一种真实桥梁影响线、真实桥梁影响面标定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于轮载的真实桥梁影响线、真实桥梁影响面标定方法及系统。本发明专利技术考虑了标定车的横向车轮间距，将车辆荷载视为左、右两排车轮组成的空间荷载，控制不同左右车轮荷载比的标定车以同一轮迹对驶过桥梁，联立并求解其桥梁响应方程组可得左、右轮迹处的影响线；根据桥梁各横向位置处的左、右轮迹影响线插值得到桥梁影响面；相比现有技术，本发明专利技术能消除标定车的横向车轮间距以及偏心对影响线、影响面标定的影响，实现高效、高精度的桥梁影响线、桥梁影响面标定。桥梁影响面标定。桥梁影响面标定。

【技术实现步骤摘要】
一种真实桥梁影响线、真实桥梁影响面标定方法及系统


[0001]本专利技术涉及桥梁影响面标定，桥梁损伤识别，桥梁状态评估、模型修正以及桥梁动态称重等
，尤其涉及桥梁影响线、桥梁影响面标定方法及系统。

技术介绍

[0002]桥梁影响线为单位集中力在沿特定方向移动时，桥梁某截面(点)的响应曲线。桥梁影响面是桥梁影响线的横向扩展，描述了单位集中力沿全桥面范围移动时，桥梁某截面的响应曲面。
[0003]桥梁影响线反映了桥梁在荷载作用下的响应特征，在桥梁损伤识别、桥梁状况评估、模型修正、桥梁动态称重等领域具有广泛运用。研究表明，桥梁影响面相比于影响线不仅可以显著提高荷载识别精度，而且具有更广泛的运用，如车辆横向定位，横向多车动态称重。
[0004]桥梁影响面是二维曲面，在标定过程中需考虑标定车的横向尺寸。桥梁不同横向位置处的影响线往往不同，因此桥梁影响面通常由不同横向位置处的桥梁影响线插值得到，其精度受桥梁影响线的精度影响。而以往的桥梁影响线标定方法均忽略了车轮横向间距(轮距)，即，将同轴左、右车轮荷载(轮载)简化为车辆中心线处的单个集中力(轴载)，如图1所示。该简化忽略了以下两点因素：
①
轮距。由于桥梁的荷载横向分布系数沿截面通常为非线性分布，轴载作用下的桥梁响应与轮载作用下的响应存在较大差别，而实际的车辆荷载是由左、右两排轮载组成，因此基于轴载得到的桥梁影响线并不适用于影响面标定。
②
偏心程度。由于货物堆积不均匀等原因，车辆通常存在偏心现象，即同轴的左、右轮荷载大小不等，导致车辆重心并不在中心线处，将车辆荷载视为中心线处的轴载并不可靠，且误差随偏心程度增大而增大。因此在考虑车辆的横向尺寸时，基于轴载计算的影响线受轮距大小和偏心程度影响，并不是真实影响线。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了真实桥梁影响线、真实桥梁影响面标定方法及系统，用于解决现有的桥梁影响线、影响面标定不准确的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种桥梁影响线标定方法，包括以下步骤：
[0008]控制标定车A驶过桥梁的预设标定路径，采集相应的桥梁响应并构建相应车左、右轮荷载W
AL
、W
AR
；根据标定车A左、右轮荷载W
AL
、W
AR
和左、右轮迹处影响线I
L
、I
R
及对应的桥梁响应构建该标定车驶过预设标定路径时的桥梁响应方程；
[0009]改变左右轮荷载比，控制标定车B再次驶过桥梁的预设标定路径，采集相应的桥梁响应并构建相应车左、右轮荷载W
BL
、W
BR
；根据标定车B左、右轮荷载W
BL
、W
BR
和左、右轮迹处影响线I
L
、I
R
及对应的桥梁响应构建标定车再次驶过预设标定路径时的桥梁响应方程；其
中，标定车两次过桥的车轮轨迹对相同；
[0010]联立标定车A和B驶过预设标定路径时的桥梁响应方程，求解标定路径下的左、右轮迹处影响线I
L
、I
R
。
[0011]优选的，标定车A和B驶过预设标定路径的车轮轨迹对相同，通过以下任一方式实现：
[0012]方式一：控制第一辆标定车A、第二辆标定车B先后同向驶过所述桥梁的预设标定路径，要求A和B左右车轮荷载比不等；
[0013]方式二：控制第一辆标定车A正向驶过所述桥梁的预设标定路径，控制第二辆车辆B反向驶过所述桥梁的预设标定路径，要求A和B左右车轮荷载比不互为倒数关系；
[0014]方式三：控制同一辆标定车以同一车轮轨迹往返通过标定路径，要求标定车左右车轮荷载大小不相等；
[0015]方式四：控制同一辆标定车先后以不同的左右车轮荷载比同向驶过桥梁的预设标定路径。
[0016]方法一和方法二均采用两辆车进行桥梁影响线、影响面标定。方法三和方法四可采用一辆车进行标定，其中车辆第一次沿预设标定路径行驶下的桥梁响应视为上述方法中的标定车A的过桥响应，车辆第二次沿预设标定路径行驶下的桥梁响应视为上述方法中的标定车B的过桥响应。
