 的影响， 提出综合传递函数的概念。 通过合理的 试验技术， 依托节段模型测振试验识别结构综合 传递函数， 进而预测大跨度桥梁结构的抖振响 应。 该方法深 入考虑了大跨度桥梁 抖振响应计算 中湍流三维效应的影响， 指出了当前预测方法中 存在的问题， 实现了通过节段模 型测振试验直接 预测大跨度桥梁 抖振响应， 有效解决了因湍流参 数模拟误差导致的抖振响应预测结果的偏差。 降 低了试验难度并节约了成本， 且 更有助于结构气 动外形的设计优化。 权利要求书2页 说明书11页 附图5页 CN 114239109 A 2022.03.25 CN 114239109 A 1.基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应直接预测方法， 其特征在于： 包括以 下步骤： 按照结构展长方向建立 三维抖振力模型； 根据三维抖振力模型将气动导纳函数和结构机 械导纳函数组合 生成综合传递 函数； 根据节段模型测振试验识别结构综合传递 函数； 获取实际桥梁结构所在的湍流场特性 参数； 通过综合传递 函数计算实际桥梁结构的抖振响应。 2.如权利要求1所述的基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应直接预测方法， 其特征在于： 所述综合传递 函数按照以下公式计算： 式中， i表示结构振型阶数； 表示与结构第i阶振型对应的综合传递 函数， 其中 μ取 h、 p、 α， 分别表示竖向、 横向和扭转方向， k1为顺向波数； 表示广义质量； 表示抖振 响应谱， 其中y表示结构展向位置坐标； 表示振型函数； ρ 为空气密度； U为平均风速； b＝ B/2为结构半宽， 其中B表示结构宽度； CL、 CD分别为结构升力系数和阻力系数； CL′为升力系数 关于风攻角的斜 率； Su(k1)、 Sw(k1)分别表示湍流纵向和竖向脉动风速谱； 分别表示纵向和竖向联合接受函数。 3.如权利要求1所述的基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应直接预测方法， 其特征在于： 所述抖振响应是根据综合传递 函数按照以下公式进行计算抖振响应： 式中， 表示结构抖振响应均方根； 表示第i阶振型函数； 表示结构广义质 量； 表示综合传递 函数； 表示顺风向联合接受函数； 根据SRSS法按照以下公式计算结构总抖振响应： 式中， SRSS( μi)表示结构总抖振响应； m为结构模态数； 表示结构第1阶模态对应的 抖振响应； 表示结构第m阶模态对应的抖振响应。 4.如权利要求1所述的基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应直接预测方法， 其特征在于： 所述节段模型为结构大展宽比模型， 所述结构大展宽比模型是按照以下方式 进行构建： 所述节段模型的展宽比λ ≥6； 所述展宽比λ是指湍流积分尺度与模型宽度之比。 5.如权利要求1所述的基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应直接预测方法， 其特征在于： 所述按照结构展长方向建立 三维抖振力模型 是按照以下步骤进行： 考虑湍流沿结构展长方向的变化， 基于展长为无穷小的条带来确定抖振力模型， 然后 将展长无穷小 条带延伸到刚性有限展长截面来确定抖振力模型， 再将刚性有限展长截面扩 展到柔性有限展长截面 来确定抖振力模型， 系统性 地分析推导两波数 抖振力模型。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239109 A 26.如权利要求5所述的基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应直接预测方法， 其特征在于： 所述 根据展长为无穷小的条 带来确定抖振力模型 是按照以下公式进行的： SL(k1， k2)＝(2ρ UbCL)2| χu(k1， k2)|2Su(k1， k2)+[ρ Ub(CL′+CD)]2| χw(k1， k2)|2Sw(k1， k2) 式中， SL(k1， k2)表示两波数升力 谱， k2为展向波数； χu(k1， k2)， χw(k1， k2)分别为纵向、 竖 向两波数气动导纳函数； Su(k1， k2)、 Sw(k1， k2)分别为湍流纵向、 竖向速度分量的两波数谱。 7.如权利要求5所述的基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应直接预测方法， 其特征在于： 所述将展长无穷小 条带延伸到刚性有限展长截面来确定抖振力模型是按照以 下公式进行的： 式中， 展长l为结构宽度B与展宽比λ 的乘积； Su(k1， k2)表示湍流沿纵 向的两波数脉动风 速谱； Sw(k1， k2)表示湍流沿竖向的两波数 脉动风速谱。 8.如权利要求5所述的基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应直接预测方法， 其特征在于： 所述将刚性有限展长截面扩展到柔性有限展长截面来确定抖振力模型是按照 以下公式计算进行的： 式中， 为结构第i阶竖向振型； 分别为纵向、 竖向两波数 联合接受函数； 表示与第i阶振型对应的两波数升力谱； y表示结构展向位置坐 标。 9.基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应直接预测系统， 包括存储器、 处理器 及存储在存储器上并可在处理器上运行 的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述 程序时用于实现权利要求1 ‑8任一项所述的方法。 10.存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器执行时实现权利 要求1‑8任一项所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239109 A 3