斜桥荷载试验加载车辆定位系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种斜桥荷载试验加载车辆定位系统及方法，包括米尺、斜桥斜度水平角测量器、计算机和车辆布置控制装置，车辆布置控制装置包括右前竖直标杆、右后竖直标杆、左后竖直标杆和左前竖直标杆，以及前感应绳、后感应绳、右激光发射器、右激光接收器、左激光发射器、左激光接收器和车辆布置控制器；前感应绳和后感应绳均由麻绳、反光胶带和压力传感器构成。其方法包括步骤：一、参数测量及参数设置，二、计算加载车辆的布置位置坐标，三、根据加载车辆的布置位置坐标设置车辆布置控制装置，四、通过车辆布置控制装置对加载车辆进行定位。本发明能够实现斜桥荷载试验准确、快速布车，提高了斜桥荷载试验的试验效率和实验数据的可靠度。
【专利说明】斜桥荷载试验加载车辆定位系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于斜桥荷载试验【技术领域】，具体涉及一种斜桥荷载试验加载车辆定位系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济持续发展和综合国力持续增强，带动了我国高等级公路的全面、快速的发展。为了服从路线的平面布局和提高桥梁使用和安全性能，斜桥在构造物的比重越来越大，因此，对斜桥的设计、检测和评估具有重要的实用价值。
[0003]斜桥荷载试验是对斜桥结构物进行直接加载测试的一项科学实验工作，用于了解斜桥的实际工作状态，从而判断斜桥结构的安全承载能力及评估斜桥的运营质量。此外，通过对新建斜桥结构的竣工荷载试验，则可为发展斜桥设计理论和提高施工工艺水平，不断地积累技术数据并提供科学的依据。
[0004]目前，公路桥梁荷载试验主要是根据数值分析模型确定加载车辆的理论加载位置，然后利用米尺、直尺等工具在桥面划定加载车辆加载位置，最终完成加载车辆的布置。但对于不同桥型，特别是对于斜桥，由于受斜桥斜度、桥面宽度等因素限制，导致荷载试验的实际车辆加载位置与理论车辆加载位置存在偏差，从而影响对判断桥梁结构的安全承载能力及评估桥梁的运营质量评估结果。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便、使用操作便捷、能够实现斜桥荷载试验准确快速布车的斜桥荷载试验加载车辆定位系统。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种斜桥荷载试验加载车辆定位系统，其特征在于:包括用于对加载车辆的长度和宽度进行测量的米尺，用于对斜桥斜度进行测量的斜桥斜度水平角测量器，用于计算加载车辆的布置位置的计算机，以及用于对加载车辆的布置位置进行控制的车辆布置控制装置；所述车辆布置控制装置包括分别布设在斜桥上加载车辆的布置位置右前方、右后方、左后方和左前方且构成方框框架的右前竖直标杆、右后竖直标杆、左后竖直标杆和左前竖直标杆，以及顺着加载车辆前轴的方向布设在斜桥上加载车辆前轴车轮布置位置处的前感应绳和顺着加载车辆后轴的方向布设在斜桥上加载车辆后轴车轮布置位置处的后感应绳；所述右前竖直标杆上安装有右激光发射器，所述右后竖直标杆上安装有用于接收右激光发射器发射的激光信号的右激光接收器，所述左前竖直标杆上安装有左激光发射器，所述左后竖直标杆上安装有用于接收左激光发射器发射的激光信号的左激光接收器，所述右激光发射器、右激光接收器、左激光发射器和左激光接收器的安装高度均小于加载车辆的高度；所述前感应绳和后感应绳均由麻绳和通过反光胶带绑扎在麻绳上的两个压力传感器构成，两个压力传感器的中心距与加载车辆的前轴左侧车轮和前轴右侧车轮的中心距，以及加载车辆的后轴左侧车轮和后轴右侧车轮的中心距相等；所述右前竖直标杆或左前竖直标杆上安装有车辆布置控制盒，所述车辆布置控制盒内设置有车辆布置控制器，所述车辆布置控制器包括微控制器模块和与微控制器模块相接且用于与计算机连接并通信的通信电路模块，所述微控制器模块的输入端接有按键操作电路模块以及用于对信号进行放大、滤波和Α/D转换处理的信号调理电路模块，所述微控制器模块的输出端接有显示电路模块和语音提示电路模块，所述按键操作电路模块、显示电路模块和语音提示电路模块均外露在所述车辆布置控制盒的外表面上，四个压力传感器的输出端均与信号调理电路模块的输入端相接，右激光接收器的输出端和左激光接收器的输出端均与微控制器模块的输入端相接。
