社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法技术

本申请涉及社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法，包括：根据历史运营数据，建立车辆荷载谱；建立有限元模型，根据试验工况，获取计算影响线和最大响应；基于车辆荷载谱、计算影响线、最大响应和冲击系数，获取社会车辆加载数量；获取桥梁实测影响线；使桥梁上的社会车辆数量等于社会车辆加载数量，获取社会车辆的车道位置、车重、轴重、车间距，形成社会车辆加载车队矩阵；基于社会车辆加载车队矩阵与离散卷积公式，分别结合实测影响线与计算影响线，得到社会车辆加载效应和计算加载效应；取社会车辆加载效应与计算加载效应的比值，结合设定规程，评估桥梁结构状态。本申请能利用桥上通行的社会车辆对桥梁实现快速加载，满足加载效率。载效率。载效率。

【技术实现步骤摘要】
社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法


[0001]本申请涉及桥梁结构安全监测
，特别涉及一种社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法。

技术介绍

[0002]桥梁荷载试验是对服役桥梁结构承载能力评定最有效、最直接的方法，通过加载试验，记录桥梁在荷载作用下的结构响应，为桥梁结构技术状况及承载能力评定和日后养护、维修、加固的决策提供科学依据和支持，相关试验规程中也对桥梁静载、动载试验有详细的规定。
[0003]服役期的桥梁，尤其是长大桥梁，一般位于交通繁忙的主干道上，荷载试验前需向交管部门申请交通管制，导致交通中断；另外，荷载试验前需租赁大量的重载货车作为加载车辆，其租赁成本占到试验成本的50％以上；再者，在试验加载过程中，需要大量的试验人员对加载车辆进行引导定位、同时测量桥梁各种响应参数，人力成本较高。
[0004]综上所述，相关技术中的桥梁荷载试验方法需要长时间阻断交通、试验费用较高，费时费力。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法，以解决相关技术中桥梁荷载试验需要长时间阻断交通、试验费用较高，费时费力的问题。
[0006]本申请实施例提供了一种社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法，其包括如下步骤：
[0007]根据桥梁的历史运营数据，建立车辆荷载谱；
[0008]建立所述桥梁的有限元模型，根据试验工况，获取计算影响线和最大响应；
[0009]基于所述车辆荷载谱、计算影响线、最大响应和冲击系数，获取所述试验工况下的社会车辆加载数量；
[0010]获取所述桥梁的实测影响线；
[0011]使所述桥梁上通行的社会车辆数量等于所述社会车辆加载数量，获取车间距，以及各社会车辆的车重、轴重、所在车道位置，并形成社会车辆加载车队矩阵；
[0012]基于所述社会车辆加载车队矩阵与离散卷积公式，并分别结合实测影响线和计算影响线，得到社会车辆加载效应和计算加载效应；
[0013]计算社会车辆加载效应与计算加载效应的比值，得到校验系数，并结合设定规程，对桥梁结构状态进行评估。
[0014]一些实施例中，所述车辆荷载谱包括车间距概率密度分布函数、车型比例向量、各种车型的轴重比例向量和各种车型的车重概率密度分布函数，其中，车型包括二轴车、三轴车、四轴车、五轴车和六轴车。
[0015]一些实施例中，基于所述车辆荷载谱、计算影响线、最大响应和冲击系数，获取所
述试验工况下的社会车辆加载数量，包括：
[0016]随机车队加载效应计算步骤：根据随机车队加载数量，结合所述车辆荷载谱，以及所选取的随机抽样法，生成桥梁每一个车道的随机车队向量，并由各个车道的随机车队向量形成随机车队矩阵；基于所述随机车队矩阵、计算影响线以及离散卷积公式，得到随机车队加载效应；
[0017]选取两个随机车队加载数量m和m+1，依据所述随机车队加载效应计算步骤，分别得到对应的随机车队加载效应R
e，m
和R
e，m+1
；
[0018]判断是否满足：
[0019]其中，R
c
为最大响应，μ为冲击系数，η为加载效率；
[0020]若是，则将[m
×
m0]作为社会车辆加载数量，其中，[]为取整符号，m0为调整系数，且0＜m0≤1；
[0021]否则，重新选取差值为1的两个随机车队加载数量。
[0022]一些实施例中，获取所述桥梁的实测影响线，包括如下步骤：
[0023]在所述桥梁的各个车道上分别放置若干辆车，将所有车辆从所述桥梁的一端行驶至另一端，重复若干次，获取每一次的测量响应；
[0024]求取所有的测量响应的算术平均值，再除以所有车辆的总重，得到所述桥梁的实测影响线。
[0025]一些实施例中，使所述桥梁上通行的社会车辆数量等于所述社会车辆加载数量，包括如下步骤：
[0026]在所述桥梁的桥头处，于各个车道上布置一台领头车辆；
[0027]待所述领头车辆后方积压若干社会车辆后，放行所述领头车辆，并使各所述领头车辆以设定车速并行行驶，以使其后方的社会车辆形成稳定车流；
[0028]待所述桥梁上的社会车辆数量等于所述社会车辆加载数量时，禁止后续的社会车辆上桥。
[0029]一些实施例中，当所述领头车辆行驶至试验工况所指定位置后，所述桥梁上的社会车辆数量小于所述社会车辆加载数量时，所述领头车辆停车并等待后续的社会车辆上桥，直至所述桥梁上的社会车辆数量等于所述社会车辆加载数量。
