基于虚拟简支梁法的桥梁动态称重研究

Moses算法是桥梁动态称重(BWIM)技术中最可靠的算法之一,是目前各商业BWIM系统的基础。然而,受影响线标定的约束,当前的商用BWIM系统仅适用于短跨径桥梁。针对这一情况,提出了虚拟简支梁法。该方法利用桥梁上的某一区段的隔离应变计算车辆的轴重和总重,不受桥梁跨径的限制。建立了跨径为20 m和40 m的简支T梁桥有限元模型,基于车桥耦合振动理论模拟获得桥梁响应,并利用提出的新方法识别了车辆的轴重和总重。分析了路面平整度、车辆行驶速度等因素对识别精度的影响。结果表明:对于较短跨径的20 m T梁桥,常见三轴车的总重识别误差平均值在2%左右,五轴车的总重识别误差平均值低于1%,精度都稍优于传统Moses算法;而对于传统Moses算法不适用的40 m T梁桥,该方法识别车辆总重的误差平均值仍可控制在3%以内,表明该方法不受桥梁跨径的限制,具有更广的应用前景。

适用于随机车流的二维桥梁动态称重应用

为解决桥梁动态称重(Bridge weigh-in-motion,BWIM)中多车共存时的轴、总重识别难题,基于桥梁的二维(2D)结构特性,考虑车辆的横向位置,提出了一种2D-BWIM算法.该算法仅利用移动车辆所在车道下方的梁底响应信号以及结构梁底影响线来计算轴重,利用横向分布系数的概念将轴重分配至各片梁上.桥梁每片梁底的实际结构影响线通过标定试验获得.针对多辆车同时经过桥梁的情况,2D-BWIM算法提出了一种迭代方法来识别多车道上每辆车的轴、总重.该迭代方法基于一种假设,即单辆车过桥时的梁底响应按照横向分布系数成比例缩放.通过标定试验分析了这种假设的实际误差,结果表明,其绝对误差非常小,对后续车辆轴重及总重识别影响甚小.随后,通过三次随机车流现场测试对2D-BWIM算法展开验证.结果表明,当单辆车经过目标桥梁时,相较于BWIM中传统Moses算法,2D-BWIM算法考虑了车辆的实时横向位置,因而能够显著提高车辆轴重及总重识别精度.三次随机车流试验结果显示,单辆车过桥事件中(Moses、2D-BWIM)算法的总重识别误差平均值及方差分别为(7.9%、3.1%)和(13.5%、4.8%).此外,三次随机车流试验中多车过桥事件(Moses、2D-BWIM)算法的轴重识别误差平均值及方差分别为(7.34%,1.53%)和(26.33%,3.12%).

桥梁动态称重系统在板桥中的应用研究

桥梁动态称重(Bridge Weigh-in-motion:BWIM)系统是以桥梁为载体来识别过桥车辆的轴重及总重量。目前商用BWIM系统均利用桥梁跨中弯矩影响线作为参考来识别过桥车辆轴重。因此,获得更为符合桥梁实际边界条件的影响线对于提高车辆轴重识别精度具有重要意义。基于一跨径13 m的简支板桥的现场试验,利用最小二乘原理,通过标定车作用下桥梁跨中截面的动态响应信号来标定实际桥梁结构影响线。然后采用Moses算法,依据标定的影响线,对过桥车辆进行了轴重识别。计算结果表明:对于多车道板桥,每个车道的实际影响线有一定差别,而影响线的选取直接影响轴重识别的精度,所以需对每个车道进行影响线标定,然后基于车辆经过该车道所得到的影响线来反算过桥车辆轴重。

桥梁动态称重系统在连续小箱梁桥中的试验研究

基于广东省清远市伦洲大桥引桥(三跨连续小箱梁桥)的现场实验,通过优化的Moses算法,对各车道影响线进行独立标定,并利用现场试验标定的各车道影响线计算过桥车辆轴重,将BWIM系统的应用范围拓展到连续小箱梁桥。试验结果表明:连续小箱梁桥具有一定的横向分布效应,应利用各车道独立标定的影响线识别对应车道的过桥车辆轴重从而达到更高的车重识别精度。

应用于大跨混凝土箱梁桥的BWIM试验研究

桥梁动态称重(BWIM)系统将桥梁结构视为一个称重平台,并以桥梁结构影响线为参照,计算过桥车辆的重量。车辆信息的精确高效获取将对现代交通管理和桥梁健康监测等领域产生重要影响。与理论影响线相比,现场标定的影响线可以更加真实地反映桥梁的受力特性,因而可以获得更好的车辆称重精度。传统的BWIM系统利用安装在路面的车轴探测传感器获得车轴识别信息(轴数、轴距、车速)。为了实现车轴信息的无损探测,该文提出基于快速傅里叶变换的BWIM算法,利用安装在桥底的FAD传感器识别车轴信息,并利用现场标定的影响线识别车辆轴重,将BWIM系统的应用扩展到大跨混凝土箱梁桥。试验结果表明:快速傅里叶变换可以有效提高车轴信息识别精度,对于整体刚度大、横向效应不明显的桥梁,各车道可采用统一的影响线计算车辆轴重和总重。

基于桥梁动态称重技术的研究现状

利用桥梁动态称重(BWIM)技术能够在交通不中断的情况下获取过往车辆的载重、轴距及车速等车辆信息,在超载治理、桥梁维护管理、交通轴载调查中发挥着重要的作用。综述了桥梁动态称重的发展历史,通过分析BWIM技术的称重原理及在研究、应用等方面存在的不足,探讨了桥梁动态称重技术领域的研究方向和发展趋势。桥梁动态称重目前虽存在不足,但其应用潜力巨大,会成为未来基础设施交通载荷分析和结构健康监测的高精度工具,具有重要的理论意义和工程推广价值。

桥梁动态称重技术研究现状

桥梁动态称重(B-WIM)是一种测量技术,其根据车辆通过桥梁时测得的结构响应求解车辆轴重等信息,具有精度高,安装维护方便,成本低等优点,被广泛应用于桥梁的运营维护管理。文章综述了桥梁动态称重的发展历史和研究现状,对桥梁动态称重的称重原理、车轴检测等关键问题进行分析,最后探讨了桥梁动态称重技术的发展趋势和研究方向。

多车桥梁动态称重算法

目前商用桥梁动态称重(BWIM)系统的研究主要集中在一维BWIM系统,多数只考虑单车过桥的情况,而实际交通中多车过桥的现象普遍存在。针对这一情况,提出了一种多车动态称重算法。以Moses轴重识别算法为基础,基于横桥向动力响应线和桥梁弯矩影响面,对单车以及多车过桥的横向位置及轴重等车辆信息进行识别,最后通过桥梁动态称重有限元仿真分析,研究单车过桥、两车过桥以及三车过桥等不同工况下本文算法的可靠性。结果表明:单车过桥、两车过桥以及三车过桥的情况下,随着车辆数目的增加,识别精度略有降低,车辆总重的识别最大误差在13%左右,车辆横向位置的识别误差在9%左右,识别精度满足工程实际需求,该算法可识别多车过桥时的车辆横向位置与轴重,具有发展成为商业BWIM系统的潜力。