[0007]上述的斜桥荷载试验加载车辆定位系统，其特征在于:所述斜桥斜度水平角测量器由水平设置的第一测量杆、固定连接在第一测量杆顶部的半圆量角器和铰接在第一测量杆上的第二测量杆组成。
[0008]上述的斜桥荷载试验加载车辆定位系统，其特征在于:所述微控制器模块为单片机。
[0009]上述的斜桥荷载试验加载车辆定位系统，其特征在于:所述通信电路模块为USB通信电路模块。
[0010]上述的斜桥荷载试验加载车辆定位系统，其特征在于:所述显示电路模块为液晶
显示屏。
[0011]本发明还提供了一种方法步骤简单，试验现场可操作性强，能够实现斜桥荷载试验准确快速布车，有效提高荷载试验测量数据的准确性的斜桥荷载试验加载车辆定位方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
[0012]步骤一、参数测量及参数设置，具体过程如下:
[0013]步骤101、采用米尺测量现场加载车辆的长度L和宽度d，并输入计算机中的加载车辆位置计算模块中；
[0014]步骤102、在斜桥伸缩缝的两侧采用所述斜度角度测试仪测量斜桥斜度α，并输入计算机中的加载车辆位置计算模块中；
[0015]步骤103、在计算机中的加载车辆位置计算模块中，设置同一排的相邻两辆加载车辆的相邻两个车轮之间的距离s的值，设置前一排加载车辆的前轴右侧车轮与后一排加载车辆的前轴右侧车轮之间的距离Q的值，设置加载车辆的重量G的值，并设置加载车辆的前轴左侧车轮的压力值、加载车辆的前轴右侧车轮的压力值、加载车辆的后轴左侧车轮的压
力值和加载车辆的后轴右侧车轮的压力值与I的差值的阈值Λ ;
4
[0016]步骤二、分单辆加载车辆加载和斜桥长度方向为M排、宽度方向为每排N辆加载车辆加载两种情况计算加载车辆的布置位置坐标:
[0017]当单辆加载车辆加载时，首先，所述计算机调用加载车辆位置计算模块，以加载车辆的前轴右侧车轮中心为坐标原点，以斜桥长度方向为X轴，并以与斜桥长度方向垂直的方向为Y轴，建立平面直角坐标系；然后，所述计算机调用加载车辆位置计算模块并根据公式:
【权利要求】
1.一种斜桥荷载试验加载车辆定位系统，其特征在于:包括用于对加载车辆(26)的长度和宽度进行测量的米尺，用于对斜桥(25)斜度进行测量的斜桥斜度水平角测量器，用于计算加载车辆(26)的布置位置的计算机(21)，以及用于对加载车辆(26)的布置位置进行控制的车辆布置控制装置；所述车辆布置控制装置包括分别布设在斜桥(25)上加载车辆(26)的布置位置右前方、右后方、左后方和左前方且构成方框框架的右前竖直标杆(I)、右后竖直标杆(2)、左后竖直标杆(3)和左前竖直标杆(4)，以及顺着加载车辆前轴的方向布设在斜桥(25)上加载车辆前轴车轮布置位置处的前感应绳(5)和顺着加载车辆后轴的方向布设在斜桥(25)上加载车辆后轴车轮布置位置处的后感应绳(6);所述右前竖直标杆(I)上安装有右激光发射器(7)，所述右后竖直标杆(2)上安装有用于接收右激光发射器(7)发射的激光信号的右激光接收器(8)，所述左前竖直标杆(4)上安装有左激光发射器(9)，所述左后竖直标杆(3)上安装有用于接收左激光发射器(9)发射的激光信号的左激光接收器(10)，所述右激光发射器(7)、右激光接收器(8)、左激光发射器(9)和左激光接收器(10)的安装高度均小于加载车辆(26)的高度；所述前感应绳(5)和后感应绳(6)均由麻绳(11)和通过反光胶带(12)绑扎在麻绳(11)上的两个压力传感器(13)构成，两个压力传感器(13)的中心距与加载车辆(26)的前轴左侧车轮和前轴右侧车轮的中心距，以及加载车辆(26)的后轴左侧车轮和后轴右侧车轮的中心距相等；所述右前竖直标杆(I)或左前竖直标杆(4)上安装有车辆布置控制盒(14)，所述车辆布置控制盒(14)内设置有车辆布置控制器，所述车辆布