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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于数字孪生的大跨桥梁抗震性能优化与评估系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119939703B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411808868.4，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种基于数字孪生的大跨桥梁抗震性能优化与评估系统是由郑俊浩;宗周红;林楷奇;单玉麟;甄源丰;刘伟莹设计研发完成，并于2024-12-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于数字孪生的大跨桥梁抗震性能优化与评估系统在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于数字孪生的大跨桥梁抗震性能优化与评估系统，属于计算机与桥梁工程领域。优化与评估系统包括数据采集与前处理模块、模型更新模块、性能评估与优化模块；优化与评估方法包括结构的模态和频率的识别，得到桥梁的模态振型和自振频率，建立对象桥梁的数字孪生模型；根据多目标优化的设计函数，开展超算驱动的减震装置参数优化，输出最优参数组合，控制桥梁在地震下的分级响应。基于桥梁的设计反应谱生成的人工波，可以充分考虑大跨斜拉桥的动力特性和设计场地的地震动特征；同时抗震优化设计过程中仅涉及到单条地震动的时程分析，大幅减少优化设计的计算量并更好考虑各非线性因素对桥梁地震响应的综合影响，显著简化了大跨桥梁抗震优化的复杂程度。

本发明授权一种基于数字孪生的大跨桥梁抗震性能优化与评估系统在权利要求书中公布了：1.一种基于数字孪生的大跨桥梁抗震性能优化与评估系统，其特征在于，优化与评估系统包括数据采集与前处理模块、模型更新模块、性能评估与优化模块； 数据采集与前处理模块用于进行分析和存储结构的响应数据； 模型更新模块用于定义每个超算节点的信息后搭建私有的计算集群； 性能优化评估与优化模块，依据数字孪生模型定义对象桥梁的损伤分级阈值和目标损伤等级； 利用该模块的优化与评估方法，步骤如下： 步骤1、数据采集与前处理模块采集大跨桥梁在环境和车辆等荷载激励下的频响数据，采用卡尔曼滤波的方法频响数据进行降噪处理后，采用快速傅里叶变化实现结构的模态和频率的识别，得到桥梁的模态振型和自振频率，并储存在云端； 步骤2、模型更新模块根据对象桥梁的设计资料，建立三维精细化数值模型，提取云端中的桥梁模态振型和自振频率数据；定义桥梁中需要更新的物理参数上、下限和参数类型，根据步骤1中的频率模态响应建立最小二乘误差函数开展对象桥梁的非线性模型更新，建立对象桥梁的数字孪生模型；步骤3、性能优化评估与优化模块对象桥梁的性能评估和优化； 根据步骤2建立的数字孪生模型来定义桥墩构件、支座构件、主塔构件的工程需求参数和标定分级损伤性能阈值； 根据桥梁的服役年限，确定桥梁的目标损伤等级； 根据桥墩、主塔和支座的工程需求参数建立多目标优化的设计函数； 根据对象桥梁的设计反应谱生成人工地震动，开展数字孪生模型的非线性时程分析计算得到桥墩的漂移率、上部结构和下部结构的相对位移和主塔的截面曲率， 根据多目标优化的设计函数，开展超算驱动的减震装置参数优化，输出最优参数组合，控制桥梁在地震下的分级响应； 根据对象桥梁的使用年限和目标控制水平，定义对象桥梁的优化目标函数，表述如下： 3 其中，x为优化参数；δ1，δ2，δn1，δn2，分别为北塔和南塔的截面曲率和轻微损伤状态对应的截面曲率指标；φ1，φy1，φ2，φy2，φ3，φy3，φ4，φy4分别为4个桥墩的漂移率和轻微损伤状态对应的漂移率指标；Δpier和Δtower分别为每个桥墩主塔与主梁的最大相对位移，单位：m； 粘滞阻尼器选取的Maxwell恢复力模型如下式所示： 4 式中Ft为粘滞阻尼器产生的阻尼力；C为阻尼系数；α为阻尼指数，取值范围为0.1到2.0；u为位移；sgn为符号函数； 选取粘滞阻尼器的阻尼系数C和阻尼指数α作为优化参数； 通过合成平稳波及强度包络曲线得到强度非平稳波反应谱生成人工波，具体步骤为： 通过下式计算平稳随机过程加速度时程和强度包络函数的乘积； ； 5； 其中，和分别为地震平稳段的首末时刻；为衰减因子，控制下降段衰减的快慢；表示地震总持时，指从地震动开始到下降到主震动振幅110所持续的时间； 采用傅里叶逆变化求解： ； 其中，为范围内均匀分布的随机相位角，n为计算的反应谱活功率谱所在频率域中的分隔点数，为离散频率，对应地震波的傅里叶幅值谱； 根据功率谱和反应谱的关系计算离散频率，设的功率谱为，则： ； 根据反应谱和规范谱的近似关系表述式如下： ； 其中，为反应谱值；为阻尼比；为超越概率，取0.5；为地震持续时间，取20s-30s；为周期； 采用波的加速度反应谱与目标反应谱进行对比，对原功率谱进行修正得到修正后得功率谱： ； 继续采用同一组随机相位角重新合成人工地震波，反复迭代使人工地震波得反应谱与目标谱接近，则迭代停止。

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