本發(fā)明涉及一種基于長標(biāo)距光纖光柵傳感技術(shù)的橋梁動態(tài)稱重系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對橋梁上移動車輛載重實(shí)時監(jiān)測，有效預(yù)警超載車輛。

背景技術(shù)：

橋梁是公路和鐵路網(wǎng)的重要組成部分。近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，車輛超載已成為橋梁坍塌的主要原因之一。超載車輛的反復(fù)行駛，嚴(yán)重威脅橋面的基礎(chǔ)設(shè)施安全，明顯加速橋梁的疲勞退化。尤其是在全國橋梁中占有較大比例的舊橋，由于抵抗力不斷衰減，在超載車輛的作用下，會嚴(yán)重破壞，甚至倒塌。同時，考慮不斷增長的橋梁維護(hù)管理成本，決策者需要對橋梁上實(shí)際作用的車輛荷載進(jìn)行控制，以保證服役橋梁的安全性和剩余壽命。

稱重系統(tǒng)具有控制和監(jiān)測車輛載重的潛力。稱重系統(tǒng)主要分為兩類：傳統(tǒng)的路面式稱重系統(tǒng)和橋梁動態(tài)稱重系統(tǒng)。路面式稱重系統(tǒng)通過在路面鋪裝層埋設(shè)或表面安放貫穿車道的傳感器，利用傳感器動力響應(yīng)隨作用荷載變化的特性，達(dá)到動態(tài)稱重的目的。但是該類方法安裝傳感器時需要封路，長期嵌入式傳感器的維護(hù)等都使得花費(fèi)較大，并且在一些工況下測量精度不高。針對這些問題后來發(fā)展了橋梁動態(tài)稱重技術(shù)。橋梁動態(tài)稱重技術(shù)(B-WIM)是基于橋梁的變形測量，并使用這些測量去估計過往車輛的屬性。與路面稱重系統(tǒng)相比，B-WIM具有花費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用較低，不破壞路面、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)有的B-WIM理論研究，主要可以分為兩大類：一類是基于影響線理論的靜力反問題求解，即通過影響線建立應(yīng)變與車輛軸重之間的線性疊加關(guān)系，從而得到車輛的靜態(tài)軸重；另一類是動力反應(yīng)問題的研究，從橋梁動力響應(yīng)中直接識別橋面時邊移動車軸，繼而推算出車輛靜態(tài)軸重。第一類方法，軸數(shù)、軸距和車速均是計算軸重的必要數(shù)據(jù)；早期的B-WIM都需要在路面中間安裝至少兩個一定間距的傳感器，以檢測車軸，然后計算車速，同時也被用來進(jìn)行車型分類和軸重計算，但其主要缺點(diǎn)是安裝和維修干擾交通，且不耐久。后來，利用應(yīng)變歷程在車軸作用下產(chǎn)生的應(yīng)變尖峰來識別車軸的方法提出了無車軸檢測裝置的B-WIM，但是卻不能有效識別所有車輛。對于第二類方法，國內(nèi)外學(xué)者提出力平衡法、模態(tài)疊加法、時域法以頻時域法等，盡管這些方法都能有效識別橋梁移動車軸，但由于車橋耦合振動的復(fù)雜性以及結(jié)構(gòu)動力學(xué)逆問題的不適定性等，這種方法離實(shí)際應(yīng)用尚有一段距離。非路面式B-WIM新方法的引入大大增強(qiáng)了B-WIM系統(tǒng)的耐久性，然而，橋梁應(yīng)變影響線和車軸信息的準(zhǔn)確嚴(yán)重影響B(tài)-WIM的測試精度，在多車輛荷載工況下，就更難被準(zhǔn)確識別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有方法與技術(shù)存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種在多車輛載荷工況下識別準(zhǔn)確度高的基于長標(biāo)距光柵光纖傳感技術(shù)的橋梁動態(tài)稱重方法及系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于長標(biāo)距光纖光柵傳感技術(shù)的橋梁動態(tài)稱重方法，其特征在于，步驟為：

