CN213014021U - 一种桥梁的荷载识别装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种桥梁的荷载识别装置，涉及桥梁检测技术领域，该装置包括一组第一测量单元和两组第二测量单元，第一测量单元设于引桥的跨中，第一测量单元包括与引桥的车道数量对应的若干个第一应变传感器和第二应变传感器，第一应变传感器设于顶板上，第二应变传感器设于底板下方，所有第一应变传感器和第二应变传感器均沿引桥的横桥向间隔设置；两组第二测量单元分别设于第一测量单元沿纵桥向的两侧，第二测量单元包括与引桥的车道数量对应的若干第三应变传感器，所有第三应变传感器设于腹板上，所有第三应变传感器沿引桥的横桥向间隔设置。本实用新型提供的桥梁的荷载识别装置，结构简单，安装方便，精度更高，可靠性更好。
Description
技术领域
本实用新型涉及桥梁检测技术领域，具体涉及一种桥梁的荷载识别装置。
背景技术
当前，在桥梁上车辆超重行驶的情况时有发生，而桥梁的承载能力是有限度的，车辆超重将会对桥梁造成损伤，直接危害到桥梁的健康状态及寿命，因此需要对桥梁进行荷载识别，桥梁的荷载识别包括对通过桥梁的车辆进行动态称重、以及对车辆空间位置的监控。
现有技术中，车辆动态称重的方式主要有两种，一种是采用压电传感器进行测量，直接得到车辆轴重数据，另一种是利用桥梁动态应变数据计算得到车辆轴重数据。车辆空间位置的识别主要是利用视频监控技术对通过桥梁的车辆进行抓拍，进而识别出车辆的车牌号、行车道等，并根据视频监控设备的位置与桥面上设置距离标识来识别车辆纵向位置。
然而，一方面，由于当前的车辆称重都是直接在桥梁上布置压电传感器或应变计，受到桥梁体积较大、感应较弱的影响，使得车辆称重精度不高，而且施工难度较大；另一方面，当前主要通过视频监测来获取车辆的相关数据信息，视频监测来识别车速及车辆位置，对摄像头的安装位置及结构的稳固性要求非常高，否则拍摄角度出现一点偏差将对监测结果产生较大的影响，导致数据结果可靠性较低，无法对桥梁健康状态提供准确的评估。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种桥梁的荷载识别装置，不仅结构简单，安装方便，而且精度更高，可靠性更好。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种桥梁的荷载识别装置，其用于布设在引桥上，所述引桥包括顶板、腹板和底板，所述桥梁的荷载识别装置包括：
一组第一测量单元，其设于所述引桥的跨中，所述第一测量单元包括与所述引桥的车道数量对应的若干个第一应变传感器和第二应变传感器，所述第一应变传感器设于所述顶板上，所述第一应变传感器用于识别车辆的横向位置信息，所述第二应变传感器设于所述底板下方，所述第二应变传感器用于识别车辆的轴重信息，所有所述第一应变传感器和第二应变传感器均沿所述引桥的横桥向间隔设置；
两组第二测量单元，其分别设于所述第一测量单元沿纵桥向的两侧，所述第二测量单元包括与所述引桥的车道数量对应的若干第三应变传感器，所有所述第三应变传感器设于所述腹板上，所述第三应变传感器用于识别车辆的车速信息，所有所述第三应变传感器沿所述引桥的横桥向间隔设置。
在上述基础方案的基础上，两组第二测量单元沿所述第一测量单元对称分布。
在上述基础方案的基础上，所有所述第一应变传感器、第二应变传感器分别位于同一直线上，且每组第二测量单元的所有第三应变传感器均位于同一直线上。
在上述基础方案的基础上，每个腹板沿横桥向的两侧各设有一第三应变传感器。
在上述基础方案的基础上，每个顶板沿横桥向的两侧各设有一第一应变传感器。
在上述基础方案的基础上，每个底板的下方均设有一第二应变传感器。
在上述基础方案的基础上，所述桥梁的荷载识别装置还包括监控系统，其与所有的第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器均相连，其用于根据所述第一应变传感器监测到的应变数据得到车辆的横向位置信息、根据第二应变传感器监测到的应变数据得到车辆的轴重信息、根据第三应变传感器监测到的应变数据得到车辆的速度信息。
