一种桥梁载荷工程检测试验方法与流程

1.本发明涉及桥梁检测技术领域，具体是一种桥梁载荷工程检测试验方法。


背景技术：

2.桥梁，一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物，桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构，下部结构包括桥台、桥墩和基础，支座为桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置，附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等；
3.目前桥梁在建成后和使用过程中，一般需要对桥梁进行载荷检测试验，现有桥梁载荷工程检测试验方法在对桥梁进行检测时，不能对多种重量的测试车在进行测试时产生的数据信息进行准确分析，也难以对测试车不同速度行驶时所产生的测试信息进行有效分析，桥梁载荷检测结果的精准性有待提高；
4.针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种桥梁载荷工程检测试验方法，通过桥梁载荷分析单元基于所获取的数据信息进行分析计算并最终获得桥梁载荷安全系数ssx，不仅能够对多种重量的测试车在进行测试时产生的数据信息进行准确分析，还能够对测试车不同速度行驶时所产生的测试信息进行有效分析，显著提高了桥梁载荷检测结果的精准性，解决了现有桥梁载荷工程检测试验方法在对桥梁进行检测时，不能对多种重量的测试车在进行测试时产生的数据信息进行准确分析，也难以对测试车不同速度行驶时所产生的测试信息进行有效分析，桥梁载荷检测结果的精准性有待提高的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种桥梁载荷工程检测试验方法，包括以下步骤：
8.步骤一、选择用于进行桥梁载荷工程检测试验的测试车，测试车的数目为多组，将测试车编号为m1、m2、m3、
……
mj，每组测试车的重量不同并依序增大，并将每组测试车信息发送至服务器，测试车信息包括测试车编号和车重；j为测试车的数目，且j≥5；
9.步骤二、区域划分单元基于测试车在桥梁上的行驶路径和各组桥梁支撑座的位置划分出n个测试区域，并将测试区域信息发送至服务器，且测试区域的数目与桥梁支撑座的数目相同，每个测试区域位于与其对应的桥梁支撑座的上方；
10.步骤三、服务器发送测试车信息、测试区域信息和测试参数信息至控制终端，测试参数由试验人员预先设置，测试参数信息包括测试车的测试次数和测试车在测试过程中的预设速度v，并将每次的预设速度标记为v1、v2、v3、
……
vh，每次测试过程的预设速度不同并依序增大；h为每组测试车的测试次数，且h≥6，每组测试车的测试次数相同；
11.步骤四、试验人员通过控制终端控制测试车按照行驶路径从桥梁上匀速驶过，每组测试车按照预设速度从桥梁上驶过h次，每次的行驶速度为v1、v2、v3、
……
vh，待上组测试车的测试过程和分析过程完全结束后再进行下一组测试车的测试；
12.支撑座信息采集单元采集每组测试车每次从测试区域驶过时产生的载荷数据，并将载荷数据发送至服务器；服务器发送载荷数据、测试车信息、测试区域信息和测试参数信息至桥梁载荷分析单元，桥梁载荷分析单元基于所获取的数据信息进行分析计算并获得桥梁载荷安全系数ssx；
13.步骤五、桥梁载荷分析单元从服务器获取桥梁载荷安全阈值ssxz，当ssx≤ssxz时，则判定该桥梁的质量ok，当ssx＞ssxz，则判定该桥梁的质量欠佳；桥梁载荷分析单元发送判定信息至服务器和控制终端，控制终端对判定信息进行显示。
14.进一步的，在步骤四中，支撑座信息采集单元采集每组测试车每次从测试区域驶过时产生的载荷数据，其中的载荷数据由载荷数据检测组件检测得到，且载荷数据检测组件包括弹性柱、检测筒、第一安装板、第二安装板、压力感应器、压块、弹簧、位移传感器和弯曲度传感器；
15.所述检测筒竖直设置，且检测筒的顶端设有开口，所述弹性柱的顶端设有第一安装板，且第一安装板通过螺栓与桥梁底部固定连接，所述检测筒的底部内壁安装有压力感应器，所述弹性柱向下延伸入检测筒内并通过弹簧与压块连接，且压块向下压住压力感应器，所述检测筒的外壁设有第二安装板，且第二安装板通过螺栓固定连接与其对应的桥梁支撑座，所述弹性柱上安装有位移传感器和弯曲度传感器，且位移传感器和弯曲度传感器位于检测筒内。
16.进一步的，桥梁载荷分析单元基于所获取的数据信息进行分析计算并获得桥梁载荷安全系数ssx的具体过程如下：
