斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)及方法，包括米尺、斜橋斜度水平角測(cè)量器、計(jì)算機(jī)和車輛布置控制裝置，車輛布置控制裝置包括右前豎直標(biāo)桿、右后豎直標(biāo)桿、左后豎直標(biāo)桿和左前豎直標(biāo)桿，以及前感應(yīng)繩、后感應(yīng)繩、右激光發(fā)射器、右激光接收器、左激光發(fā)射器、左激光接收器和車輛布置控制器；前感應(yīng)繩和后感應(yīng)繩均由麻繩、反光膠帶和壓力傳感器構(gòu)成。其方法包括步驟：一、參數(shù)測(cè)量及參數(shù)設(shè)置，二、計(jì)算加載車輛的布置位置坐標(biāo)，三、根據(jù)加載車輛的布置位置坐標(biāo)設(shè)置車輛布置控制裝置，四、通過車輛布置控制裝置對(duì)加載車輛進(jìn)行定位。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)斜橋荷載試驗(yàn)準(zhǔn)確、快速布車，提高了斜橋荷載試驗(yàn)的試驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠度。
【專利說明】斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于斜橋荷載試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和綜合國(guó)力持續(xù)增強(qiáng)，帶動(dòng)了我國(guó)高等級(jí)公路的全面、快速的發(fā)展。為了服從路線的平面布局和提高橋梁使用和安全性能，斜橋在構(gòu)造物的比重越來越大，因此，對(duì)斜橋的設(shè)計(jì)、檢測(cè)和評(píng)估具有重要的實(shí)用價(jià)值。
[0003]斜橋荷載試驗(yàn)是對(duì)斜橋結(jié)構(gòu)物進(jìn)行直接加載測(cè)試的一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作，用于了解斜橋的實(shí)際工作狀態(tài)，從而判斷斜橋結(jié)構(gòu)的安全承載能力及評(píng)估斜橋的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量。此外，通過對(duì)新建斜橋結(jié)構(gòu)的竣工荷載試驗(yàn)，則可為發(fā)展斜橋設(shè)計(jì)理論和提高施工工藝水平，不斷地積累技術(shù)數(shù)據(jù)并提供科學(xué)的依據(jù)。
[0004]目前，公路橋梁荷載試驗(yàn)主要是根據(jù)數(shù)值分析模型確定加載車輛的理論加載位置，然后利用米尺、直尺等工具在橋面劃定加載車輛加載位置，最終完成加載車輛的布置。但對(duì)于不同橋型，特別是對(duì)于斜橋，由于受斜橋斜度、橋面寬度等因素限制，導(dǎo)致荷載試驗(yàn)的實(shí)際車輛加載位置與理論車輛加載位置存在偏差，從而影響對(duì)判斷橋梁結(jié)構(gòu)的安全承載能力及評(píng)估橋梁的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量評(píng)估結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)新穎合理、實(shí)現(xiàn)方便、使用操作便捷、能夠?qū)崿F(xiàn)斜橋荷載試驗(yàn)準(zhǔn)確快速布車的斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:包括用于對(duì)加載車輛的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行測(cè)量的米尺，用于對(duì)斜橋斜度進(jìn)行測(cè)量的斜橋斜度水平角測(cè)量器，用于計(jì)算加載車輛的布置位置的計(jì)算機(jī)，以及用于對(duì)加載車輛的布置位置進(jìn)行控制的車輛布置控制裝置；所述車輛布置控制裝置包括分別布設(shè)在斜橋上加載車輛的布置位置右前方、右后方、左后方和左前方且構(gòu)成方框框架的右前豎直標(biāo)桿、右后豎直標(biāo)桿、左后豎直標(biāo)桿和左前豎直標(biāo)桿，以及順著加載車輛前軸的方向布設(shè)在斜橋上加載車輛前軸車