1)、長標(biāo)距傳感器布設(shè)：沿橋梁的長度方向在車輛初始駛?cè)牒妥罱K駛出的兩個邊跨單元和位于兩個邊跨單元之間分別布設(shè)長標(biāo)距傳感器；

2)待識別車輛荷載工況監(jiān)測：采集在待識別車輛荷載工況下各個傳感單元的應(yīng)變響應(yīng)數(shù)據(jù)，計算僅由軸重引起的各個傳感單元的最大應(yīng)變Dε′_i；

3)標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況監(jiān)測：將已知各項(xiàng)參數(shù)的車輛作為標(biāo)準(zhǔn)車輛，采集在標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況下各個傳感單元的應(yīng)變響應(yīng)數(shù)據(jù)，計算僅由軸重引起的各個傳感單元的最大應(yīng)變ε′_i；

4)待識別車輛荷載工況下的車輛荷載識別：

式中：CL_i為第i個單元上識別的車輛載重，BCL為標(biāo)準(zhǔn)車輛的車輛載重。

步驟2)中，計算最大應(yīng)變Dε′_i的方法如下：

21)從各個傳感單元中采集的應(yīng)變時程數(shù)據(jù)中提取各個單元的最大應(yīng)變值Dε_i；

22)對兩個邊跨單元的數(shù)據(jù)，進(jìn)行一階差分處理，并從這兩組差分?jǐn)?shù)據(jù)中尋找多個峰值MP_k及其發(fā)生的時間，并進(jìn)一步得到：

Dd_k＝DV_k+1*(lt_k+1-lt_k),k＝1,2,…,na

式中：DKp_k即為識別的第k個車軸的軸重比，MP_k為第k個峰值，na為峰值數(shù)，即為該荷載工況下識別的車軸數(shù)；DV_k為識別的第k個車軸的速度，rx，lx分布為右邊跨單元與左邊跨單元位置，rt_k,lt_k分別為右邊跨與左邊跨單元上對應(yīng)MP_k發(fā)生的時間；Dd_k為識別的第k+1個軸與第k個軸的軸距；

23)在步驟22)的結(jié)果上，識別各個單元產(chǎn)生最大應(yīng)變值時車軸加載模式的分界點(diǎn)；由于有na個車軸，故有na-1個分界點(diǎn)：

式中：fdp＝Dkp₁DV₁+Dkp₂DV₂+…+Dkp_mDV_m+…+Dkp_na-1DV_na-1+DV_na，Ddp_m為第m個分界點(diǎn)；

由計算出的分界點(diǎn)可知：在Ddp_m-1和Ddp_m點(diǎn)之間的單元發(fā)生最大應(yīng)變值的加載模式為倒數(shù)第m-1個車軸加載在影響線峰值處，即倒數(shù)第m-1個車軸加載在該區(qū)域的相應(yīng)單元；

24)計算該車輛荷載工況下由于軸距和軸重比引起的在各個單元上的影響因子Dr_i:

當(dāng)a_i≤Ddp₁

當(dāng)a_i≥Ddp_na-1

當(dāng)Ddp_m-1≤a_i<Ddp_m

式中：fr＝Dkp₁+Dkp₂+…+Dkp_na-1+1；a_i為第i個傳感單元的位置；b_i＝L-a_i；

25)計算僅由軸重引起的各個傳感單元的最大應(yīng)變Dε′_i：

所述長標(biāo)距傳感器布設(shè)在重大跨橋梁的輔橋，或其必經(jīng)段的中小跨橋梁上，可以及時避免超載車輛對重大跨橋梁可能造成的巨大損害。

一種基于長標(biāo)距光纖光柵傳感技術(shù)的橋梁動態(tài)稱重系統(tǒng)，其特征在于，包括區(qū)域分布傳感監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)系統(tǒng)和分析系統(tǒng)，所述區(qū)域分布傳感監(jiān)測系統(tǒng)包括由布設(shè)在橋梁不同位置的長標(biāo)距傳感器組成的監(jiān)測系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊，所述采集模塊采集所述長標(biāo)距傳感器獲取的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理模塊對所述采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；所述分析系統(tǒng)根據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)得到車輛的載荷數(shù)據(jù)。

