一种单车通过多梁式桥梁的车辆荷载识别方法技术

本发明专利技术属于建筑和交通桥梁技术领域，具体地说，涉及一种单车通过多梁式桥梁的车辆荷载识别方法，通过车辆通过桥梁时的桥梁响应来反算车辆的重量，并对大型车在得到车辆的重量之后按照轴载分配比例得到各轴的轴重，对小型车的总重和大型车的轴重进行优度拟合，得到车重与轴重服从的分布及其参数，获得大型车各轴的轴重分布，从而建立更加符合实际的车辆模型，得到桥梁在车辆荷载作用下的响应，可以直接利用蒙特卡洛（Monte Carlo）或者其他方法生成符合当地实际的随机车流，通过对生成的随机车辆进行分析，实现对桥梁在正常交通运营状况下的安全状况进行评价，为桥梁的长期安全性能评定提供依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑和交通桥梁
，具体地说，涉及一种单车通过多梁式桥梁 的车辆荷载识别方法。
技术介绍
车辆荷载识别一直是桥梁工程领域的专家学者们研宄讨论的重点，车辆荷载是交 通调查的重要内容，只有得到更为符合实际的交通调查数据，才能更好地得到符合当地的 实际的交通数据，进而为各地区的桥梁安全评价和性能评定提供更好的数据支撑。 目前较为准确识别车辆荷载的方法是采用动态称重系统 (weigh-in-motion, WIM)，WIM可以在不影响正常交通的情况下对车辆的轴重和轴距进行识 另IJ，但是实际使用中WIM系统的硬件极易发生损伤导致车辆荷载的识别出错，且WIM得到 的数据经常存在很多的病态数据，包括轴距很大以及轴重很小等等情况。另外WM的安装 成本和维修代价也较高，WIM在现实中的应用具有较大的局限性，实际桥梁工程中采用的较 少。 在这种现实条件下，提出一种简单易行，并且识别结果可靠的车辆荷载识别方法 具有非常重大的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种简单并且易于批量进行的车 辆荷载识别方法，通过车辆通过桥梁时的桥梁响应来反算车辆的重量，并对大型车在得到 车辆的重量之后按照轴载分配比例得到各轴的轴重，此外还采用优度拟合的方法对小型车 的总重和大型车的轴重进行优度拟合，得到车重与轴重服从的分布及其参数，获得大型车 各轴的轴重分布，从而建立更加符合实际的车辆模型，得到桥梁在车辆荷载作用下的响应， 从而更好的对桥梁的安全性能进行评价，为桥梁的长期安全性能评定提供依据。 为了达到上述目的，本专利技术提出如下技术方案： -种单车通过多梁式桥梁的车辆荷载识别方法，所述的车辆荷载识别方法的具体 步骤如下： 1).进行交通荷载调查，用摄像机记录所调查地区路段通过车辆的类型，对采集到 的数据的车型结合车辆规范中的车辆车重、轴数、轴距、轴重参数将该地区交通荷载进行分 类，并加以汇总； 2).在识别桥梁各片梁跨中底部放置动挠度计，利用该装置采集车辆过桥时的桥 梁跨中动力响应信息，得到动挠度曲线，然后去除曲线中因冲击作用引起的动力响应信息， 保留实际车辆过桥的静力挠度响应数据； 3).建立符合对应桥梁实际的有限元梁格法模型，计算不同车型在桥面横向位置 变动时各片主梁的竖向位移的分配比例，得到单车通过桥梁时的空间响应面； 4).实测时根据实际车辆单车过桥时桥梁各片主梁的竖向位移分配关系，对应理 论各片主梁的竖向位移分配关系，计算得到待识别车辆在桥面行驶的横向位置； 5).根据记录下的车辆车型，识别的车辆通过时的横向位置，以及相应的各片主梁 在车辆通过时的静力响应极值，结合已得到的单车通过桥梁时的主梁空间响应面插值得到 待识别车辆的车重； 6).在识别出每类车的车重以后，对于小型车无需进行分轴识别，而对大型车进行 分轴识别，即识别出大型车每个车的轴重：根据大型车不同车型在空载、半载和满载三种载 重情况下的轴载分配比值，将车重按轴载分配比值进行分配即可得到每一辆大型车的各轴 轴重； 7).在得到所有车的车重、轴重数据之后，对小型车整车车重和大型车各轴轴重进 行数理统计分析，对得到车重、轴重以及横向位置数据的参数分布类型进行判断并进行优 度拟合检验。 进一步，在步骤1)中，所述的车辆可按照车型分为5大类共计12小类。 进一步，在步骤2)中，利用动挠度测试仪采集待识别车辆通过时的桥梁动力响应 信号，对随机不同重量的车辆单车过桥时各片梁的动挠度曲线进行小波变换降噪处理，降 噪后得到静力挠度响应数据。 进一步，在步骤4)中，车辆在桥面行驶的横向位置可通过车辆横向位置识别法得 到：根据车辆行驶位置分为超车道识别和行车道识别；分别选择位于超车道和行车道两侧 的主梁，得到这两片主梁在待识别车辆通过时的动挠度曲线，采用小波变换降噪的方法去 除动挠度曲线中因冲击作用引起的动力响应信息，保留实际车辆过桥的静力挠度响应数 据，根据小波变换降噪后两片梁的静力极值之比，结合竖向位移分配关系，插值计算得到待 识别车辆在桥面行驶的横向位置。 