輪布置位置處的前感應(yīng)繩和順著加載車輛后軸的方向布設(shè)在斜橋上加載車輛后軸車輪布置位置處的后感應(yīng)繩；所述右前豎直標(biāo)桿上安裝有右激光發(fā)射器，所述右后豎直標(biāo)桿上安裝有用于接收右激光發(fā)射器發(fā)射的激光信號(hào)的右激光接收器，所述左前豎直標(biāo)桿上安裝有左激光發(fā)射器，所述左后豎直標(biāo)桿上安裝有用于接收左激光發(fā)射器發(fā)射的激光信號(hào)的左激光接收器，所述右激光發(fā)射器、右激光接收器、左激光發(fā)射器和左激光接收器的安裝高度均小于加載車輛的高度；所述前感應(yīng)繩和后感應(yīng)繩均由麻繩和通過反光膠帶綁扎在麻繩上的兩個(gè)壓力傳感器構(gòu)成，兩個(gè)壓力傳感器的中心距與加載車輛的前軸左側(cè)車輪和前軸右側(cè)車輪的中心距，以及加載車輛的后軸左側(cè)車輪和后軸右側(cè)車輪的中心距相等；所述右前豎直標(biāo)桿或左前豎直標(biāo)桿上安裝有車輛布置控制盒，所述車輛布置控制盒內(nèi)設(shè)置有車輛布置控制器，所述車輛布置控制器包括微控制器模塊和與微控制器模塊相接且用于與計(jì)算機(jī)連接并通信的通信電路模塊，所述微控制器模塊的輸入端接有按鍵操作電路模塊以及用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和Α/D轉(zhuǎn)換處理的信號(hào)調(diào)理電路模塊，所述微控制器模塊的輸出端接有顯示電路模塊和語音提示電路模塊，所述按鍵操作電路模塊、顯示電路模塊和語音提示電路模塊均外露在所述車輛布置控制盒的外表面上，四個(gè)壓力傳感器的輸出端均與信號(hào)調(diào)理電路模塊的輸入端相接，右激光接收器的輸出端和左激光接收器的輸出端均與微控制器模塊的輸入端相接。
[0007]上述的斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:所述斜橋斜度水平角測(cè)量器由水平設(shè)置的第一測(cè)量桿、固定連接在第一測(cè)量桿頂部的半圓量角器和鉸接在第一測(cè)量桿上的第二測(cè)量桿組成。
[0008]上述的斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制器模塊為單片機(jī)。
[0009]上述的斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:所述通信電路模塊為USB通信電路模塊。
[0010]上述的斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示電路模塊為液晶
顯示屏。
[0011]本發(fā)明還提供了一種方法步驟簡(jiǎn)單，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)可操作性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)斜橋荷載試驗(yàn)準(zhǔn)確快速布車，有效提高荷載試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位方法，其特征在于該方法包括以下步驟:
[0012]步驟一、參數(shù)測(cè)量及參數(shù)設(shè)置，具體過程如下:
[0013]步驟101、采用米尺測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)加載車輛的長(zhǎng)度L和寬度d，并輸入計(jì)算機(jī)中的加載車輛位置計(jì)算模塊中；
[0014]步驟102、在斜橋伸縮縫的兩側(cè)采用所述斜度角度測(cè)試儀測(cè)量斜橋斜度α，并輸入計(jì)算機(jī)中的加載車輛位置計(jì)算模塊中；
[0015]步驟103、在計(jì)算機(jī)中的加載車輛位置計(jì)算模塊中，設(shè)置同一排的相鄰兩輛加載車輛的相鄰兩個(gè)車輪之間的距離s的值，設(shè)置前一排加載車輛的前軸右側(cè)車輪與后一排加載車輛的前軸右側(cè)車輪之間的距離Q的值，設(shè)置加載車輛的重量G的值，并設(shè)置加載車輛的前軸左側(cè)車輪的壓力值、加載車輛的前軸右側(cè)車輪的壓力值、加載車輛的后軸左側(cè)車輪的壓
力值和加載車輛的后軸右側(cè)車輪的壓力值與I的差值的閾值Λ ;
4