17.桥梁载荷分析单元基于所获取的数据信息进行分析计算，获得每组测试车每次的检测分析值，之后基于获得的每组测试车每次的检测分析值进行分析计算，获得每组测试车的整个测试过程的载荷状况系数，并标记为hpu1、hpu2、hpu3、
……
hpui；
18.基于每组测试车的载荷状况系数，并根据桥梁安全系数桥梁载荷安全分析公式进行计算分析，得到桥梁载荷安全系数ssx，且e1、e2、e3、
……
ei为预设比例系数，ω为预设修正因子。
19.进一步的，桥梁载荷分析单元基于每组测试车每次的检测分析值进行分析计算，获得每组测试车的整个测试过程的载荷状况系数，包括以下步骤：
20.桥梁载荷分析单元基于服务器所发送的数据信息进行分析计算以获得每组测试车每次的检测分析值，将m1测试车每次的检测分析值标记为m1s1、m1s2、m1s3、
……
m1sh，如此类推，mj测试车每次的检测分析值标记为mjs1、mjs2、mjs3、
……
mjsh；
21.基于m1测试车每次的检测分析值，并根据测试车载荷状况分析公式获得m1测试车整个测试过程的载荷状况系数，
如此类推，以获得每组测试车的整个测试过程的载荷状况系数并标记为hpu1、hpu2、hpu3、
……
hpui。
22.进一步的，每组测试车每次的检测分析值的计算过程如下：
23.桥梁载荷分析单元获取服务器所发送的数据信息，服务器发送的数据信息包括压力感应器的承压力变化量、弹性柱的位移变化量和弹性柱的弯曲度变化量，还包括测试车的重量和预设速度；
24.桥梁载荷分析单元基于所获取的数据信息，并根据测试车检测分析公式进行计算分析，得到每组测试车每次的检测分析值，其中，r为弹性柱的位移变化量，f为压力感应器的承压力变化量，d为弹性柱的弯曲度变化量，g为测试车的重量，v为测试车的预设速度，且m1、m2、m3为预设权重系数，m1、m2、m3均大于0。
25.进一步的，在每组测试车每次的测试过程中，通过车辆信息采集单元采集测试车在每个测试区域内的实时车速，并标记为vr1、vr2、vr3、
……
vrn，且车辆信息采集模块获取该辆测试车在此次测试中的预设速度v；
26.桥梁载荷分析单元通过分析计算获得每个测试区域的单次速度差值，并标记为vc1、vc2、vc3、
……
vcn，且vc1＝|vr1-v|、vc2＝|vr2-v|、vc3＝|vr3-v|、
……
vcn＝|vr n-v|；
27.根据公式分析得出此次测试过程的速度稳定值vc，当vc≥vcmax时，则判定此次测试过程车速不稳定，并发送“需重新进行测试”的控制信号至服务器，当vc＜vcmax，则判定此次测试过程正常；且vcmax为稳定阈值。
28.进一步的，在分析出每个测试区域的单次速度差值后，还需对比每个测试区域单次速度差值和单次速度差阈值，当某个测试区域的单次速度差值小于单次速度差阈值时，则判定此次测试过程中该测试区域的速度出现异常，统计此次测试过程中异常出现次数并标记为pe；
29.当pe≥pet时，则判定测试过程车速不稳定，不进行下一步关于速度稳定值的分析计算，并发送“需重新进行测试”的控制信号至服务器，当pe＜pet时，则判定测试过程正常，并进行下一步关于速度稳定值的分析计算，且pet为四舍五入后的正整数。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
31.1、本发明中，通过桥梁载荷分析单元基于所获取的数据信息进行分析计算并最终获得桥梁载荷安全系数ssx；当ssx≤ssxz时，则判定该桥梁的质量ok，当ssx＞ssxz，则判定该桥梁的质量欠佳，不仅能够对多种重量的测试车在进行测试时产生的数据信息进行准确分析，还能够对测试车不同速度行驶时所产生的测试信息进行有效分析，显著提高了桥梁载荷检测结果的精准性；
32.2、本发明中，通过桥梁载荷分析单元分析每次测试过程的速度稳定值vc，当vc≥vcmax时，则判定此次测试过程车速不稳定，并发送“需重新进行测试”的控制信号至服务器，当vc＜vcmax，则判定此次测试过程正常，能够有效降低因车速不稳定而对检测结果带
来的不利影响，有利于提高载荷检测结果的精准性；
33.3、本发明中，通过桥梁载荷分析单元对比每个测试区域单次速度差值和单次速度差阈值，判定每次测试过程中各个测试区域的速度出现异常，并统计每次测试过程中异常出现次数并标记为pe，当pe≥pet时，则判定测试过程车速不稳定，不进行下一步关于速度稳定值的分析计算，并发送“需重新进行测试”的控制信号至服务器，不仅能够提高分析效率，还有助于进一步提高载荷检测结果的精准性。
附图说明
34.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；
35.图1为本发明的系统框图；
