阅读说明：本技术 一种桥梁通过车辆载重的检测方法和装置 (Method and device for detecting load of bridge passing vehicle ) 是由 屠伟新 殷一峻 许钰 王韬 林朔 袁宇键 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种桥梁通过车辆载重的检测方法和装置,在每根梁上按照被检测桥梁的桥梁跨径均匀设置若干个节点,在每根梁的梁底于每一个节点处安置动挠度传感器,其中,每根梁设置的节点数以及设置节点的位置相同；基于动挠度传感器采集的数据处理得到被检测桥梁1的车辆在被检测桥梁上的行驶速度以及每根梁的跨中挠度,并处理得到每根梁的挠度时间面积；基于车辆的行驶速度和每根梁的挠度时间面积处理得到车辆的载重。针对中小跨径钢筋混凝土桥梁,基于车辆通行速度和桥梁的动挠度能够精确测出通行车辆的载重。(The invention provides a method and a device for detecting the load of a bridge passing through a vehicle, wherein a plurality of nodes are uniformly arranged on each beam according to the bridge span of a detected bridge, and a dynamic deflection sensor is arranged at each node at the bottom of each beam, wherein the number of the nodes arranged on each beam is the same as the positions of the nodes; processing the data collected by the dynamic deflection sensor to obtain the running speed of the vehicle of the detected bridge 1 on the detected bridge and the mid-span deflection of each beam, and processing to obtain the deflection time area of each beam; and (4) processing the time and the area of deflection of each beam based on the running speed of the vehicle to obtain the load of the vehicle. Aiming at the small and medium span reinforced concrete bridge, the load of the passing vehicle can be accurately measured based on the passing speed of the vehicle and the dynamic deflection of the bridge.)

一种桥梁通过车辆载重的检测方法和装置

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种桥梁通过车辆载重的检测方法和装置。

背景技术

在现有技术中，通常利用传感器检测中小跨径钢筋混凝土桥梁上通过车辆时产生的应变，从而得到桥梁上通过车辆的载重。然而，这种检测方法一般适用于材质均匀的钢桥。

对于钢筋混凝土桥梁来说，钢筋混凝土桥梁的主梁通常是钢筋混凝土材质，钢筋混凝土下缘普遍存在局部裂缝等危害，导致钢筋混凝土梁下缘的局部应变和桥梁上的载重以及检测点到周边裂缝的距离有关，基于上述原因，采用现有技术中的方法对中小跨径钢筋混凝土桥梁上通过车辆的载重难以进行准确的检测。

