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基于应变的正交异性钢箱梁桥车辆荷载识别
| 论文题名： | 基于应变的正交异性钢箱梁桥车辆荷载识别 |
| 关键词： | 桥梁动态称重系统;正交异性钢箱梁;轴重信息;荷载识别;超载治理 |
| 摘要： | 随着经济的快速发展，公路货运量、货车载重量以及汽车保有量也跟着快速增长，导致超载现象越来越常见。车辆超载不仅会缩短公路、桥梁的服役寿命，还会大大增加交通事故发生的概率，更有甚者会对公路桥梁结构安全产生严重威胁。对车辆荷载进行准确识别是近些年比较热门的课题，其对超载现象的治理、桥梁结构的安全状态评估、健康检测以及车流量统计等方面具有重大意义。桥梁动态称重(BridgeWeigh-in-motion，B-WIM)系统是一种利用桥梁的动态响应来识别过桥车辆轴距和轴重信息的技术，该技术具有可连续采集信号、不中断交通、不易被驾驶人发现、传感器的安装与更换简单和不损坏路面等优点。本文以某正交异性钢箱梁为研究对象，通过数值模拟与试验分析主要完成了以下工作： (1)针对应变响应面积对车辆荷载作用位置敏感的特性，提出了余弦相似度指标(CI)和皮尔逊相关系数指标(PI)这两种横向位置算法，这两种算法计算简单快捷，识别精度高且有较好的适用性。 (2)在基于应变响应面积的荷载总重识别过程中，不同轴重传感器测点的应变响应大小不一，其中应变响应小的测点会使荷载总重识别结果降低。因此本文根据最大的两个轴重测点平均以及各个轴重传感测点变化规律研究出的最优测点组合对荷载总重进行识别。 (3)考虑到荷载的应变响应面积在实际工程标定时标定间距不好把控，为此先取标定间距为32cm时研究样条插值、线性插值、立方插值以及克里金模型的插值效果，进而找到最优的插值方法。研究发现克里金模型有更好的插值效果，并且还发现为了保证荷载总重有足够的识别精度，标定间距分别为定值时和不定值时其间距皆不宜大于32cm。 (4)考虑到利用单一轴重测点计算的影响面受荷载作用横向位置影响较大，利用穷举法分别列出车道内所有轴重传感器测点的组合情况，接着计算出这些组合分别叠加车道内不同横向位置时的应变响应的变异系数，找到变异系数最小的组合。研究发现变异系数最小的组合计算出的影响面受荷载作用的横向位置并不敏感；变异系数过大时，可先按照前面介绍的方法识别荷载的横向位置再进行轴重识别。当然不管变异系数的大小，考虑了荷载作用的横向位置其最终的轴重识别结果都会大大提高。 |
| 作者： | 周卓升 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖北工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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