所述分析系統(tǒng)包括待識別車輛荷載工況監(jiān)測模塊、標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況監(jiān)測模塊以及車輛荷載識別模塊，所述待識別車輛荷載工況監(jiān)測模塊采集在待識別車輛荷載工況下各個傳感單元的應(yīng)變響應(yīng)數(shù)據(jù)，計算僅由軸重引起的各個傳感單元的最大應(yīng)變Dε′_i；所述標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況監(jiān)測模塊將已知各項(xiàng)參數(shù)的車輛作為標(biāo)準(zhǔn)車輛，采集在標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況下各個傳感單元的應(yīng)變響應(yīng)數(shù)據(jù)，計算僅由軸重引起的各個傳感單元的最大應(yīng)變ε′_i；所述車輛荷載識別模塊識別待識別車輛荷載工況下的車輛荷載。

所述分析系統(tǒng)還包括一車輛超載預(yù)警模塊，該車輛超載預(yù)警模塊用于預(yù)警超載車輛。

所述數(shù)據(jù)系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)傳輸模塊及數(shù)據(jù)存儲模塊。

本發(fā)明包括三個部分的操作：區(qū)域分布傳感監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)和分析系統(tǒng)，和兩類工況的測試：標(biāo)準(zhǔn)荷載工況和待識別車輛荷載工況。本發(fā)明首先采集一標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況下各單元應(yīng)變數(shù)據(jù)，從中解析出僅由軸重引起的最大彎曲應(yīng)變值作為參考值；在待識別移動車輛荷載工況下，橋梁兩邊跨單元的一階應(yīng)變差分?jǐn)?shù)據(jù)首先被用于識別出軸數(shù)，軸重比，軸距等參數(shù)，進(jìn)而將解析出的各個單元上僅由軸重引起的最大彎曲應(yīng)變值與參考值進(jìn)行比較，實(shí)時地識別出車輛各軸重、總重，并對超載車輛有效預(yù)警。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明系統(tǒng)采用的技術(shù)解決方案如下：

首先，建立區(qū)域分布傳感監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)重大跨橋梁的位置和特點(diǎn)，選擇其輔橋的某一跨或者必經(jīng)路線上的一座中下跨橋梁作為實(shí)施對象。依據(jù)該目標(biāo)橋梁的結(jié)構(gòu)類型和幾何參數(shù)，確定長標(biāo)距傳感器的標(biāo)距、數(shù)量參數(shù)；根據(jù)橋梁截面特性，確定長標(biāo)距傳感器的布設(shè)位置。

然后，執(zhí)行數(shù)據(jù)系統(tǒng)。在移動荷載工況下采集各單元應(yīng)變響應(yīng)，對采集的響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，傳輸并存儲。

最后，執(zhí)行分析系統(tǒng)。該部分系統(tǒng)分別建立標(biāo)準(zhǔn)荷載工況和待識別車輛荷載工況模塊。對于標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況，將解析得到的各個單元上由軸重引起的最大彎曲應(yīng)變存儲并作為待識別移動荷載工況的參考值，去確定待識別移動荷載工況的車載信息；分析被預(yù)處理后的響應(yīng)數(shù)據(jù)，先識別出在該荷載工況下橋梁上行駛的車輛荷載總重，進(jìn)而確定出各個車輛的荷載值，根據(jù)車輛超載標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)記系統(tǒng)中的超載車輛，并預(yù)警，輸出該車輛信息。

分析識別車軸信息，車輛載重。其具體步驟如下：

(1)、監(jiān)測對象選取和長標(biāo)距傳感器布設(shè)：選取重大橋梁的輔橋作為監(jiān)測對象，在其上布設(shè)長標(biāo)距傳感器，在荷載工況下，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分布式監(jiān)測。在傳感器布設(shè)時，確保在車輛初始駛?cè)牒妥罱K駛出的兩個邊跨單元上布置有傳感器；

(2)待識別車輛荷載工況監(jiān)測：采集在待識別車輛荷載工況下各個傳感單元的應(yīng)變響應(yīng)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行以下處理：

