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融合数字影像与结构响应的桥梁车辆荷载识别方法探索
| 论文题名： | 融合数字影像与结构响应的桥梁车辆荷载识别方法探索 |
| 关键词： | 桥梁车辆荷载识别;数字影像;车载识别;结构响应;实桥验证 |
| 摘要： | 以经济实用、方便快捷的技术手段识别桥上车载对于桥梁结构安全状态评估具有重要意义。本文依托导师承担的国家自然科学基金面上项目“基于影像轮廓线叠差分析获取桥梁全息变形及结构状态演绎方法探索（51778094）”，探索了融合影像数据与结构响应的车辆荷载识别方法。主要研究内容如下： （1）构建了基于机器视觉的桥梁目标车辆尺寸识别模型。依据相机成像理论解析了图像单个像素与实际空间距离的转换关系，揭示了实际物点空间几何信息在视觉像素坐标系下的变化规律；针对俯视角下的桥梁交通流监测系统设计了基于机器视觉的车辆尺寸识别理论框架；在梁式桥上开展了基于影像数据的车辆尺寸识别试验，验证了该方法在车辆等效荷载简化计算的可行性。 （2）建立了等效车辆荷载模型。以现行车辆分类标准和规范为指标，确定了目标车型计算的尺寸参数；应用交通荷载统计数据提出基于结构可靠度理论的车载等效方法，基于现行公路桥梁车载设计标准值的荷载变化范围分析了不同车型与载重参数之间的概率分布，进而建立了满足荷载效应保证率的等效车载模型。 （3）提出了车辆荷载空间分布模拟方法。探索了基于数字影像的瞬时车速及位置估计方法；依据现行交通法规与车辆变化行为确定了基准测量坐标系下全桥车流模拟的运行规则，实现了监测视域范围下被检测车辆纵横向位置信息的快速提取以及全桥车载实时空间分布的合理预测，并在重庆某主干道上进行了等效车载空间分布模拟实测试验，尺寸识别最大误差14.9%，车载定位相对偏差最大值4.05%，表明其测算结果与车辆实际尺寸吻合较好，也能够较为准确地反映桥上车流的运行情况。 （4）开展了基于桥梁结构响应反演目标车辆荷载的应用研究。针对某钢管混凝土系杆拱桥构造了基于交通流监测数据的等效车载空间分布；对比研究数值模拟与传统接触式位移传感器获取三种车流作用下的关键测点挠度数据；依据等效车载作用下的桥梁静力响应提出挠度叠差分析处理手段，开展了5类5组75次实桥车辆荷载识别试验，最大识别偏差22.97%，验证了本文车载识别与空间模拟方法的可行性和实用性。 |
| 作者： | 唐俊义 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 郑佳艳;周志祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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