基于動態(tài)位移監(jiān)測的超重車輛監(jiān)測方法驗證

王敬煒

（廣州市道路養(yǎng)護中心， 廣東 廣州 510000）

1 背景

超載車輛日益成為危害橋梁安全的主要因素，各類事故屢見報端。掌握過橋車輛的狀況并探明其對橋梁結(jié)構(gòu)的實際影響，可幫助公路橋梁養(yǎng)護管理部門準確評估橋梁安全風險，制定科學合理的養(yǎng)護方案。識別重車過橋有兩直接和間接兩種方法：直接法是通過承重系統(tǒng)直接測量過橋車輛的重量，間接法是通過測量橋梁結(jié)構(gòu)在車輛荷載作用下響應(yīng)，識別超出正常范圍的響應(yīng)值。

2 稱重系統(tǒng)（直接法）的不足

當前各地均希望通過建設(shè)稱重系統(tǒng)，掌握通過橋梁的車輛情況。不停車稱重系統(tǒng)可通過對軸重的快速準確稱量，從而計算整車重量，能適應(yīng)較高的行車速度范圍，且高端設(shè)備能保持優(yōu)于2%的計重準確度。但對于橋梁結(jié)構(gòu)來說，應(yīng)用稱重系統(tǒng)進行超載車輛監(jiān)測，存在以下局限性：

（1）造價高昂。不停車稱重設(shè)備是多種設(shè)備的集成，一套完成的不停車稱重設(shè)備造價可達150萬元以上，高昂的成本限制了稱重系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模和推廣速度，當前。

（2）實施復(fù)雜。不停車稱重系統(tǒng)在空間上分布范圍大，且主要部件稱重傳感器需開挖路面進行安裝，對交通影響較大。

（3）脫離結(jié)構(gòu)：超限檢測針對的是車輛實施的，并不能探求超限車輛對橋梁結(jié)構(gòu)的實際影響，而橋梁實際承載能力稟賦不同，部分橋梁承載車輛荷載的潛力較大，同時未超載的載重車輛也會對某些橋梁造成安全威脅。

3 間接法識別車輛過橋的優(yōu)劣比較

重車過橋時，可連續(xù)動態(tài)測量（采樣頻率10Hz以上）的結(jié)構(gòu)響應(yīng)特征有：振動、應(yīng)變、撓度，其中撓度是最晚實現(xiàn)連續(xù)動態(tài)監(jiān)測的特征。由橋梁結(jié)構(gòu)剛度矩陣（式1）可知，在剛度不變的情況下，橋梁撓度大小與荷載大小成正相關(guān)，可“整體性”反應(yīng)橋梁狀況。

其中：j5i0abt0b表示位移矩陣，｛K｝-1表示剛度矩陣，｛F｝表示各種各種荷載效應(yīng)的集合。

表1 識別車輛過橋間接法比較

4 試點

在某經(jīng)常有重車通行的40m跨簡支T梁跨中安裝動態(tài)位移監(jiān)測設(shè)備。利用Midas-civil建立有限元分析模型，模擬添加30t車輛重量，T梁最大下?lián)狭繛?.89cm。設(shè)置位移一級預(yù)警值為1.50cm，二級預(yù)警值為2.50cm。

在2019奶奶12月21日10:01分，系統(tǒng)受到預(yù)警通知，位移最大值2.57cm，超過二級預(yù)警值，且有兩個相鄰波峰。查看監(jiān)控圖像可見，該時段有重車連續(xù)通過，與系統(tǒng)采集得到的兩個位移峰值相呼應(yīng)，驗證了系統(tǒng)的有效性。

圖1 位移預(yù)警曲線

圖2 預(yù)警時橋面車輛通行情況

5 結(jié)論

（1）本文通過比較振動、應(yīng)變、撓度的動態(tài)監(jiān)測方法，提出了利用動態(tài)撓度監(jiān)測超載車輛過橋的方法。

（2）通過在某40m簡支T梁橋上的試點應(yīng)用，驗證了此方法的有效性。

（3）后續(xù)通過已知重量車輛過橋試驗，可進一步提升此方法的可靠度。