在上述基础方案的基础上，所述桥梁的荷载识别装置还包括处理器，其与所述监控系统相连，其用于对监控系统得到的车辆的轴重信息、速度信息及横向位置信息进行处理，得到某一时刻桥梁的荷载分布情况。
在上述基础方案的基础上，所述桥梁的荷载识别装置还包括显示器，其与所述处理器相连，其用于在桥梁视图中显示桥梁的荷载分布情况。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的桥梁的荷载识别装置，若干应变传感器布设在引桥，利用简支梁形式的引桥作为载体，可以提高称重精度；与视频监测相比，通过若干传感器布设的位置及监测到的数据即可得到车辆的行驶速度及位置信息，耐久度高，可靠性更好；主要使用到应变传感器，造价低、耐久性高，结构简单，安装方便，而且适用于各类桥梁上，适用范围非常广。
附图说明
图1为本实用新型实施例中桥梁的荷载识别装置的俯视图；
图2为本实用新型实施例中第一测量单元的侧视图；
图3为本实用新型实施例中第二测量单元的侧视图；
图4为本实用新型实施例中车辆A行驶在最左车道时第一应变传感器的应变数据示意图；
图中：1-引桥，11-顶板，12-腹板，13-底板，2-测量单元，21-第一应变传感器，22-第二应变传感器，3-第二测量单元，31-第三应变传感器。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。
参见图1所示，本实用新型实施例提供了一种桥梁的荷载识别装置，其用于布设在引桥1上，所述引桥1包括顶板11、腹板12和底板13，所述桥梁的荷载识别装置包括一组第一测量单元2和两组第二测量单元3，第一测量单元2设于所述引桥1的跨中，两组第二测量单元3分别设于所述第一测量单元2沿纵桥向的两侧。
参见图2所示，所述第一测量单元2包括与所述引桥1的车道数量对应的若干个第一应变传感器21和第二应变传感器22，所述第一应变传感器21设于所述顶板11上，所述第一应变传感器21用于识别车辆的横向位置信息，所述第二应变传感器22设于所述底板13下方，所述第二应变传感器22用于识别车辆的轴重信息，所有所述第一应变传感器21和第二应变传感器22均沿所述引桥1的横桥向间隔设置。
参见图3所示，所述第二测量单元3包括与所述引桥1的车道数量对应的若干第三应变传感器31，所有所述第三应变传感器31设于所述腹板12上，所述第三应变传感器31用于识别车辆的车速信息，所有所述第三应变传感器31沿所述引桥1的横桥向间隔设置。
本实用新型实施例的桥梁的荷载识别装置，在引桥1上沿横桥向和纵桥向分别布设若干应变传感器，通过此种布设方式，可以根据预先布设好的应变传感器的横向位置分布、以及应变传感器获取到的应变数据，得到不同车道上的车辆的重量，并通过应变传感器的纵向位置分布、以及同一车道上所有应变传感器出现应变峰值的时间，得到该车道上车辆的行驶速度及位置信息。
本实用新型实施例的桥梁的荷载识别装置，第一方面，若干第二应变传感器22布设在引桥1，利用简支梁形式的引桥1作为载体，可以提高称重精度。
第二方面，通过第一应变传感器21布设的位置可以得到车辆的横向位置信息，且第一应变传感器21设于所述顶板11上，顶板11对车轮横向位置的识别更为敏感，顶板11的压应变基本不受横向分布的影响，只有车轮直接作用时在对应顶板11上才发生较大应变，从而使得通过第一应变传感器21来获得车辆的横向位置信息，准确性更高，可靠性更好。
第三方面，通过第三应变传感器31布设的位置可以得到车辆的速度信息，且第三应变传感器31设于所述腹板12上，通过腹板12上的剪切应变来设别车轴，灵敏度更好，每过一个车轴，剪切应变就有一个台阶，通过两组第二测量单元3上不同的第三应变传感器31测得相同台阶的时间间隔、以及这两个第三应变传感器31的距离，则可以得到车辆的速度信息，准确性更高，可靠性更好。
第四方面，本实用新型实施例，主要使用到应变传感器，造价低、耐久性高，结构简单，安装方便，而且适用于各类桥梁上，适用范围非常广。