[0016]步驟二、分單輛加載車輛加載和斜橋長(zhǎng)度方向?yàn)镸排、寬度方向?yàn)槊颗臢輛加載車輛加載兩種情況計(jì)算加載車輛的布置位置坐標(biāo):
[0017]當(dāng)單輛加載車輛加載時(shí)，首先，所述計(jì)算機(jī)調(diào)用加載車輛位置計(jì)算模塊，以加載車輛的前軸右側(cè)車輪中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以斜橋長(zhǎng)度方向?yàn)閄軸，并以與斜橋長(zhǎng)度方向垂直的方向?yàn)閅軸，建立平面直角坐標(biāo)系；然后，所述計(jì)算機(jī)調(diào)用加載車輛位置計(jì)算模塊并根據(jù)公式:
【權(quán)利要求】
1.一種斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:包括用于對(duì)加載車輛(26)的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行測(cè)量的米尺，用于對(duì)斜橋(25)斜度進(jìn)行測(cè)量的斜橋斜度水平角測(cè)量器，用于計(jì)算加載車輛(26)的布置位置的計(jì)算機(jī)(21)，以及用于對(duì)加載車輛(26)的布置位置進(jìn)行控制的車輛布置控制裝置；所述車輛布置控制裝置包括分別布設(shè)在斜橋(25)上加載車輛(26)的布置位置右前方、右后方、左后方和左前方且構(gòu)成方框框架的右前豎直標(biāo)桿(I)、右后豎直標(biāo)桿(2)、左后豎直標(biāo)桿(3)和左前豎直標(biāo)桿(4)，以及順著加載車輛前軸的方向布設(shè)在斜橋(25)上加載車輛前軸車輪布置位置處的前感應(yīng)繩(5)和順著加載車輛后軸的方向布設(shè)在斜橋(25)上加載車輛后軸車輪布置位置處的后感應(yīng)繩(6);所述右前豎直標(biāo)桿(I)上安裝有右激光發(fā)射器(7)，所述右后豎直標(biāo)桿(2)上安裝有用于接收右激光發(fā)射器(7)發(fā)射的激光信號(hào)的右激光接收器(8)，所述左前豎直標(biāo)桿(4)上安裝有左激光發(fā)射器(9)，所述左后豎直標(biāo)桿(3)上安裝有用于接收左激光發(fā)射器(9)發(fā)射的激光信號(hào)的左激光接收器(10)，所述右激光發(fā)射器(7)、右激光接收器(8)、左激光發(fā)射器(9)和左激光接收器(10)的安裝高度均小于加載車輛(26)的高度；所述前感應(yīng)繩(5)和后感應(yīng)繩(6)均由麻繩(11)和通過反光膠帶(12)綁扎在麻繩(11)上的兩個(gè)壓力傳感器(13)構(gòu)成，兩個(gè)壓力傳感器(13)的中心距與加載車輛(26)的前軸左側(cè)車輪和前軸右側(cè)車輪的中心距，以及加載車輛(26)的后軸左側(cè)車輪和后軸右側(cè)車輪的中心距相等；所述右前豎直標(biāo)桿(I)或左前豎直標(biāo)桿(4)上安裝有車輛布置控制盒(14)，所述車輛布置控制盒(14)內(nèi)設(shè)置有車輛布置控制器，所述車輛布置控制器包括微控制器模塊(15)和與微控制器模塊(15)相接且用于與計(jì)算機(jī)(21)連接并通信的通信電路模塊(16)，所述微控制器模塊(15)的輸入端接有按鍵操作電路模塊(17)以及用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理的信號(hào)調(diào)理電路模塊(18)，所述微控制器模塊(15)的輸出端接有顯示電路模塊(19)和語音提示電路模塊(20)，所述按鍵操作電路模塊(17)、顯示電路模塊(19)和語音提示電路模塊(20)均外露在所述車輛布置控制盒(14)的外表面上，四個(gè)壓力傳感器(13)的輸出端均與信號(hào)調(diào)理電路模塊(18)的輸入端相接，右激光接收器(8)的輸出端和左激光接收器(10)的輸出端均與微控制器模塊(15)的輸入端相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:所述斜橋斜度水平角測(cè)量器由水平設(shè)置的第一測(cè)量桿(22)、固定連接在第一測(cè)量桿(22)頂部的半圓量角器(23)和鉸接在第一測(cè)量桿(22)上的第二測(cè)量桿(24)組成。
3.按照權(quán)利要求1所述的斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制器模塊(15)為單片機(jī)。