[0030]一些实施例中，根据如下公式计算所述试验工况下，所述桥梁上的社会车辆的数量达到所述社会车辆加载数量时的预估时间T
t
：
[0031]T
t
＝T
×
N/N
t
，其中，T为对桥梁的历史运营数据分析所得到的通行N
t
辆车所需时间，N为所述社会车辆加载数量；
[0032]利用所述预估时间T
t
，判断所述桥梁上通行的社会车辆数量是否达到N。
[0033]一些实施例中，高空拍摄所述桥梁上通行的社会车辆，得到车辆分布图，对所述车辆分布图进行识别，以获取车间距以及社会车辆所在车道位置；
[0034]通过桥梁健康监测系统，获取所述桥梁上通行的各社会车辆的车重、轴重。
[0035]一些实施例中，对所述车辆分布图进行识别时，若存在部分的相邻两辆社会车辆的车间距无法获取，则该无法获取的车间距利用如下车间距正态分布函数计算：
[0036][0037]其中，S
X
为车间距，S
a
为车间距的最小值，S
b
为车间距的最大值，为车间距的方差，S
a
、S
b
和均取经验值。
[0038]一些实施例中，使所述桥梁上通行的社会车辆数量等于所述社会车辆加载数量时，获取实测加载效应；
[0039]通过所述实测加载效应，对社会车辆加载效应的可靠度进行评估。
[0040]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0041]本申请实施例提供了一种社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法，服役期的桥梁，尤其是长大桥梁，由于其跨度大，荷载试验响应只与桥上车辆的位置、重量有关，而车辆的车型、车长对荷载试验响应的影响较小，因此，在不中断交通或短时交通管制下，可以利用桥梁上自由通行的社会车辆对桥梁进行加载，实现快速荷载试验的目的，同时又能满足《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21
‑
01
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2015)要求的加载效率问题，从而可解决相关技术中桥梁荷载试验需要长时间阻断交通、试验费用较高，费时费力的问题，本实施例具有非常高的应用价值和广阔的应用前景。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本申请实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法，其特征在于，其包括如下步骤：根据桥梁的历史运营数据，建立车辆荷载谱；建立所述桥梁的有限元模型，根据试验工况，获取计算影响线和最大响应；基于所述车辆荷载谱、计算影响线、最大响应和冲击系数，获取所述试验工况下的社会车辆加载数量；获取所述桥梁的实测影响线；使所述桥梁上通行的社会车辆数量等于所述社会车辆加载数量，获取车间距，以及各社会车辆的车重、轴重、所在车道位置，并形成社会车辆加载车队矩阵；基于所述社会车辆加载车队矩阵与离散卷积公式，并分别结合实测影响线和计算影响线，得到社会车辆加载效应和计算加载效应；计算社会车辆加载效应与计算加载效应的比值，得到校验系数，并结合设定规程，对桥梁结构状态进行评估。2.如权利要求1所述的社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法，其特征在于：所述车辆荷载谱包括车间距概率密度分布函数、车型比例向量、各种车型的轴重比例向量和各种车型的车重概率密度分布函数，其中，车型包括二轴车、三轴车、四轴车、五轴车和六轴车。3.如权利要求2所述的社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法，其特征在于，基于所述车辆荷载谱、计算影响线、最大响应和冲击系数，获取所述试验工况下的社会车辆加载数量，包括：随机车队加载效应计算步骤：根据随机车队加载数量，结合所述车辆荷载谱，以及所选取的随机抽样法，生成桥梁每一个车道的随机车队向量，并由各个车道的随机车队向量形成随机车队矩阵；基于所述随机车队矩阵、计算影响线以及离散卷积公式，得到随机车队加载效应；选取两个随机车队加载数量m和m+1，依据所述随机车队加载效应计算步骤，分别得到对应的随机车队加载效应R
e，m
和R
e，m+1
；判断是否满足：其中，R
c
为最大响应，μ为冲击系数，η为加载效率；若是，则将[m
×
m0]作为社会车辆加载数量，其中，[]为取整符号，m0为调整系数，且0＜m0≤1；否则，重新选取差值为1的两个随机车队加载数量。4.如权利要求1所述的社会车辆加载下的服役桥梁快速荷载试验方法，其特征在于，获取所述桥梁的实测影响线，包括如下步骤：在所述桥梁的各个车道上分别放置若干辆车，将所有车辆从所述桥梁的一端行驶至另一端，重复若干次，获取每一次的测量响应；求取所有的测量响应的算术平均值，再除以所有车辆的总重，得到所述桥梁的实测影响线。5.如权利要求1所述的社会车辆加载下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成，钟继卫，王亚飞，程辉，叶仲韬，姚文凡，许钊源，
申请(专利权)人：中铁大桥科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：