发明内容

基于上述技术问题，本发明是一种桥梁通过车辆载重的检测方法和装置，解决现有技术中难以准确检测中小跨径钢筋混凝土桥梁上通过车辆的载重的技术问题。

一种桥梁通过车辆载重的检测方法，包括如下步骤：

步骤A1，在每根梁上按照被检测桥梁的桥梁跨径均匀设置若干个节点，在每根梁的梁底于每一个节点处安置动挠度传感器，其中，每根梁设置的节点数以及设置节点的位置相同；

步骤A2，基于动挠度传感器采集的数据处理得到被检测桥梁1的车辆在被检测桥梁上的行驶速度以及每根梁的跨中挠度，并处理得到每根梁的挠度时间面积；

步骤A3，基于车辆的行驶速度和每根梁的挠度时间面积处理得到车辆的载重。

进一步的，在步骤A2中，获取车辆的行驶速度的过程具体包括如下步骤：

步骤A21，通过一根梁上其中两个节点处的动挠度传感器的检测数据来获取车辆在两个节点之间的行驶时间差；

步骤A22，基于两个节点之间的距离和行驶时间差处理得到车辆的行驶速度；

步骤A23，基于车辆的行驶速度和每根梁的跨中挠度处理得到挠度时间面积。

进一步的，在步骤A2中，通过对桥梁跨径的1/2处的节点的动挠度传感器的检测数据处理得到车辆涉及的每根梁的跨中挠度。

进一步的，在步骤A23中，车辆涉及的每根梁的挠度时间面积通过以下公式得到：

其中，A为每根梁的挠度时间面积；

V为车辆的行驶速度；

L为被检测桥梁的桥梁跨径；

为每根梁的跨中挠度。

进一步的，针对一辆通过被检测桥梁的车辆，车辆的载重与单根梁的动挠度关系如以下公式所示：

其中，E为被检测桥梁的弹性模量；

I为每根梁的抗弯刚度；

L为被检测桥梁的桥梁跨径；

a为车辆移动的距离；

为每根梁的跨中挠度；

P为车辆的载重；

进一步的，在步骤A3中，通过被检测桥梁的车辆在单根梁上的载重通过以下公式计算得到：

其中，P为车辆的载重；

L为被检测桥梁的桥梁跨径；

E为被检测桥梁的弹性模量；

I为单根梁的抗弯刚度；

A为单根梁的挠度时间面积；

V为车辆的行驶速度。

进一步的，在步骤A3中，当通过被检测桥梁的车辆为多轴车辆时，多轴车辆在多根梁上的载重通过以下计算公式得到：

其中，P为多轴车辆的载重；

A_j为第j根梁的挠度时间面积；

β_j为第j根梁与中间梁的抗弯刚度比值；

I＇为中间梁的抗弯刚度；

V为多轴车辆的行驶速度；

L为被检测桥梁的桥梁跨径；

E被检测桥梁的弹性模量；

m为梁的根数。

进一步的，步骤A1具体为：在每根梁上按照被检测桥梁的桥梁跨径上均匀设置三个节点，三个节点分别在桥梁跨径的1/4处、1/2处和3/4处。

进一步的，步骤A21具体为：通过一根梁上的桥梁跨径的1/4处和3/4处两个节点的动挠度传感器的检测数据来获取通行车辆在桥梁跨径的1/4处和3/4处两个节点之间的行驶时间差；

步骤A22具体为：基于桥梁跨径的1/4处和3/4出两个节点之间的距离和时间差处理得到车辆的行驶速度。

一种车辆载重检测装置，车辆载重检测装置安装于被检测桥梁上，并应用于前述的一种桥梁通过车辆载重的检测方法，用于对通过待检测桥梁的车辆进行载重检测；

于待检测桥梁的每根梁上沿桥梁跨径均匀设置多个节点；

车辆载重检测装置具体包括：

多个动挠度传感器，每个动挠度传感器2分别安装在一个节点上；

数据汇集单元，分别连接每个动挠度传感器，实时接收动挠度传感器的检测数据进行汇总，

第一处理单元，与数据汇集单元连接，用于基于动挠度传感器的检测数据处理得到通过待检测桥梁的车辆的行驶速度；

第二处理单元，与数据汇集单元连接，用于基于动挠度传感器的检测数据处理得到通过待检测桥梁的车辆涉及的每根梁的跨中挠度；

第三处理单元，分别与第一处理单元和第二处理单元连接，用于基于用于根据车辆的行驶速度以及每根梁的跨中挠度处理得到每根梁的挠度时间面积；

第四处理单元，分别与第一处理单元和第三处理单元连接，用于基于车辆的行驶速度以及每根梁的挠度时间面积处理得到车辆的载重。

本发明的有益技术效果是：本发明通过在被检测桥梁上不同节点上布置动挠度传感器，基于动挠度传感器的检测数据可以准确计算通过车辆的载重，特别适用于中小跨径钢筋混凝土桥梁。

附图说明

图1为本发明方法中

具体实施方式

的传感器布置构成图；

图2为本发明方法中的具体实施方式中单根梁单个通行车辆的测试点的挠度曲线测试图；

图3为本发明方法中的具体实施方式中多轴车辆载重的示意图。

图4-5为本发明的方法步骤流程图。

图6为本发明的一种桥梁通过车辆载重检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

钢筋混凝土梁跨中的动挠度则由通过车辆的重量和钢筋混凝土梁的刚度决定的，因而材料的局部不均匀的影响极小，因此，可以通过检测动挠度来准确检测中小跨径钢筋混凝土桥梁1上通过车辆的重量。

钢筋混凝土桥梁的跨中挠度与通过桥梁的车辆重量和桥梁的刚度有关，材料的局部不均匀性对桥梁的跨中挠度影响极小，对此，本发明提供一种桥梁通过车辆载重的检测方法，是基于被检测桥梁1的跨中挠度可以得到来得到中小跨径钢筋混凝土桥梁上通过车辆的重量。

参见图1-5，本发明提供一种桥梁通过车辆载重的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A1，在每根梁上按照被检测桥梁1的桥梁跨径均匀设置若干个节点，在每根梁的梁底于每一个节点处安置动挠度传感器2，其中，每根梁设置的节点数以及设置节点的位置相同；

