[發明專利]車輛荷載及其作用下橋梁結構響應的二維監測系統和方法

在審

• 申請號: 202010796550.4
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112113649A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 黃培彥;陳展標;郭永昌;姚國文;李波;郭馨艷;劉澤佳;徐一超
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01G19/03
• 分類號: G01G19/03;G01D21/02;G06K9/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種車輛荷載及其作用下橋梁結構響應的二維監測系統和方法，對整座橋梁的車輛荷載?時間序列、以及車輛荷載?空間/車道作用位置序列進行同步的二維監測，并同時對車輛荷載作用下橋梁結構內力(應變)和位移?時間序列、以及橋梁結構內力(應變)和位移?空間/車道位置序列進行同步的二維監測，既可用于車輛荷載的二維監測，更能應用于與二維車輛荷載信息相對應的實際車輛荷載作用下公路橋梁/城市道路橋梁結構響應的二維監測。

技術領域

本發明涉及車輛荷載及結構健康監測技術領域，具體涉及一種車輛荷載及其作用下橋梁結構響應的二維監測系統和方法。

背景技術

對于單幅(單方向)有兩個以上車道的道路/公路、橋梁，車輛荷載不但隨著時間變化，而且也隨著車道(空間)的不同而變化。在道路/公路運輸中，會出現車輛隨意變道，如果無視這種隨時間和空間/車道變化的車輛荷載，而按照現有車輛荷載譜或相關規范設定的車輛荷載對橋梁結構的響應進行分析，進而對橋梁結構的承載力及安全進行評定或設計，將會有較大的出入和安全風險。

較早以前的車流量統計是采用人工計數或結合收費站的記錄數據進行的。這種方法無法得到準確的車輛荷載譜，更無法了解車輛通過橋梁或某一路段時的作用位置?，F有的高速公路或城市道路上陸續安裝了車輛動態稱重系統和抓拍系統(車牌識別系統)。利用動態稱重系統，可收集通行車輛的軸重和總重等數據，但動態稱重系統往往設置于道路、橋梁的入口處或收費站點，無法了解車輛在橋梁關鍵截面的通行時間、車道和速度等信息。利用抓拍系統(車牌識別系統)，可以識別車輛的車牌號、通行時間、車道和速度等信息，但無法了解車輛的軸重和總重。并且，現有車輛動態稱重系統與抓拍系統(車牌識別系統)往往是單獨設置的。設置前者的目的是攔截嚴重超載的車輛，而設置后者的目的是抓拍車輛的超速、不按車道行駛等違章行為。

綜上所述，目前國內外在車輛荷載和橋梁結構響應的監測方法及監測系統方面存在以下不足：

1、目前的車輛荷載(車流量)監測系統和方法都只能適用于一維車輛荷載/車流量(車輛荷載/車流量～時間序列)的監測，即只能監測車輛荷載/車流量隨時間的變化規律，而無法監測其隨空間(車道)的變化；

2、目前的治超措施/方法及監測系統還無法對車輛荷載(車流量)進行二維監測；

3、目前的橋梁結構健康監測系統中的位移監測子系統，系基于GPS系統的監測技術，無法對結構位移進行0.1mm量級以上的高精度監測；

4、目前的橋梁結構健康監測系統和方法，即使其與現有車輛荷載的監測系統和方法相結合，也無法獲知引起橋梁結構響應的車輛荷載的準確信息，亦無法對實際車輛荷載作用下橋梁結構的響應進行二維監測。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷與不足，本發明提供一種車輛荷載及其作用下橋梁結構響應的二維監測系統和方法，對整座橋梁的車輛荷載-時間序列、以及車輛荷載-空間/車道作用位置序列進行同步的二維監測，并同時對車輛荷載作用下橋梁結構內力(應變)和位移-時間序列、以及橋梁結構內力(應變)和位移-空間/車道位置序列進行同步的二維監測，既可用于車輛荷載的二維監測，更能應用于與二維車輛荷載信息相對應的實際車輛荷載作用下公路橋梁/城市道路橋梁結構響應的二維監測。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種車輛荷載的二維監測系統，包括：數據采集控制器、車輛動態稱重系統和車牌識別系統，所述數據采集控制器設有電荷放大器；

所述車輛動態稱重系統包括：稱重傳感器和感應線圈，所述稱重傳感器設置在各個車道并與電荷放大器連接，所述感應線圈設置在各個車道，并與數據采集控制器連接；

所述稱重傳感器用于測量車輛的重量參數，所述感應線圈用于測量車輛通過時間；