21)從各個傳感單元中采集的應(yīng)變時程數(shù)據(jù)中提取各個單元的最大應(yīng)變值Dε_i(由于輔橋往往結(jié)構(gòu)簡單，大多為簡支梁，所采集的應(yīng)變數(shù)據(jù)即為結(jié)構(gòu)的彎曲應(yīng)變數(shù)據(jù))；

22)對兩個邊跨單元的數(shù)據(jù)，進(jìn)行一階差分處理，并從這兩組差分?jǐn)?shù)據(jù)中尋找多個峰值MP_k及其發(fā)生的時間，并進(jìn)一步分析：

Dd_k＝DV_k+1*(lt_k+1-lt_k) (3)

式中：DKp_k即為識別的第k個車軸的軸重比，MP_k為第k個峰值，na為峰值數(shù)，即為該荷載工況下的車軸數(shù)；DV_k為識別的第k個車軸的速度，rx，lx分布為右邊跨單元與左邊跨單元位置，rt_k,lt_k分別為右邊跨與左邊跨單元上對應(yīng)MP_k發(fā)生的時間；Dd_k為識別的第k+1個軸與第k個軸的軸距；

23)在步驟22)分析結(jié)果上，識別各個單元產(chǎn)生最大應(yīng)變值時車軸加載模式的分界點(diǎn)。由于有na個車軸，故有na-1個分界點(diǎn)：

式中：fdp＝Dkp₁DV₁+Dkp₂DV₂+…+Dkp_mDV_m+…+Dkp_na-1DV_na-1+DV_na，Ddp_m為第m個分界點(diǎn)。由計算出的分界點(diǎn)可知：在Ddp_m-1和Ddp_m點(diǎn)之間的單元發(fā)生最大應(yīng)變值的加載模式為倒數(shù)第m-1個車軸加載在影響線峰值處，即倒數(shù)第m-1個車軸加載在該區(qū)域的相應(yīng)單元。

24)計算該車輛荷載工況下由于軸距和軸重比引起的影響因子Dr_i:

當(dāng)a_i≤Ddp₁

當(dāng)a_i≥Ddp_na-1

當(dāng)Ddp_m-1≤a_i<Ddp_m

式中：fr＝Dkp₁+Dkp₂+…+Dkp_na-1+1；a_i為第i個傳感單元的位置；b_i＝L-a_i；

25)計算僅由軸重引起的各個傳感單元的最大應(yīng)變Dε′_i：

(3)標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況監(jiān)測：已知一車輛的各項(xiàng)參數(shù)，使得該車以某個確定速度從橋梁上駛過，采集各個單元的應(yīng)變響應(yīng)時程數(shù)據(jù)；對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行以下處理，以下分析以2軸車輛作為標(biāo)準(zhǔn)車輛分析：

31)從各個傳感單元采集的應(yīng)變時程數(shù)據(jù)中提取最大值；

32)確定各個單元發(fā)生最大應(yīng)變時，是車輛的哪個軸作用在影響線峰值處，即確定車輛前后軸在影響線上加載產(chǎn)生單元最大應(yīng)變時的分界點(diǎn)dp：

式中：kp＝P1/P2,kp為軸重比，P1為前軸重，P2為后軸重；L為橋跨長度。根據(jù)分析可知：在dp之前的單元，各個單元上發(fā)生最大應(yīng)變的加載模式為后軸加載在影響線峰值上，dp之后的單元為車輛前軸加載在峰值上。

33)計算各個傳感單元對應(yīng)的由于軸距、軸重比引起的影響因子r_i：

當(dāng)0<a_i≤dp,

當(dāng)dp<a_i≤L,

式中：a_i為第i個傳感單元的位置；d為車輛的軸距；

34)計算僅由軸重引起的各個傳感單元的最大應(yīng)變ε′_i：

式中：ε_i為標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況下第i個傳感單元的最大應(yīng)變值；