36.图2为本发明中桥梁支撑座和载荷数据检测组件的结构示意图；
37.图3为图2中载荷数据检测组件的结构示意图。
38.附图标记：1、桥梁支撑座；2、载荷数据检测组件；21、弹性柱；22、检测筒；23、第一安装板；24、第二安装板；25、压力感应器；26、压块；27、弹簧；28、位移传感器；29、弯曲度传感器。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.实施例一：
41.如图1-3所示，本发明提出的一种桥梁载荷工程检测试验方法，包括以下步骤：
42.步骤一、选择用于进行桥梁载荷工程检测试验的测试车，测试车的数目为多组，将测试车编号为m1、m2、m3、
……
mj，每组测试车的重量不同并依序增大，即由m1到mi，测试车的重量不断增大，并将每组测试车信息发送至服务器，测试车信息包括测试车编号和车重；j为测试车的数目，且j≥5；
43.步骤二、区域划分单元基于测试车在桥梁上的行驶路径和各组桥梁支撑座的位置划分出n个测试区域，并将测试区域信息发送至服务器，且测试区域的数目与桥梁支撑座1的数目相同，每个测试区域位于与其对应的桥梁支撑座1的上方；
44.步骤三、服务器发送测试车信息、测试区域信息和测试参数信息至控制终端，测试参数由试验人员预先设置，测试参数信息包括测试车的测试次数和测试车在测试过程中的预设速度v，并将每次的预设速度标记为v1、v2、v3、
……
vh，每次测试过程的预设速度不同并依序增大，即由v1到vh，预设速度不断增大；h为每组测试车的测试次数，且h≥6，每组测试车的测试次数相同；
45.步骤四、试验人员通过控制终端控制测试车按照行驶路径从桥梁上匀速驶过，每组测试车按照预设速度从桥梁上驶过h次，每次的行驶速度为v1、v2、v3、
……
vh，待上组测试车的测试过程和分析过程完全结束后再进行下一组测试车的测试；支撑座信息采集单元采集每组测试车每次从测试区域驶过时产生的载荷数据，并将载荷数据发送至服务器；服
务器发送载荷数据、测试车信息、测试区域信息和测试参数信息至桥梁载荷分析单元，桥梁载荷分析单元基于所获取的数据信息进行分析计算并获得桥梁载荷安全系数ssx；
46.支撑座信息采集单元采集每组测试车每次从测试区域驶过时产生的载荷数据，其中的载荷数据由载荷数据检测组件2检测得到，且载荷数据检测组件2包括弹性柱21和检测筒22；检测筒22竖直设置，且检测筒22的顶端设有开口，弹性柱21的顶端设有第一安装板23，且第一安装板23通过螺栓与桥梁底部固定连接，检测筒22的底部内壁安装有压力感应器25，弹性柱21向下延伸入检测筒22内并通过弹簧27与压块26连接，且压块26向下压住压力感应器25，压力感应器25用于检测压块26对其施加的承压力变化量，检测筒22的外壁设有第二安装板24，且第二安装板24通过螺栓固定连接与其对应的桥梁支撑座1，弹性柱21上安装有位移传感器28和弯曲度传感器29，且位移传感器28和弯曲度传感器29位于检测筒22内，位移传感器28用于检测测试过程中弹性柱21的位移变化量，弯曲度传感器29用于检测测试过程中弹性柱21的弯曲度变化量；
47.步骤五、桥梁载荷分析单元从服务器获取桥梁载荷安全阈值ssxz，当ssx≤ssxz时，则判定该桥梁的质量ok，当ssx＞ssxz，则判定该桥梁的质量欠佳；桥梁载荷分析单元发送判定信息至服务器和控制终端，控制终端对判定信息进行显示；
48.桥梁载荷分析单元基于所获取的数据信息进行分析计算并获得桥梁载荷安全系数ssx的具体过程如下：
49.桥梁载荷分析单元获取服务器所发送的数据信息，服务器发送的数据信息包括压力感应器的承压力变化量、弹性柱的位移变化量和弹性柱的弯曲度变化量，还包括测试车的重量和预设速度；
50.桥梁载荷分析单元基于所获取的数据信息，并根据测试车检测分析公式进行计算分析，得到每组测试车每次的检测分析值，其中，r为弹性柱21的位移变化量，f为压力感应器25的承压力变化量，d为弹性柱21的弯曲度变化量，g为测试车的重量，v为测试车的预设速度，且m1、m2、m3为预设权重系数，m1、m2、m3均大于0，m1 m2 m3＝4.528；
51.桥梁载荷分析单元基于服务器所发送的数据信息进行分析计算以获得每组测试车每次的检测分析值，将m1测试车每次的检测分析值标记为m1s1、m1s2、m1s3、
……
m1sh，如此类推，mj测试车每次的检测分析值标记为mjs1、mjs2、mjs3、
……
mjsh；
52.基于m1测试车每次的检测分析值，并根据测试车载荷状况分析公式获得m1测试车整个测试过程的载荷状况系数hpu1，如此类推，m2测试车整个测试过程的载荷状况系数hpu2，mi测试车整个测试过程的载荷状况系数hpui，即每组测试车的整个测试过程的载荷状况系数并标记为hpu1、hpu2、hpu3、
