[发明专利]一种铁路桥墩数字孪生非节点外荷载等效力计算方法

权利要求书

1.一种铁路桥墩数字孪生非节点外荷载等效力计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

（A）获取桥墩的整体尺寸信息；

（B）获取作用于桥墩的外荷载信息；

（C）根据桥墩的整体尺寸信息，划分桥墩单元与节点，数字化每一个单元与节点的信息；

（D）根据桥墩单元、外荷载信息，计算非节点集中荷载作用下的等效节点力一般公式；

（E）根据桥墩单元、外荷载信息划分实际受力工况、分别计算非节点分布荷载作用下的等效节点力一般公式；

（F）将以上两步的等效节点力一般公式转换成通用完备解格式；

（G）根据通用完备解格式，得到任意荷载作用下桥墩等效节点力通用完备解。

2.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生非节点外荷载等效力计算方法，其特征在于：步骤（A）获取桥墩的整体尺寸信息，所述整体尺寸信息根据铁路桥墩物理实体模型而来，整体尺寸信息包括桥墩的高度、墩顶及墩底的坐标及轮廓尺寸、墩顶到墩底的几何形状信息。

3.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生非节点外荷载等效力计算方法，其特征在于：步骤（B）获取作用于桥墩的外荷载信息中，所述外荷载信息包括作用于桥墩墩身上的集中荷载与分布荷载。

4.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生非节点外荷载等效力计算方法，其特征在于：步骤（C）根据桥墩的整体尺寸信息，划分桥墩单元与节点，数字化每一个单元与节点的信息，具体过程如下：

首先，对桥墩沿高度划分段落，得到桥墩单元与对应的节点；

然后，计算出每一个桥墩单元的高度、桥墩单元上下端横截面轮廓信息及高度范围内变化规律；

然后，计算出每一个节点对应的坐标。

5.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生非节点外荷载等效力计算方法，其特征在于：步骤（D）根据桥墩单元、外荷载信息，计算非节点集中荷载作用下的等效节点力一般公式，具体过程如下：

首先，结合外荷载信息、单元节点信息确定非节点集中荷载作用于桥墩单元的具体位置；

然后，根据合力及力矩平衡方程，求解出作用于对应桥墩单元上下两端节点上的等效节点力。

6.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生非节点外荷载等效力计算方法，其特征在于：步骤（E）根据桥墩单元、外荷载信息划分实际受力工况、分别计算非节点分布荷载作用下的等效节点力一般公式，具体过程如下：

首先，根据分布荷载与桥墩单元存在的各自分布范围及相对位置关系，划分出四种实际存在的受力工况；

然后，根据各工况分布荷载与桥墩单元的几何关系计算出两者的重叠部分高度；

然后，根据力学相似三角形求解出重叠荷载的上、下边界荷载、弯矩中心及其图乘面积；

然后，根据力与力矩平衡关系，求解出作用于对应桥墩单元上下两端节点上的等效节点力。

7.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生非节点外荷载等效力计算方法，其特征在于：步骤（F）将以上两步的等效节点力一般公式转换成通用完备解格式，具体过程如下：

首先，建立各计算工况非节点集中荷载和分布荷载的边界条件与Heavside函数的关系；

然后，将步骤（D）、步骤（E）得到的对应工况的等效节点力一般公式转换成基于Heavside函数的通用完备解格式；

然后，叠加所有可能工况的通用完备解，得到相应的等效节点力。

8.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生非节点外荷载等效力计算方法，其特征在于：步骤（G）根据通用完备解格式，得到任意荷载作用下桥墩等效节点力通用完备解，具体过程如下：

首先，将作用于桥墩单元的每一个任意荷载分类为集中荷载或分布荷载；

然后，数字化每一个任意荷载的相关参数信息；

然后，利用步骤（F）中计算得到的基于Heavside函数的通用完备解求得任意荷载作用下的等效节点荷载表达式。