(4)車輛荷載識別，并預(yù)警超載車輛。在同一荷載工況下，各個單元由軸重引起的最大彎曲應(yīng)變呈2次曲線，因此，需將識別的不同工況下橋跨上各個單元的ε′_i，Bε′_i數(shù)據(jù)進(jìn)行2次曲線擬合后，再利用公式(11)識別待識別車輛荷載工況下的車輛載重：

式中：CL_i為第i個單元上識別的車輛載重，BCL為標(biāo)準(zhǔn)車的車輛載重。根據(jù)規(guī)定的車輛最大載重標(biāo)準(zhǔn)，將識別出的車輛荷載與該值比較，判斷車輛是否是超載車輛，如果是，及時輸出該車輛信息，并給出提示信息。

有益效果

本發(fā)明擬公開的基于長標(biāo)距光纖光柵傳感器的橋梁動態(tài)稱重系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

(1)本發(fā)明主要用于大跨橋梁的輔橋，重要橋梁必經(jīng)路線上的中小跨橋梁，能夠?qū)崟r、有效地預(yù)警超載車輛，有助于決策者對超載車輛的及時判斷，降低超載車輛對重要橋梁可能造成的損壞。從長遠(yuǎn)利益看，本發(fā)明不僅可降低橋梁的維護(hù)成本，而且能避免更多交通安全事故造成的必要的傷亡、損失。

(2)本發(fā)明方法根據(jù)橋梁邊跨單元對車軸信息比較敏感這一特點(diǎn)，通過兩邊跨單元的一階應(yīng)變差分?jǐn)?shù)據(jù)可明顯提高軸距，軸速和軸重比的識別精度，并保證了車輛載重的有效識別。

(3)本發(fā)明方法不僅適用于單個車輛的荷載工況，也適應(yīng)于多個車輛的荷載工況，保證了該發(fā)明的實(shí)用性。

(4)本發(fā)明方法不妨礙結(jié)構(gòu)正常的應(yīng)變監(jiān)測任務(wù)，僅通過一標(biāo)準(zhǔn)車輛從橋梁上駛過建立各個單元的參考值，不需要對橋梁的各項(xiàng)物理參數(shù)進(jìn)行識別，可方便快捷的完成中小跨橋梁上的橋梁動態(tài)稱重，超載預(yù)警，有望推廣應(yīng)用于工程實(shí)際，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

附圖說明

圖1基于長標(biāo)距光纖光柵傳感技術(shù)的橋梁動態(tài)稱重系統(tǒng)；

圖2分析系統(tǒng)流程圖；

圖3多車輛荷載工況下的車輛示意圖；

圖4多車輛荷載工況下的一階差分：(a)單元1和(b)單元20；

圖5多車輛移動荷載工況下各個車輛在橋上的位置；

圖6多車輛荷載工況下識別的軸重比：(a)第一時程段和(b)第二時程段；

圖7多車輛荷載工況的分界點(diǎn)，(a)第一時程段理論分界點(diǎn)；(b)第二時程段理論分界點(diǎn)；(c)荷載工況實(shí)際分界點(diǎn)；

圖8多車輛荷載工況下各個單元的影響系數(shù)；

圖9標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況示意圖；

圖10標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況下的橋梁單元上由軸重引起的最大應(yīng)變響應(yīng)值；

圖11多車輛荷載工況下識別的橋上行駛荷載值誤差；

圖12多車輛荷載工況下識別的各個車輛載重及其誤差：(a)識別的各個車輛荷載和(b)及其誤差。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1為本發(fā)明方法的組成部分?；陂L標(biāo)距光纖光柵傳感器的橋梁動態(tài)稱重系統(tǒng)主要包括三個部分：區(qū)域分布傳感監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)系統(tǒng)和分析系統(tǒng)。區(qū)域分布傳感器監(jiān)測系統(tǒng)屬于前期工作，包括確定實(shí)施對象，長標(biāo)距傳感器的參數(shù)和布設(shè)位置；數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。該部分采集荷載工況下的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，存儲并傳輸給分析系統(tǒng)中，進(jìn)行解析。分析系統(tǒng)將接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，識別橋上行駛車輛總重，各車輛荷載，并預(yù)警超載車輛。