4.按照權(quán)利要求1所述的斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:所述通信電路模塊(16)為USB通信電路模塊。
5.按照權(quán)利要求1所述的斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛定位系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示電路模塊(19)為液晶顯示屏。
6.一種利用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)對(duì)斜橋荷載試驗(yàn)加載車輛進(jìn)行定位的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、參數(shù)測(cè)量及參數(shù)設(shè)置，具體過程如下: 步驟101、采用米尺測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)加載車輛(26)的長(zhǎng)度L和寬度d，并輸入計(jì)算機(jī)(21)中的加載車輛位置計(jì)算模塊中；步驟102、在斜橋伸縮縫的兩側(cè)采用所述斜度角度測(cè)試儀測(cè)量斜橋斜度α，并輸入計(jì)算機(jī)(21)中的加載車輛位置計(jì)算模塊中； 步驟103、在計(jì)算機(jī)(21)中的加載車輛位置計(jì)算模塊中，設(shè)置同一排的相鄰兩輛加載車輛(26)的相鄰兩個(gè)車輪之間的距離s的值，設(shè)置前一排加載車輛(26)的前軸右側(cè)車輪與后一排加載車輛(26)的前軸右側(cè)車輪之間的距離Q的值，設(shè)置加載車輛(26)的重量G的值，并設(shè)置加載車輛(26)的前軸左側(cè)車輪的壓力值、加載車輛(26)的前軸右側(cè)車輪的壓力值、加載車輛(26)的后軸左側(cè)車輪的壓力值和加載車輛(26)的后軸右側(cè)車輪的壓力值與I的差值的閾值Δ ；
4 步驟二、分單輛加載車輛(26)加載和斜橋(25)長(zhǎng)度方向?yàn)镸排、寬度方向?yàn)槊颗臢輛加載車輛(26)加載兩種情況計(jì)算加載車輛(26)的布置位置坐標(biāo): 當(dāng)單輛加載車輛(26)加載時(shí)，首先，所述計(jì)算機(jī)(21)調(diào)用加載車輛位置計(jì)算模塊，以加載車輛(26)的前軸右側(cè)車輪中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以斜橋(25)長(zhǎng)度方向?yàn)閄軸，并以與斜橋(25)長(zhǎng)度方向垂直的方向?yàn)閅軸，建立平面直角坐標(biāo)系；然后，所述計(jì)算機(jī)(21)調(diào)用加載車輛位置計(jì)算模塊并根據(jù)公式:
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:步驟402中微控制器模塊(15)還將其分析處理得到的加載車輛(26)的前軸左側(cè)車輪的壓力值Flte、加載車輛(26)的前軸右側(cè)車輪的壓力值F、加載車輛(26)的后軸左側(cè)車輪的壓力值和加載車輛(26)的后軸右偵_輪的壓力值FjgP以及接收到的右激光接收器⑶輸出的電平和左激光接收器(10)輸出的電平通過通信電路模塊(16)傳輸給計(jì)算機(jī)(21)，計(jì)算機(jī)(21)對(duì)其接收到的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)并顯不。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于:步驟103中所述s的取值為Im~.1.6m,步驟103中所述Q的取值為5m~10m，步驟103中所述G的取值為30t~40t，步驟.103中所述Λ的取值為O~2t。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK103925896SQ201410182696
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月2日
【發(fā)明者】周勇軍, 趙煜, 石雄偉, 袁卓亞, 韓智強(qiáng), 申林 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)