……
hpui；
53.基于每组测试车的载荷状况系数，并根据桥梁安全系数桥梁载荷安全分析公式
进行计算分析，得到桥梁载荷安全系数ssx，且e1、e2、e3、
……
ei为预设比例系数，且e1、e2、e3、
……
ei均大于0，ω为预设修正因子并取值为0.938；上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置。
54.实施例二：
55.本实施例与实施例1的区别在于，在每组测试车每次的测试过程中，通过车辆信息采集单元采集测试车在每个测试区域内的实时车速(通过在测试车上安装速度传感器来对测试车的车速进行实时检测)，并标记为vr1、vr2、vr3、
……
vrn，且车辆信息采集单元获取该辆测试车在此次测试中的预设速度v(v的数值为v1或v2或v3或
……
vh)；且车辆信息采集单元将所采集的信息发送至服务器，服务器将所采集的信息发送至桥梁载荷分析单元；
56.桥梁载荷分析单元通过分析计算获得每个测试区域的单次速度差值，并标记为vc1、vc2、vc3、
……
vcn，且vc1＝|vr1-v|、vc2＝|vr2-v|、vc3＝|vr3-v|、
……
vcn＝|vr n-v|；其中，|vr n-v|代表在此次测试中，第n个测试区域内该测试车的实时车速与预设速度之差的绝对值，|vr n-v|越大，代表实时车速与预设速度的偏离程度越大，反之，则代表实时车速与预设速度的偏离程度越小；
57.根据公式分析得出此次测试过程的速度稳定值vc，其中，λ为修正系数并取值为0.117，当vc≥vcmax时，则判定此次测试过程车速不稳定，并发送“需重新进行测试”的控制信号至服务器，当vc＜vcmax，则判定此次测试过程正常，能够有效降低因车速不稳定而对检测结果带来的不利影响，有利于提高载荷检测结果的精准性；且vcmax为稳定阈值，上述公式是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置。
58.实施例三：
59.本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，在分析出每个测试区域的单次速度差值后，还需对比每个测试区域单次速度差值和单次速度差阈值，当某个测试区域的单次速度差值小于单次速度差阈值时，速度差阈值由操作人员预先设置，则判定此次测试过程中该测试区域的速度出现异常，统计此次测试过程中异常出现次数并标记为pe；
60.当pe≥pet时，则判定测试过程车速不稳定，不进行下一步关于速度稳定值的分析计算，并发送“需重新进行测试”的控制信号至服务器，即此次测试数据不准确，舍弃此次测试数据，当pe＜pet时，则判定测试过程正常，并进行下一步关于速度稳定值的分析计算，且(pet为四舍五入后的正整数)，不仅能够提高分析效率，还有助于进一步提高载荷检测结果的精准性。
61.本发明的工作原理：使用时，通过区域划分单元基于测试车在桥梁上的行驶路径和各组桥梁支撑座的位置划分出n个测试区域，并将测试区域信息发送至服务器，服务器发送测试车信息、测试区域信息和测试参数信息至控制终端，测试参数由试验人员预先设置，
测试参数信息包括测试车的测试次数h和测试车在测试过程中的预设速度v；试验人员通过控制终端控制测试车按照行驶路径从桥梁上匀速驶过，每组测试车按照预设速度从桥梁上驶过h次，每次的行驶速度为v1、v2、v3、
……
vh，待上组测试车的测试过程和分析过程完全结束后再进行下一组测试车的测试；
62.在每组测试车的测试过程中，支撑座信息采集单元采集每组测试车每次从测试区域驶过时产生的载荷数据，并将载荷数据发送至服务器；服务器发送载荷数据、测试车信息、测试区域信息和测试参数信息至桥梁载荷分析单元，桥梁载荷分析单元基于所获取的数据信息进行分析计算并最终获得桥梁载荷安全系数ssx；当ssx≤ssxz时，则判定该桥梁的质量ok，当ssx＞ssxz，则判定该桥梁的质量欠佳，不仅能够对多种重量的测试车在进行测试时产生的数据信息进行准确分析，还能够对测试车不同速度行驶时所产生的测试信息进行有效分析，显著提高了桥梁载荷检测结果的精准性。
63.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
64.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
65.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。