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申请/专利权人：广西大学;东莞市交通投资集团有限公司

摘要：本发明公开了一种结构温度梯度仿真模型及荷载特征值计算方法，用于结构温度梯度年周期非重复性仿真与荷载特征代表值求解，包括：获取完整年周期的结构温度数据；根据完整年周期的结构温度数据进行分析，获取日最高等效线性温度梯度，构建结构等效线性温度梯度的年周期仿真模型；基于结构等效线性温度梯度的年周期仿真模型生成完整年周期的日最大线性温度梯度，采用蒙特卡洛模拟抽样法及广义极值分布拟合获取m年一遇的结构温度梯度荷载特征值。本发明解决了工程实践中很难获得足够的年温度极值样本的问题，具有较高的计算精度，并且适用于不同气候条件及结构，可为工程结构的设计与维护提供参考。

主权项：1.一种结构温度梯度仿真模型，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据结构特征及完整年周期的结构温度实测数据获得结构均匀温度，计算如下： 其中，Ti为i号测点温度，Ai为以i号测点为代表的区域的面积，A为截面面积；S2、获得结构的截面温度梯度TA，具体方法包括：将截面各测点的实测温度值Ti减去截面均匀温度Tuni，得到测点温差Tdi；将温差最小的点作为基准点，其余各点温差再减去基准点，获得最终的截面温度梯度TA；S3、获得竖向线性温度梯度ΔTz，具体方法包括：根据胡克定律及热膨胀定律，结构温度自应力表示为：σ＝EαΔT2式中，σ为应力；E为弹性模量；α为线膨胀系数；ΔT为均匀温度变化；如果截面温度梯度TA为非线性，那么截面弯矩的计算公式为： 式中，My为弯矩；TA为非线性温度梯度；z为截面竖向坐标；A为截面面积；若截面温度梯度为线性，那么截面弯矩的计算公式为： 式中，ΔTz为竖向线性温度梯度；Iy为截面惯性矩；hz为截面高度；对于欧拉梁，曲率与弯矩的关系为： 式中，κ为曲率；从式5可知，无论是非线性温度梯度还是线性温度梯度，只要其在截面内产生的弯矩相同，其引起的结构变形也相同，因此联立式3和4： 得到非线性温度梯度TA与线性温度梯度ΔT的转换公式为： 对于通过试验监测得到的离散温度场，得到测点之间的温度梯度线性变化，然后采用分段积分求和得到截面弯矩，则针对离散非线性温度梯度与线性温度梯度的转换公式为： 式中，n为温度传感器的数量；Ti为第i区域的温度梯度函数；zi为第i区域截面高度坐标；Ai为第i区域的面积；S4、统计并绘制完整年周期内结构每日最大线性温度梯度变化曲线；S5、获取所述结构温度梯度仿真模型，计算如下：利用类三角函数拟合日最大线性温度梯度的年周期趋势项ft： 式中，Tav为日最高均匀温度的年均值；Tam为日最高均匀温度的年波动幅度；T为日最高均匀温度波动周期，以天为单位；为日最高均匀温度达到年最低值的日序数；从每日最大线性温度梯度数据中分离周期性趋势项，得到日最大线性温度梯度随机波动项Rt；根据随机波动项的直方图，搜索所述直方图拟合精度最高的分布函数，采用极大似然估计得到分布函数的参数估计值；基于所述参数估计值，采用K-S检验及卡方检验对分布函数进行拟合优度检验，确定随机波动项分布函数；将周期趋势性函数及所述随机波动项分布函数合并得到所述结构温度梯度仿真模型，表示如下： 其中，Tav为日最高均匀温度的年均值；Tam为日最高均匀温度的年波动幅度；T为日最高均匀温度波动周期，以天为单位；为日最高均匀温度达到年最低值的日序数；μ为随机波动项高斯分布函数均值，σ为随机波动项高斯分布函数标准差。

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