进一步，在步骤5)中，分别选择位于最靠近超车道和行车道中心线的两片主梁， 利用有限元分析法计算不同重量车辆行驶于不同横向位置时这两片梁的跨中静力响应极 值，绘制这两片主梁的空间响应面：选取车重最小值为车辆空载重量，车重最大值为车辆 满载重量，采用合适的车重增量，然后以车重和横向位置为坐标X值和Y值，梁底挠度极值 为坐标Z值绘制对应梁的空间响应面，然后根据已识别的车辆类型和横向位置，结合相应 主梁小波变换降噪后的静力响应极值，和该梁空间响应面对比插值计算出待识别车辆的车 重。 进一步，在步骤7)中，利用K-S检验法对各车型的整车车重参数和轴重参数以及 车辆行驶横向位置统计分布类型进行判断并进行优度拟合检验。 本专利技术的有益效果： 1、本专利技术无需动态称重设备，在实桥上布置较少测点即可识别出车辆的车重以及 轴重，满足实际中移动荷载识别的需要，误差完全可以满足桥梁安全评价以及健康监测的 要求。 2、增加了对大型车的轴重识别，在得到车辆载重状态以后，根据对应车型空载、半 载和满载三种载重情况下各轴的轴重分配关系，按车重进行分配识别出各轴的轴重，获得 大型车各轴的轴重分布，从而建立更加符合实际的车辆模型。 3、采用小波变换降噪的方法对动挠度测试仪采集各车辆通过时的桥梁动力响应 信号进行降噪处理，去除桥梁动力响应部分，保留静力响应数据，使得监测模拟数据更加精 确。 4、增加对车辆横向位置的优度拟合，得到车辆的车重分布参数以及横向行驶位置 的分布参数，使随机车流的模拟更加符合实际交通的现状。 5、本专利技术移动荷载识别的过程简单易行，采用梁格法有限元模型，不同于传统采 用的单梁模型，确保识别精度，并采用K-S检验法对各车型的整车车重参数和轴重参数以 及车辆行驶横向位置统计分布类型进行判断并进行优度拟合检验，使得监测模拟数据更加 准确，为桥梁的长期安全性能评定提供依据。【附图说明】 图1为典型车辆动挠度曲线小波降噪前后对比图； 图2为六轴车车重分布图以及拟合结果图； 图3为车辆过桥时全部12片梁跨中竖向位移响应时程； 图4为2#、5#梁挠度变化曲线及横向位置识别曲线； 图5为3号、7号梁车重识别面； 图6为桥梁动力响应信号降噪的流程图。【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例和附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本专利技术保护的范围。 实施例1 -种单车通过多梁式桥梁的车辆荷载识别方法，具体步骤如下： 1).进行交通荷载调查，用摄像机记录所调查地区路段通过车辆的类型，车辆可按 照车型分为5大类共计12小类，对采集到的数据的车型结合车辆规范中的车辆车重、轴数、 轴距、轴重参数将该地区交通荷载进行分类，并加以汇总； 2).在识别桥梁各片梁跨中底部放置动挠度计，利当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单车通过多梁式桥梁的车辆荷载识别方法，其特征在于：所述的车辆荷载识别方法的具体步骤如下：1）.进行交通荷载调查，用摄像机记录所调查地区路段通过车辆的类型，对采集到的数据的车型结合车辆规范中的车辆车重、轴数、轴距、轴重参数将该地区交通荷载进行分类，并加以汇总；2）.在识别桥梁各片梁跨中底部放置动挠度计，利用该装置采集车辆过桥时的桥梁跨中动力响应信息，得到动挠度曲线，然后去除曲线中因冲击作用引起的动力响应信息，保留实际车辆过桥的静力挠度响应数据；3）.建立符合对应桥梁实际的有限元梁格法模型，计算不同车型在桥面横向位置变动时各片主梁的竖向位移的分配比例，得到单车通过桥梁时的空间响应面；4）.实测时根据实际车辆单车过桥时桥梁各片主梁的竖向位移分配关系，对应理论各片主梁的竖向位移分配关系，计算得到待识别车辆在桥面行驶的横向位置；5）.根据记录下的车辆车型，识别的车辆通过时的横向位置，以及相应的各片主梁在车辆通过时的静力响应极值，结合已得到的单车通过桥梁时的主梁空间响应面插值得到待识别车辆的车重；6).在识别出每类车的车重以后，对于小型车无需进行分轴识别，而对大型车进行分轴识别，即识别出大型车每个车的轴重：根据大型车不同车型在空载、半载和满载三种载重情况下的轴载分配比值，将车重按轴载分配比值进行分配即可得到每一辆大型车的各轴轴重；7) .在得到所有车的车重、轴重数据之后，对小型车整车车重和大型车各轴轴重进行数理统计分析，对得到车重、轴重以及横向位置数据的参数利用分布类型进行判断并进行优度拟合检验。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩万水，李彦伟，武隽，王涛，赵士良，肖强，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61