成果名称:基于光纤传感技术的公路桥梁荷载谱研究技术领域:桥隧工程体现形式:新技术项目名称:基于光纤传感技术的公路桥梁荷载谱研究完成单位:广东华路交通科技有限公司项目负责人:王强项目成员:王强,刘仰韶,张文忠,陈少幸,许肇峰,任伟新,罗晓光研究开始时间:2008-01-01研究结束时间:2010-12-31联系人:王强联系邮箱:wq2351@163.com验收时间:2012-07-20鉴定时间:2012-03-14基于光纤传感技术的公路桥梁荷载谱研究发布人：王强发布时间：2012-07-18浏览次数：47知识产权声明：项目研究成果是本团队独立进行研究工作所取得的成果，研究成果归完成单位所有，如发现本项目研究成果被恶意抄袭，本项目团队将进行法律追究。1.任务来源“基于光纤传感技术的公路桥梁荷载谱研究”课题于2007年获得广东省交通厅的科研课题立项，项目编号为2007－23。2.应用领域和技术原理本项目应用于：路桥工程中需要对汽车进行称重调查的工作、治超检查站、交通荷载长期观测调查等。技术原理：本项目以汽车荷载调查为立足点和出发点，首先以无限长板理论为基础，以光纤传感器的应用技术为根本，研发了基于光纤传感器的动态称重系统，经标定后实测得广东省公路上的实际交通荷载的状况；对实测结果经统计分析，参照规范中对汽车荷载的确定原则，在车辆总重、车辆轴重等的概率分布曲线上，按一定的分位值确定得，进而得到广东省的汽车荷载参数等。3.性能指标符合或优于ASTME1318标准中固定系统的称重精度要求：(1)单轴荷载的误差为±15％；(2)车辆总重的误差为±10％；(3)单轮最大载荷150kN。4.成果关键技术介绍本课题的研究，按照合同书的要求，及时制定合理可行的研究方案及其技术路线，完成了以下工作：1、以弯板式动态称重系统的原理为基础，通过结构选型、计算分析等的论证，研制出汽车动态称重系统的弹性载体结构；2、利用光纤传感器为动态称重系统的基本测试手段，经过软件设计、疲劳性能试验、静动态性能试验等的整体性能研究，研制得动态称重系统；3、经过现场标定和与商用动态称重系统的实测对比，验证了所研发称重系统的精度；4、根据现场实测得汽车荷载状况，提出了基于实测结果的汽车荷载参数，并结合实桥计算，分析得到实际桥上的汽车荷载效应情况。5.与国内外同类技术比较根据本课题研究过程中，对所研制的动态称重系统进行的现场标定结果表明：系统对车辆单轴轴重和整车重量的称量精度达到10％，达到了美国ASTM标准委员会认定的E1318标准中“固定式，用于交通数据采集”的Ⅰ类称重系统的测试精度要求。同时，系统的测试结果与国内商用TDX压电式称重系统对比，二者实测结果的总体分布是相等的，表明所研制的动态称重系统能达到实际应用的需要。6.成果的创造性、先进性动态称重系统从初次出现至今，在国外的研究已有近六十年的研发历史，但投入实际应用乃至产生行业标准等则不到三十年。国内对其研究起步较晚，具有自主知识产权的更少，至今只有二十年的研发和应用历史。光纤传感技术在动态称重系统中的应用，在国内虽然有一定的研究，但基本上都停留在实验室内的起步阶段。本课题所做的研究，将传统的弯板式动态称重系统与优良的光纤传感技术进行开创性结合，走出实验室迈向实际工程测试中，所研发的动态称重系统具有一定的先进性和较为切实的实际应用价值。7.作用意义由于目前的公路设计荷载标准与实际公路上的汽车荷载状况较大差异，尤其是在经济和交通高度发达的广东省，这与现行设计规范制定的基础不足有关，给桥梁的运营带来安全隐患。广东的经济和交通运输的快速发展呼吁着对车辆荷载标准的更深入研究。本课题旨在实测的基础上提出更为符合广东省实际的公路桥梁车辆荷载参数，是对我国现行设计标准的一个有益补充，对于提高桥梁的设计和综合服务水平，降低桥梁的维护次数和维护成本，尤其是减少桥梁的早期病害、减少桥梁垮塌等恶性事故，保障交通运输的高效畅通和舒适性，具有较好的直接经济效益和社会效益。8.推广应用前景与措施本项目所研究的光纤传感技术的动态称重系统，可以产业化应用于：(1)公路汽车荷载的长期调查；(2)桥梁健康监测中的荷载输入调查；(3)公路超限超载检查站的汽车荷载衡量装置;(4)计重收费系统的动态称重系统等。同时，所提出的基于实测而分析得的荷载模式可用于新建公路桥梁的设计或既有桥梁加固设计中。对实测公路桥梁荷载谱的研究，可推广应用于广东省各公路的荷载调查上，这对于了解桥梁的荷载历史和桥梁病害分析十分有利，并对桥梁的各种研究具有十分有益的帮助。更为重要的是，这种基于实测车辆荷载参数反映了各路段上车辆的构成以及荷载的概率分布情况，用于桥梁进行维修加固设计时，可避免加固设计的盲目性。此外，基于光纤传感技术的动态称重系统在道路桥梁交通荷载状况研究、桥梁健康监测、公路