圖2為分析系統(tǒng)的流程圖。該部分系統(tǒng)分別建立標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況和待識別車輛荷載工況模塊。對于標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況，將解析得到的各個單元上由軸重引起的最大彎曲應(yīng)變存儲并作為待識別荷載工況的參考值，去確定待識別荷載工況的車載信息。首先，分析標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況下各個單元的應(yīng)變響應(yīng)，解析各單元上僅由軸重引起的最大彎曲應(yīng)變作為以后各個待識別荷載工況的參考值。其次，分析待識別車輛荷載工況下各單元的應(yīng)變數(shù)據(jù)，利用邊跨單元的一階應(yīng)變差分?jǐn)?shù)據(jù)識別軸距、軸重比、軸速等車輛參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計算軸重比、軸距對僅由軸重引起的最大彎曲應(yīng)變的影響因子，并解析該工況下各個單元上僅由軸重引起的最大彎曲應(yīng)變。然后，將待識別移動荷載工況下計算的各個單元上僅由軸重產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)變與標(biāo)準(zhǔn)荷載工況下的參考值進(jìn)行比較，便可得到作用在橋梁上行駛荷載總重最，各車輛載重。最后，根據(jù)車輛超載限值，將識別出的車輛荷載與該值比較，判斷車輛是否是超載車輛，如果是，預(yù)警該車輛，并輸出超載車輛信息。

實(shí)施例一

以一座簡支箱梁橋?yàn)槔?。橋長50m，截面為單箱單室截面，橋面寬為12.5m，高為1.5m。將該橋劃分為25個單元，每個單元長度為2.5m，可確定長標(biāo)距應(yīng)變傳感器的標(biāo)距長度為2.5m，共25個傳感器。采用有限元分析軟件驗(yàn)證本發(fā)明在多個移動車輛荷載工況下的識別結(jié)果，并在噪音5％下提取各個單元的應(yīng)變響應(yīng)數(shù)據(jù)。

根據(jù)擬公開的發(fā)明方法，通過如下步驟對該橋梁上的移動荷載動態(tài)稱重：

(1)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行多車輛移動荷載測試。3輛車的荷載工況：車輛1，總軸重190kn，以速度25m/s首先上橋行駛；車輛2，總軸重為400kn，與車輛1上橋時間間隔1s，以速度23.148m/s上橋；車輛3，總軸重140kn，與車輛2上橋時間間隔1s，以速度23.148m/s上橋。具體的車輛信息如圖3所示。長標(biāo)距應(yīng)變傳感器采集該工況下的應(yīng)變時程數(shù)據(jù)，并確定各個單元上的最大彎曲應(yīng)變ε_i。

(2)多車輛荷載工況數(shù)據(jù)初步處理。將邊跨單元1和單元20的應(yīng)變數(shù)據(jù)一階差分，確定軸數(shù)及車輛數(shù)，如圖4所示。

(3)多車輛荷載工況下車輛的初始信息確定。根據(jù)公式(2)和(3)，識別車速和車距，判斷車輛在橋上的相對位置，如圖5所示。從圖中知道：識別出的各個車輛的間隔時間是1s，并且當(dāng)車輛1從橋上駛出時，車輛3才開始上橋。故將該荷載工況分為兩個時程段分析：第一段為車輛1和2行駛階段，結(jié)束時間為車輛1完全駛出橋梁的時間，第二段是車輛2和3行駛階段，開始時間為車輛3開始上橋的時間。根據(jù)公式(1)可計算出兩個時程段的軸重比參數(shù)，如圖6所示。

(4)多車輛荷載工況下確定橋梁上的分界點(diǎn)。根據(jù)公式(4)確定各個單元上產(chǎn)生最大彎曲應(yīng)變的軸荷載分布的分界點(diǎn)Ddp，由步驟(23)可知，須分別確定2個時程段的分界點(diǎn)，如圖7(a)，(b)所示。由于2個時程段的時間是連接的，因此需對2個時程段的分界點(diǎn)重新分析，最終確定在多車輛荷載工況下的實(shí)際分界點(diǎn)，確定準(zhǔn)則如下：確定當(dāng)車輛1的前軸出橋時，車輛2的最后一軸在橋梁上的位置，該位置之前的區(qū)段以第一時段的分界點(diǎn)為準(zhǔn)，之后的區(qū)段以第二時段的分界點(diǎn)為準(zhǔn)，如圖7(c)所示。

