基于宏应变曲率的桥梁式动态称重方法研究
2021-11-12陈适之冯德成韩万水
陈适之,冯德成,杨 干,韩万水,吴 刚
(1. 长安大学公路学院,西安 710064;2. 东南大学土木工程学院,南京 210096)
车辆荷载作为桥梁所受主要作用,呈现出等高度的随机性和地域性[1]。为保障桥梁运营使用安全,在设计中更合理地考虑车辆效应,监测车辆荷载信息意义非凡[2]。
现有车辆荷载监测技术包括静态称重和动态称重(Weigh-in-motion,WIM)两类[3]。静态称重即地磅,精度高,但测量耗时久,易造成交通堵塞,设备成本高昂。为此,不停车快速称重的WIM 被提出。WIM 可分为路面式(Pavement WIM,P-WIM)和桥梁式(Bridge WIM,B-WIM)两类[4]。P-WIM 的传感器布设于路面铺装层内,通过测量车辆经过时的车轮压力反推车辆荷载。由于仅依赖车轮通过时几毫秒内的动压力,测量精度有限。铺装层内的传感器直接承受车轮压力,极易受损,耐久性不足,安装维护需中断上部交通,引起诸多不便[5]。
为解决P-WIM 的不足,Moses 提出了B-WIM方法[6]。其核心思想是以桥为秤,通过测量车辆经过时的桥梁响应反演车重。该类方法初期需要路面式车轴检测装置得到车速和轴距后才能实现车重测量,故仍存在P-WIM 中的问题[7-8]。随后,有学者提出无需任何路面装置的B-WIM 方法[9-10]。邓露等[11]基于虚拟简支梁理论提出了仅通过梁底应变响应反推车辆车速、轴距、轴重的方法。随后邓露等[12]又通过数值模拟,对常见B-WIM 方法在中小跨径混凝土梁桥上的适用性进行了对比验证。目前B-WIM 方法还存在两大问题:1) BWIM 方法对于车辆单轴轴重不敏感,常误将轴距小的群轴识别为单个车轴[13];2) B-WIM 方法主要基于应变片测量梁底应变响应识别车重[14-15]。……
