[发明专利]基于桥梁动应变识别单车轴数的方法

说明书

本发明公开了基于桥梁动应变识别单车轴数的方法，属于桥梁试验检测、健康监控及超载车治理领域。在梁式桥跨中或最大应变反应截面布置高分辨率应变测试装置(传感器)，测试车辆作用下的桥梁动应变时程曲线，对动应变时程曲线进行滤波降噪或拟合，并进行一阶及二阶求导，结合有限元模拟结果、曲线求导结果，计算获得车辆的车轴数。该方法只需要在桥梁上布置1个应变测试截面，安装简单、成本低廉；无需破坏桥面或路面结构，对现有桥梁道路无损伤；识别算法简单、准确度高。

技术领域

本发明涉及桥梁试验检测、健康监控及超载车治理领域，特别是基于桥梁动应变识别单车轴数的方法。

背景技术

近年来，我国陆续出现了多次重大桥梁事故。这些发生的事故与很多因素有关，但是缺乏有效的监测措施和必要的维修、养护措施是重要的原因之一。这些触目惊心的事故使得人们对现代桥梁的质量和寿命也逐渐关注起来。对桥梁结构进行试验检测、健康监测和交通运输治理超载车辆，已成为国内外学术界、工程界研究的热点。传统的桥梁检测在很大程度上依赖于管理者和技术人员的经验，往往对桥梁特别是大型桥梁的状况缺乏全面的把握和了解，信息得不到及时反馈。如果对桥梁的病害估计不足，就很可能失去养护的最佳时机，加快桥梁损坏的进程，缩短桥梁的服务寿命。如果对桥梁的病害估计过高，便会造成不必要的资金浪费，使得桥梁的承载能力不能充分发挥。

目前，车辆超重行驶的现象频频出现，而桥梁的负载是有一定的限度，当这些超重的车辆通过桥梁，无疑会对桥梁产生一定的损害；而且随着时间的推移，桥梁的老化，其承载能力也在变化，因此监测通过桥梁车辆的重量，并进行数据统计，对于了解桥梁的健康状况意义重大。但是一般常规地磅测重设备价格昂贵，单车道最便宜的也需要10万元以上，且安装时需要破坏原路面结构；使用时常规称重地磅需要人为或借助摄像设备判别车辆及车轴数量；且常规地磅安装在桥梁主体结构以外的路面上，多车道桥梁采用常规地磅难以对桥上并排行驶车辆对桥梁的影响进行统计。即使用常规的称重地磅并不适用与桥梁上的车辆车轴数、车轴距或车轴重的测量，所以，社会上急需一种适用于测量在桥梁行驶的车辆总重量、车轴数、车轴距或车轴重的低成本方法或设备。

中国专利201210249735.9公开基于桥梁动应变识别车辆重量的方法，包括以下步骤：在桥梁纵向对称截面上布置动应变测量装置；在安装好动应变测量装置的桥梁行车道上进行跑车实验，同时采集数据，并将数据传输至计算机；采用有限元仿真计算理论动应变，提取动应变结果形成的动应变时程曲线，并与实测值进行比较及相关分析，得出行车速度、动应变峰值及车辆重量的关系式T＝f(x,ε)或是曲线；根据各截面动应变达到峰值的时间差和截面距离采用软件自动计算行车速度，同截面各测点动应变峰值取平均，带入关系式T＝f(x,ε)或是曲线进行计算或比对求得通过该截面的车重。这里通过试验寻找行车速度、动应变峰值及车辆重量的关系式，存在工作量大、适应性不高的问题，特别是每个桥梁的结构特性均不相同，这样导致每次安装都需要对在使用中的桥梁需要进行封闭性试验、且试验次数多、安装效率低、安装使用成本高，其推广程度不高，无法应对中国目前桥梁的测量需求。

中国专利201610114464.4公开了一种用于桥梁的车轴识别方法及系统，该方法包括步骤：沿桥梁纵长方向标记共包含4～6个截面的两个截面组，形成两座虚拟简支梁；采集测量两个截面组处的桥梁时程响应，根据时程响应计算得到两组隔离响应，将两组隔离响应分别构建两条响应时程曲线；对响应时程曲线上的局部峰值数量进行统计，得到车辆轴或者轴组的数量N。这里通过建立模拟方案，并由响应时程曲线来实现车轴数的判断，但需要安装多组传感器以形成相互参照的目的，存在安装复杂、成本高的不足。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供基于桥梁动应变识别单车轴数的方法，通过提供一种具有安装简便、成本低、效率高的车轴数的识别方法，其通过安装一个动应力传感器即可以满足对车轴数的测量需求。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：