(5)多車輛荷載工況下計算影響系數(shù)。利用公式(5)計算由于軸距，軸重比引起的最大彎曲應(yīng)變的影響系數(shù)Dr_i。考慮第一時程段中，車輛1的最后一軸在駛出橋梁時在橋梁上產(chǎn)生的應(yīng)變，會對第二時程段的最大應(yīng)變應(yīng)變響應(yīng)有影響。因此，計算車輛1前軸在剛駛出橋梁時，后軸對各個單元最大彎曲應(yīng)變產(chǎn)生的影響系數(shù)Dr1_i，結(jié)合Dr_i，可得到多車輛荷載工況下的影響系數(shù)Dr2_i，如圖8所示。

(6)多車輛荷載工況下計算僅由軸重引起的各個單元的最大應(yīng)變值Dε′_i。利用公式(6)，計算各個單元上僅由軸重引起的最大應(yīng)變值。

(7)標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載工況：如圖9所示，該車輛為2軸車輛，前軸重30Kn，后軸重50Kn,軸距為3.5m，以速度13.889m/s從該箱梁橋上駛過，長標(biāo)距應(yīng)變傳感器采集該工況下的應(yīng)變時程數(shù)據(jù)，并確定各個單元上的最大彎曲應(yīng)變ε_i，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載信息：軸重比、軸距，確定各個單元上產(chǎn)生最大彎曲應(yīng)變的軸荷載分布的分界點(diǎn)dp，如圖9所示。其中1為車輛示意圖；2為布置的長標(biāo)距傳感器；利用公式(7)，確定出車軸加載的分界點(diǎn)dp，LP2，LP1分別表示車輛第2軸、第1軸作用于相應(yīng)單元影響線峰值處的橋梁區(qū)間段。

(8)標(biāo)準(zhǔn)荷載工況下確定r_i和ε′_i。利用公式(8)計算由于軸距，軸重比引起的最大彎曲應(yīng)變的影響系數(shù)r_i。利用公式(9)進(jìn)一步確定由軸重引起的各個單元上的最大彎曲應(yīng)變值ε′_i，如圖10所示。

(9)多車輛荷載工況下識別橋上行駛荷載值。利用公式(10)，識別不同時程段在橋上行駛的荷載值，并與真實(shí)橋上行駛荷載值相比，計算其誤差，剔除與平均誤差偏離較大的單元值(一般為邊跨單元)，如圖11所示。

(10)多車輛荷載工況下識別各車輛荷載值。根據(jù)2個時程段的劃分以及識別的軸重比，計算最終的各個車輛荷載值及其誤差，如圖12所示，識別的最大誤差為9.192％。

(11)多車輛荷載工況下最終確定車輛實(shí)際軸數(shù)。對于單排軸車輛，初步確定車輛的軸重比不小于0.25，如果小于，則可認(rèn)為車梁的后軸為雙排軸。該工況下識別的車輛信息，如表2所示，從表中可知，車輛2的第一軸與最后一軸的軸重比為0.1617，不符合要求，可最終確定：車1和車3為2軸車，車2為4軸車。

表2多車輛荷載工況下識別的車輛信息

(12)多車輛荷載工況預(yù)警超載。根據(jù)車輛的超載標(biāo)準(zhǔn)：2軸車20t，3軸車30t，4軸車40t，判定識別車輛是否是超載車輛。在該工況下計算識別的車輛荷載平均值，并與超載限制相比，將計算結(jié)果考慮5％的誤差，判斷是否是超載車輛。如表3所示，可識別出車輛2是超載車輛，在系統(tǒng)中標(biāo)記該車輛，并輸出相應(yīng)的車輛參數(shù)予以預(yù)警。

表3多車輛荷載工況下車輛的超載信息