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龙图腾网获悉广西大学申请的专利一种基于空间车辆-桥梁耦合响应的梁式桥参数优化方法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：CN115718951B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23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：202211660580.8，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种基于空间车辆-桥梁耦合响应的梁式桥参数优化方法是由莫帅;陈科任;刘翊恒;黄轩设计研发完成，并于2022-12-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于空间车辆-桥梁耦合响应的梁式桥参数优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于空间车辆‑桥梁耦合响应的梁式桥参数优化方法，其具体步骤如下：1）推导车辆振动方程，构建车辆振动模型；2）构建空间桥梁动力学模型；3）构建时域相关随机路面激励模型；4）构建空间车桥耦合动力学模型；5）确定空间车桥耦合系统优化目标函数及优化变量；6）进行智能优化算法与耦合动力学模型集成；7）进行智能优化驱动迭代寻优；有益效果是该方法可避免平面简支梁理论忽略桥面扭转振动影响动力学响应可靠性的问题，提供一种快速高效的桥梁结构参数智能优化方法，为桥梁基本参数设计提供技术支撑，服务于工程应用。

本发明授权一种基于空间车辆-桥梁耦合响应的梁式桥参数优化方法在权利要求书中公布了：1.一种基于空间车辆-桥梁耦合响应的梁式桥参数优化方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1：推导车辆振动方程，构建车辆振动模型，采用集中质量法简化车辆模型，简化后车辆振动包括簧载质量垂直振动xv，俯仰振动θv，前悬非簧载质量垂直振动x1，后悬非簧载质量垂直振动x2，前轮胎质量垂直振动x3，后轮胎质量垂直振动x4； 对各质量进行受力分析有振动微分方程： 式中，mv、m1、m2、和mw分别为簧载质量、前悬非簧载质量、后悬非簧载质量和轮胎质量，Jv为簧载俯仰转动惯量，ks1、ks2、kw1和kw2分别为前悬刚度、后悬刚度、前轮刚度和后轮刚度，cs1、cs2、cw1和cw2分别为前悬阻尼、后悬阻尼、前轮胎阻尼和后轮胎阻尼，l1和l2分别为前悬和后悬到簧载质心的距离，Fg1和Fg2分别为车辆自重施加在前轮胎及后轮胎的作用力，Rw1和Rw2分别为桥面对前轮胎及后轮胎的作用力； 进一步推导则有车辆振动模型： 步骤2：构建空间桥梁动力学模型，采用四节点12自由度矩形薄板单元对目标梁式桥进行网格划分，进而基于单元质量矩阵刚度矩阵及载荷向量集成空间桥梁质量矩阵Mb、刚度矩阵Kb及载荷向量Fb，采用瑞丽阻尼构建空间桥梁阻尼矩阵Cb，则可建立空间桥梁动力学模型： 式中，∪为有限元标准单元集成方法，n为矩形薄板单元数量，α和β为瑞丽阻尼系数，和表达式示如下： 式中，a、b、t、ρ、E及u分别表示薄板单元的长度一半、宽度一半、厚度、材料密度、弹性模量及泊松比； 步骤3：构建时域相关随机路面激励模型，由下式计算： 式中，r1和r2分别为前轮和后轮受到的时域相关随机路面激励；v为车辆行驶速度；nq和n0分别为下截止频率和空间参考频率；Gqn0为路面不平度系数；ωt为功率强度为0.5的白噪声；td为前轮到后轮距离与车速的比值； 步骤4：构建空间车桥耦合动力学模型，当某车轮行驶于桥面时，车轮垂直位移yw与桥面垂直位移yb关系可表示为： 考虑多车轮作用，则有如下轮-桥位移关系： 式中，a为车辆行驶加速度，Nb为车轮载荷对桥上所有节点形成的形函数向量，r为所有车轮受到的路面激励，表示为下式： r＝[r1xr2x…rjx]T； 式中，j为车轮载荷数量； 进一步将轮-桥位移关系及步骤2所述的空间桥梁动力学模型代入步骤1所述的车辆振动模型则有： 式中， 步骤5：确定空间耦合系统优化目标函数及优化变量，优化目标函数FX可表示为下式： 式中，f1X和f2X分别为优化目标函数1及优化目标函数2，Q1t和Q2t分别表示桥梁跨中位移和车辆簧载振动的时域响应，NN表示时域信号总点数，X为优化变量，表示为： X＝{x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7}T； 式中，x1及x2分别为车辆前悬刚度及阻尼，x3及x4分别为车辆后悬刚度及阻尼；x5、x6及x7分别为桥梁弹性模量、桥梁等效厚度及单位体积质量； 步骤6：进行智能优化算法与耦合动力学模型集成，在MATLAB软件中对步骤4所述的空间车桥耦合动力学模型及步骤5所述的优化目标函数及优化变量进行程序化，建立fitness.m函数文件，通过调用fitness.m函数文件后可输出步骤5所述优化目标函数f1X和优化目标函数f2X；然后在MATLAB优化工具箱，选择多目标遗传算法，在目标函数栏输入@fitness，进而实现智能优化算法与耦合动力学模型集成； 步骤7：进行智能算法驱动迭代寻优，在步骤6所述优化工具箱中定义优化变量的优化区间、种群规模及迭代次数，利用所述智能算法将产生的优化变量赋值到所述空间车桥耦合动力学模型，驱动所述空间车桥耦合动力学模型计算得到所述优化目标函数f1X和优化目标函数f2X的数值指标，重复多次计算，得到多组解集，在其中选择所述优化目标函数f1X和优化目标函数f2X的数值同时最小的解作为优化结果。

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