CN102866031B - 一种荷载位置与桥梁响应关系的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测试方法，特别是一种荷载位置的测试方法。包括以下步骤:A，桥梁表面间隔设置2个以上应变传感器，并与动态应变采集模块连接，用于获取桥梁的应变数据；B，在桥梁底部间隔设置2个以上挠度传感器，并与动态挠度采集模块连接，用于获取桥梁的挠度数据；C，在桥头或桥尾设置一个激光测距传感器，激光测距传感器与动态挠度采集模块连接，用于测量荷载的位置；D，将动态应变传感器、挠度传感器和激光测距传感器与计算机连接，计算机根据所获得的数据生成荷载位置与桥梁响应关系的曲线图。

Description

一种荷载位置与桥梁响应关系的测试方法
技术领域
本发明涉及一种测试方法，特别是一种荷载位置的测试方法。
背景技术
目前国内一般测试方法是根据车辆通载的时间估算一下移动荷载的平均速度，根据时间——平均速度——桥梁结构响应之间的对应关系，粗略地估算出移动荷载位置与桥梁结构响应之间的对应关系曲线。这往往存在很大的偏差，不能精确提供移动荷载位置与桥梁结构响应之间的匹配关系。
国外，如美国桥梁诊断公司BDI的“STS-WiFi工程结构无线测试系统”可以利用测试的方式获取桥上移动荷载位置与桥梁结构响应之间一一对应关系。该测试系统中包含了“载荷位置指示仪Auto Clicker”。该指示仪安装在汽车前轴中心上方的挡泥板上，回射靶夹于前轮钢圈上，用于记录车轮转动。每次回射靶通过传感器，板载无线电装置便传送一个信号至安装于数据采集系统上的接收器，数据采集系统就在数据流上加一个标记。根据车轮周长，将数据记录的时间函数转化为车辆的位置函数。该套设备所测试桥上移动荷载位置的最小分辨率为汽车前轮的周长。由于轮胎气压的差异，导致轮胎周长的变化，致使该套设备所提供测试方法的测试精度也不高。此外，该载荷位置指示仪由于安装在汽车上，只能通过无线传输的方式来进行测试，不能简单地与现有设备，特别是传统的有线测试仪器设备进行组合，且往往存在不同步的问题。为了实现同步测试，就必须购买整套测试设备，势必造成大量的资金投入。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服背景技术的不足，提供一种荷载位置与桥梁响应关系的测试方法，使用这种方法获得的数据更为精确。
为了解决上述技术问题，本发明包括以下步骤:
A，桥梁表面间隔设置2个以上应变传感器，并与动态应变采集模块连接，用于获取桥梁的应变数据；
B，在桥梁底部间隔设置2个以上挠度传感器，并与动态挠度采集模块连接，用于获取桥梁的挠度数据；
C，在桥头或桥尾设置一个激光测距传感器，激光测距传感器与动态挠度采集模块连接，用于测量荷载的位置；
D，将动态应变传感器、挠度传感器和激光测距传感器与计算机连接，计算机根据所获得的数据生成荷载位置与桥梁响应关系的曲线图。
由本发明的优点是，测试精度比较高，所获得的移动荷载位置与桥梁结构响应之间一一对应关系的匹配程度高，同步性好，资金投入少，操作简单。
附图说明
图1为测试方法原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明包括以下步骤：
A，桥梁表面间隔设置2个以上应变传感器，并与动态应变采集模块连接，用于获取桥梁的应变数据；
B，在桥梁底部间隔设置2个以上挠度传感器，并与动态挠度采集模块连接，用于获取桥梁的挠度数据；
C，在桥头或桥尾设置一个激光测距传感器，激光测距传感器与动态挠度采集模块连接，用于测量荷载的位置；激光测距传感器其输出信号应具有4～20mA的模拟信号，测试量程要大于被测桥梁的长度，采样频率应大于100Hz，测量精度可以根据需要选用不同的传感器。如果激光测距传感器本身具有电流测量模块，则直接将激光测距传感器的信号线接入动态挠度采集模块；如果没有电流测量模块，则需要在激光测距传感器信号线末端增加标准电阻，将电流信号转换为电压信号；
D，将动态应变传感器、挠度传感器和激光测距传感器与计算机连接，计算机根据所获得的数据生成荷载位置与桥梁响应关系的曲线图。计算机获得的数据生成荷载位置与桥梁响应关系的计算方法是：所述激光测距传感器测得的信号，即桥上荷载位置信号的时域函数可以定义为x＝f(t)，其中t为时间变量，x为移动荷载位置变量值。如果把式x＝f(t)中的荷载位置x看作自变量，把时间t看作应变量，那么按照函数概念，则可以得到一个新的函数，这个函数即为荷载位置变量时域函数的反函数，记作t＝φ(x)，所述应变传感器与挠度传感器获得的数据，即桥梁响应时域函数可定义为w＝g(t)，将t＝φ(x)式中移动荷载位置t值代入函数w＝g(t)中，即可得到桥上荷载位置与桥梁响应一一对应关系的曲线函数W＝g[φ(x)]。

Claims (1)

1.一种荷载位置与桥梁响应关系的测试方法，其特征在于，包括以下步骤:
A，桥梁表面间隔设置2个以上应变传感器，并与动态应变采集模块连接，用于获取桥梁的应变数据；
B，在桥梁底部间隔设置2个以上挠度传感器，并与动态挠度采集模块连接，用于获取桥梁的挠度数据；
C，在桥头或桥尾设置一个激光测距传感器，激光测距传感器与动态挠度采集模块连接，用于测量荷载的位置，激光测距传感器其输出信号应具有4～20mA的模拟信号，测试量程要大于被测桥梁的长度，采样频率应大于100Hz，测量精度可以根据需要选用不同的传感器，如果激光测距传感器本身具有电流测量模块，则直接将激光测距传感器的信号线接入动态挠度采集模块；如果没有电流测量模块，则需要在激光测距传感器信号线末端增加标准电阻，将电流信号转换为电压信号；
D，将动态应变传感器、挠度传感器和激光测距传感器与计算机连接，计算机根据所获得的数据生成荷载位置与桥梁响应关系的曲线图，计算机获得的数据生成荷载位置与桥梁响应关系的计算方法是：所述激光测距传感器测得的信号，即桥上荷载位置信号的时域函数可以定义为x＝f(t)，其中t为时间变量，x为移动荷载位置变量值，如果把式x＝f(t)中的荷载位置x看作自变量，把时间t看作应变量，那么按照函数概念，则可以得到一个新的函数，这个函数即为荷载位置变量时域函数的反函数，记作t＝φ(x)，所述应变传感器与挠度传感器获得的数据，即桥梁响应时域函数可定义为w＝g(t)，将t＝φ(x)式中移动荷载位置t值代入函数w＝g(t)中，即可得到桥上荷载位置与桥梁响应一一对应关系的曲线函数：W＝g[φ(x)]。
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