[0017]优选的，标定车A驶过预设标定路径时的桥梁响应方程为：
[0018][0019]其中，上标T表示转置因子，为标定车A驶过预设标定路径时的桥梁响应，I
L
为左车轮轨迹处的影响线，I
R
为右车轮轨迹处的影响线，W
AL
为为标定车A左轮荷载；W
AR
为标定车A右轮荷载；
[0020]标定车B沿预设标定路径驶过桥梁时的桥梁响应方程为：
[0021][0022]其中，为标定车B驶过预设标定路径时的桥梁响应，W
BL
为左轮荷载；W
BR
为右轮荷载。
[0023]优选的，联立标定车A与标定车B驶过所述预设标定路径时的桥梁响应方程，通过以下公式实现：
[0024][0025]一种桥梁影响面标定方法，包括以下步骤：
[0026]对全桥面按预设的标定间距沿横向进行划分，得到多条包络全桥面的标定路径；
[0027]采用权利要求1
‑
4任意一项中的桥梁影响线标定方法标定各条横向标定路径对应的桥梁影响线；
[0028]基于各条标定路径对应的桥梁影响线分别构建桥梁响应方程组；
[0029]求解上述桥梁响应方程组，得到离散的桥梁影响面的解。
[0030]优选的，联立后的桥梁响应方程组如下：
[0031][0032]其中，
[0033][0034][0035]其中，为由各横向位置处标定路径对应的桥梁响应构成的桥梁响应矩阵；为标定车A沿第i条标定路径行驶下的桥梁响应，为标定车B沿第i条标定路径行驶下的桥梁响应，其中，i＝1,2,3,...,U，i表示横向标定路径的序号，U表示标定路径的总数；I
Li
为第i条标定路径上的左轮轮迹对应的桥梁影响线，I
Ri
为第i条标定路径上的右轮轮迹对应的桥梁影响线；W
AL
为所述标定车A的左轮荷载；W
AR
为所述标定车A右轮荷载；W
BL
为所述标定车B的左轮荷载；W
BR
为所述标定车B的右轮荷载。
[0036]优选的，求解联立后的桥梁响应方程组，得到离散的桥梁影响面方程，包括以下步骤：
[0037]采用L2正则化方法进行求解，求解公式如下：
[0038][0039]其中，λ为惩罚系数，可通过L曲线来确定，H为正则化矩阵，形式如下：
[0040][0041]其中，m为标定车沿预设路径行驶时采集的响应数，C
N
为车辆第一轴到最后一轴距离的传感器采样点间隔；
[0042]其中，方程组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.桥梁影响线标定方法，其特征在于，包括以下步骤：控制标定车A驶过桥梁的预设标定路径，采集相应的桥梁响应并构建相应车左、右轮荷载W
AL
、W
AR
；根据标定车左、右轮荷载W
AL
、W
AR
和左、右轮迹处影响线I
L
、I
R
及对应的桥梁响应构建该标定车驶过预设标定路径时的桥梁响应方程；改变左右轮荷载比，控制标定车B再次驶过桥梁的预设标定路径，采集相应的桥梁响应并构建相应车左、右轮荷载W
BL
、W
BR
；根据标定车左、右轮荷载W
BL
、W
BR
和左、右轮迹处影响线I
L
、I
R
及对应的桥梁响应构建标定车再次驶过预设标定路径时的桥梁响应方程；其中，标定车A和B过桥的车轮轨迹对相同；联立标定A和B车驶过预设标定路径时的桥梁响应方程，求解标定路径下的左、右轮迹处影响线I
L
、I
R
。2.根据权利要求1所述的桥梁影响线标定方法，其特征在于，标定车两次通过桥梁预设标定路径的车轮轨迹对相同，且对应的左右车轮荷载比不等，可通过以下任一方式实现：方式一：控制第一辆标定车A、第二辆标定车B先后同向驶过所述桥梁的预设标定路径，要求A和B左右车轮荷载比不等；方式二：控制第一辆标定车A正向驶过所述桥梁的预设标定路径，控制第二辆车辆B反向驶过所述桥梁的预设标定路径，要求A和B左右车轮荷载比不互为倒数关系；方式三：控制同一辆标定车以同一车轮轨迹往返通过标定路径，要求标定车左右车轮荷载大小不相等；方式四：控制同一辆标定车先后以不同的左右车轮荷载比同向驶过桥梁的预设标定路径。方法一和方法二均采用两辆车进行桥梁影响线、影响面标定。方法三和方法四可采用一辆车进行标定，其中车辆第一次沿预设标定路径行驶下的桥梁响应视为上述方法中的标定车A的过桥响应，车辆第二次沿预设标定路径行驶下的桥梁响应视为上述方法中的标定车B的过桥响应。3.根据权利要求1所述的桥梁影响线标定方法，其特征在于，标定车A驶过预设标定路径时的桥梁响应方程为：其中，上标T表示转置因子，为标定车A驶过预设标定路径时的桥梁响应，I
L
为左车轮轨迹处的影响线，I
R
为右车轮轨迹处的影响线...

【专利技术属性】
技术研发人员：何维，邓露，吴海兵，吴欣，刘国坤，
申请(专利权)人：湖南省交通科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：