置控制器包括微控制器模块(15)和与微控制器模块(15)相接且用于与计算机(21)连接并通信的通信电路模块(16)，所述微控制器模块(15)的输入端接有按键操作电路模块(17)以及用于对信号进行放大、滤波和A/D转换处理的信号调理电路模块(18)，所述微控制器模块(15)的输出端接有显示电路模块(19)和语音提示电路模块(20)，所述按键操作电路模块(17)、显示电路模块(19)和语音提示电路模块(20)均外露在所述车辆布置控制盒(14)的外表面上，四个压力传感器(13)的输出端均与信号调理电路模块(18)的输入端相接，右激光接收器(8)的输出端和左激光接收器(10)的输出端均与微控制器模块(15)的输入端相接。
2.按照权利要求1所述的斜桥荷载试验加载车辆定位系统，其特征在于:所述斜桥斜度水平角测量器由水平设置的第一测量杆(22)、固定连接在第一测量杆(22)顶部的半圆量角器(23)和铰接在第一测量杆(22)上的第二测量杆(24)组成。
3.按照权利要求1所述的斜桥荷载试验加载车辆定位系统，其特征在于:所述微控制器模块(15)为单片机。
4.按照权利要求1所述的斜桥荷载试验加载车辆定位系统，其特征在于:所述通信电路模块(16)为USB通信电路模块。
5.按照权利要求1所述的斜桥荷载试验加载车辆定位系统，其特征在于:所述显示电路模块(19)为液晶显示屏。
6.一种利用如权利要求1所述系统对斜桥荷载试验加载车辆进行定位的方法，其特征在于该方法包括以下步骤: 步骤一、参数测量及参数设置，具体过程如下: 步骤101、采用米尺测量现场加载车辆(26)的长度L和宽度d，并输入计算机(21)中的加载车辆位置计算模块中；步骤102、在斜桥伸缩缝的两侧采用所述斜度角度测试仪测量斜桥斜度α，并输入计算机(21)中的加载车辆位置计算模块中； 步骤103、在计算机(21)中的加载车辆位置计算模块中，设置同一排的相邻两辆加载车辆(26)的相邻两个车轮之间的距离s的值，设置前一排加载车辆(26)的前轴右侧车轮与后一排加载车辆(26)的前轴右侧车轮之间的距离Q的值，设置加载车辆(26)的重量G的值，并设置加载车辆(26)的前轴左侧车轮的压力值、加载车辆(26)的前轴右侧车轮的压力值、加载车辆(26)的后轴左侧车轮的压力值和加载车辆(26)的后轴右侧车轮的压力值与I的差值的阈值Δ ；
4 步骤二、分单辆加载车辆(26)加载和斜桥(25)长度方向为M排、宽度方向为每排N辆加载车辆(26)加载两种情况计算加载车辆(26)的布置位置坐标: 当单辆加载车辆(26)加载时，首先，所述计算机(21)调用加载车辆位置计算模块，以加载车辆(26)的前轴右侧车轮中心为坐标原点，以斜桥(25)长度方向为X轴，并以与斜桥(25)长度方向垂直的方向为Y轴，建立平面直角坐标系；然后，所述计算机(21)调用加载车辆位置计算模块并根据公式:
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于:步骤402中微控制器模块(15)还将其分析处理得到的加载车辆(26)的前轴左侧车轮的压力值Flte、加载车辆(26)的前轴右侧车轮的压力值F、加载车辆(26)的后轴左侧车轮的压力值和加载车辆(26)的后轴右侦_轮的压力值FjgP以及接收到的右激光接收器⑶输出的电平和左激光接收器(10)输出的电平通过通信电路模块(16)传输给计算机(21)，计算机(21)对其接收到的信号进行存储并显不。
8.按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于:步骤103中所述s的取值为Im~.1.6m,步骤103中所述Q的取值为5m~10m，步骤103中所述G的取值为30t~40t，步骤.103中所述Λ的取值为O~2t。
【文档编号】G01M99/00GK103925896SQ201410182696
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年5月2日 优先权日:2014年5月2日
【发明者】周勇军, 赵煜, 石雄伟, 袁卓亚, 韩智强, 申林 申请人:长安大学