步骤A2，基于动挠度传感器2采集的数据处理得到被检测桥梁1的车辆在被检测桥梁1上的行驶速度以及每根梁的跨中挠度，并处理得到每根梁的挠度时间面积；

步骤A3，基于车辆的行驶速度和每根梁的挠度时间面积处理得到车辆的载重。

进一步的，在步骤A2中，获取车辆的行驶速度的过程具体包括如下步骤：

步骤A21，通过一根梁上其中两个节点处的动挠度传感器2的检测数据来获取车辆在两个节点之间的行驶时间差；

步骤A22，基于两个节点之间的距离和行驶时间差处理得到车辆的行驶速度；

步骤A23，基于车辆的行驶速度和每根梁的跨中挠度处理得到挠度时间面积。

进一步的，在步骤A2中，通过对桥梁跨径的1/2处的节点的动挠度传感器2的检测数据处理得到车辆涉及的每根梁的跨中挠度。

进一步的，在步骤A23中，车辆涉及的每根梁的挠度时间面积通过以下公式得到：

其中，A为每根梁的挠度时间面积；

V为车辆的行驶速度；

L为被检测桥梁1的桥梁跨径；

为每根梁的跨中挠度。

具体的，V可以看做是车辆的平均速度，假定车辆匀速的通过被检测桥梁1。

进一步的，针对一辆通过被检测桥梁1的车辆，车辆的载重与单根梁的动挠度关系如以下公式所示：

其中，E为被检测桥梁1的弹性模量；

I为每根梁的抗弯刚度；

L为被检测桥梁1的桥梁跨径；

a为车辆移动的距离；

为每根梁的跨中挠度；

P为车辆的载重；

进一步的，在步骤A3中，通过被检测桥梁1的车辆在单根梁上的载重通过以下公式计算得到：

其中，P为车辆的载重；

L为被检测桥梁1的桥梁跨径；

E为被检测桥梁1的弹性模量；

I为单根梁的抗弯刚度；

A为单根梁的挠度时间面积；

V为车辆的行驶速度。

进一步的，在步骤A3中，当通过被检测桥梁1的车辆为多轴车辆时，多轴车辆在多根梁上的载重通过以下计算公式得到：

其中，P为多轴车辆的载重；

A_j为第j根梁的挠度时间面积；

β_j为第j根梁与中间梁的抗弯刚度比值；

I＇为中间梁的抗弯刚度；

V为多轴车辆的行驶速度；

L为被检测桥梁1的桥梁跨径；

E被检测桥梁1的弹性模量；

m为梁的根数。

上述利用叠加原理和桥梁横向分布原理，可以计算得到具有多根梁的被检测桥梁1上通行的多轴车辆的载重。

具体的，被检测桥梁1为板梁结构。

具体的，多轴车辆的为3轴，如图3所示，由于车头的重量原因，每一轴上的车轮载重不同，同一轴上的左右两个车轮均分载重，例如第一轴的左右两个车轮的载重为P1/2，第一轴的左右两个车轮的载重为P2/2，第一轴的左右两个车轮的载重为P3/2。进一步的，步骤A1具体为：在每根梁上按照被检测桥梁1的桥梁跨径上均匀设置三个节点，三个节点分别在桥梁跨径的1/4处、1/2处和3/4处。

进一步的，步骤A21具体为：通过一根梁上的桥梁跨径的1/4处和3/4处两个节点的动挠度传感器2的检测数据来获取通行车辆在桥梁跨径的1/4处和3/4处两个节点之间的行驶时间差；

步骤A22具体为：基于桥梁跨径的1/4处和3/4出两个节点之间的距离和时间差处理得到车辆的行驶速度。

参见图6，本发明还提供一种车辆载重检测装置，车辆载重检测装置安装于被检测桥梁1上，并应用于上述的一种桥梁通过车辆载重的检测方法，用于对通过待检测桥梁的车辆进行载重检测；

于待检测桥梁的每根梁上沿桥梁跨径均匀设置多个节点；

车辆载重检测装置具体包括：

多个动挠度传感器2，每个动挠度传感器2分别安装在一个节点上；

数据汇集单元3，分别连接每个动挠度传感器2，实时接收动挠度传感器2的检测数据进行汇总，

第一处理单元4，与数据汇集单元3连接，用于基于动挠度传感器2的检测数据处理得到通过待检测桥梁的车辆的行驶速度；

第二处理单元5，与数据汇集单元4连接，用于基于动挠度传感器2的检测数据处理得到通过待检测桥梁的车辆涉及的每根梁的跨中挠度；

第三处理单元6，分别与第一处理单元4和第二处理单元5连接，用于基于用于根据车辆的行驶速度以及每根梁的跨中挠度处理得到每根梁的挠度时间面积；

第四处理单元7，分别与第一处理单元4和第三处理单元6连接，用于基于车辆的行驶速度以及每根梁的挠度时间面积处理得到车辆的载重。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。