优选地，在本实用新型实施例中，两组第二测量单元3沿所述第一测量单元2对称分布。
更为具体地，在本实用新型实施例中，所有所述第一应变传感器21、第二应变传感器22分别位于同一直线上，且每组第二测量单元3的所有第三应变传感器31均位于同一直线上。
优选地，在本实用新型实施例中，每个腹板12沿横桥向的两侧各设有一第三应变传感器31。
优选地，在本实用新型实施例中，每个顶板11沿横桥向的两侧各设有一第一应变传感器21。
优选地，在本实用新型实施例中，每个底板13的下方均设有一第二应变传感器22。
更进一步地，在本实用新型实施例中，桥梁的荷载识别装置还包括监控系统，其与所有的第一应变传感器21、第二应变传感器22和第三应变传感器31均相连，其用于根据所述第一应变传感器21监测到的应变数据得到车辆的横向位置信息、根据第二应变传感器22监测到的应变数据得到车辆的轴重信息、根据第三应变传感器31监测到的应变数据得到车辆的速度信息。
上述监控系统包括BWIM动态称重系统，所述BWIM动态称重系统与所有的第二应变传感器22均相连，用于实现车辆轴重的识别。
更进一步地，在本实用新型实施例中，桥梁的荷载识别装置还包括处理器，其与所述监控系统相连，其用于对监控系统得到的车辆的轴重信息、速度信息及横向位置信息进行处理，得到某一时刻桥梁的荷载分布情况。
由于在桥梁上不允许超车，默认所有车辆上桥后车道不再变动，车辆在横桥向的位置可以通过第一应变传感器21获得，即车道信息；通过两组第二测量单元3上不同的第三应变传感器31测得相同台阶的时间间隔、以及这两个第三应变传感器31的距离，则可以得到车辆的速度信息，并根据车辆的速度信息可以得到某一时刻该车辆在纵桥向的位置，两者结合即可得到车辆在桥上的空间位置，即得到某一时刻桥梁的荷载分布情况。
更进一步地，在本实用新型实施例中，桥梁的荷载识别装置还包括显示器，其与所述处理器相连，其用于在桥梁视图中显示桥梁的荷载分布情况。
在本实用新型实施例中，为了更加直观地展示桥梁的荷载分布情况，可以通过视图的形式模拟显示不同时刻桥梁的荷载分布情况，展示效果更好。
以三车道的引桥1为例，每个车道对应设置有两片梁，引桥1沿横桥向共有六片梁，上述桥梁的荷载识别装置的安装过程包括如下：
在引桥1的纵桥向上间隔布设一组第一测量单元2和两组第二测量单元3，第一测量单元2布设在引桥1的跨中位置，两组第二测量单元3对称布设在跨中位置的两侧。第一测量单元2包括12个第一应变传感器21和6个第二应变传感器22，每片梁的顶板11上沿腹板12两侧各设有一第一应变传感器21，每片梁的底板13下方各设有一第二应变传感器22。第二测量单元3包括12个第三应变传感器31，每个腹板12两侧各设有一第三应变传感器31。
当车辆A通过时，监控系统则会根据第二应变传感器22的应变数据通过WIM算法，得到车辆的车重数据MA。
参见图4所示，本实施例的第一应变传感器21记为动应变计，应变数据如图所示，则可知车辆A行驶在最左车道。
车辆A通过第一组第二测量单元3的时刻记为t1A，通过第二组第二测量单元3的峰值时刻记为t3A，则两个时间间隔ΔtA＝t1A-t3A，再根据两组第二测量单元3的间距，则可以得到车辆A的行驶速度。
同理，可知车辆B行驶在中间车道，车辆C行驶在最右车道。经过计算后，可以得到某一时刻车辆A、车辆B和车辆C在桥梁上的空间位置分布，即得到桥梁的荷载分布情况，从而为桥梁的健康评估提供依据。
本实用新型不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种桥梁的荷载识别装置，其用于布设在引桥(1)上，所述引桥(1)包括顶板(11)、腹板(12)和底板(13)，其特征在于，所述桥梁的荷载识别装置包括：
一组第一测量单元(2)，其设于所述引桥(1)的跨中，所述第一测量单元(2)包括与所述引桥(1)的车道数量对应的若干个第一应变传感器(21)和第二应变传感器(22)，所述第一应变传感器(21)设于所述顶板(11)上，所述第一应变传感器(21)用于识别车辆的横向位置信息，所述第二应变传感器(22)设于所述底板(13)下方，所述第二应变传感器(22)用于识别车辆的轴重信息，所有所述第一应变传感器(21)和第二应变传感器(22)均沿所述引桥(1)的横桥向间隔设置；
两组第二测量单元(3)，其分别设于所述第一测量单元(2)沿纵桥向的两侧，所述第二测量单元(3)包括与所述引桥(1)的车道数量对应的若干第三应变传感器(31)，所有所述第三应变传感器(31)设于所述腹板(12)上，所述第三应变传感器(31)用于识别车辆的车速信息，所有所述第三应变传感器(31)沿所述引桥(1)的横桥向间隔设置。
2.如权利要求1所述的桥梁的荷载识别装置，其特征在于：两组第二测量单元(3)沿所述第一测量单元(2)对称分布。
3.如权利要求1所述的桥梁的荷载识别装置，其特征在于：所有所述第一应变传感器(21)、第二应变传感器(22)分别位于同一直线上，且每组第二测量单元(3)的所有第三应变传感器(31)均位于同一直线上。
4.如权利要求1所述的桥梁的荷载识别装置，其特征在于：每个腹板(12)沿横桥向的两侧各设有一第三应变传感器(31)。
5.如权利要求1所述的桥梁的荷载识别装置，其特征在于：每个顶板(11)沿横桥向的两侧各设有一第一应变传感器(21)。
6.如权利要求1所述的桥梁的荷载识别装置，其特征在于：每个底板(13)的下方均设有一第二应变传感器(22)。
7.如权利要求1所述的桥梁的荷载识别装置，其特征在于：还包括监控系统，其与所有的第一应变传感器(21)、第二应变传感器(22)和第三应变传感器(31)均相连，其用于根据所述第一应变传感器(21)监测到的应变数据得到车辆的横向位置信息、根据第二应变传感器(22)监测到的应变数据得到车辆的轴重信息、根据第三应变传感器(31)监测到的应变数据得到车辆的速度信息。
8.如权利要求7所述的桥梁的荷载识别装置，其特征在于：还包括处理器，其与所述监控系统相连，其用于对监控系统得到的车辆的轴重信息、速度信息及横向位置信息进行处理，得到某一时刻桥梁的荷载分布情况。
9.如权利要求8所述的桥梁的荷载识别装置，其特征在于：还包括显示器，其与所述处理器相连，其用于在桥梁视图中显示桥梁的荷载分布情况。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202021410238.9U CN213014021U (zh) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | 一种桥梁的荷载识别装置 |
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| CN202021410238.9U CN213014021U (zh) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | 一种桥梁的荷载识别装置 |
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| CN (1) | CN213014021U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117197760A (zh) * | 2023-09-06 | 2023-12-08 | 东南大学 | 一种基于视频监控的桥梁车辆荷载分布长期监测方法 |
-
2020
- 2020-07-15 CN CN202021410238.9U patent/CN213014021U/zh active Active
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| CN117197760A (zh) * | 2023-09-06 | 2023-12-08 | 东南大学 | 一种基于视频监控的桥梁车辆荷载分布长期监测方法 |
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