[实用新型]汽车车速车载测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种汽车车速车载测量装置。特别是一种基于压电智能材料的公路车辆车速车载测量装置。

背景技术

大型桥梁是一个国家的经济命脉，它们的巨大投资及在国民经济中的重要作用使得大跨度桥梁的安全性、耐久性和正常使用功能越来越受到重视，桥梁健康监测的研究和开发应用也因此成为了当前世界范围的研究热点。桥梁健康监测主要通过测量、分析和比较结构的激励信号与反应信号来判定桥梁结构的安全状态。一般的来说，在较短的时间内汽车荷载(轴重和位置)是桥梁结构的主要激励，所以对汽车荷载的监测是桥梁健康监测的主要内容。目前常用的汽车荷载监测技术有地秤，但是地秤有着自身不可克服的缺点，如价格昂贵、破坏路面面积大、不能测量汽车车速等。为了给桥梁健康监测提供完整的荷载激励信息，给出任意时刻桥梁结构上的汽车荷载的数量、大小和位置，因此，发展测量精度高、构造简单、价格低廉、功能完善的汽车车速车载测量装置对桥梁监测与管理具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有方便简单、价格低廉、功能完善的公路桥梁汽车车速车载测量装置。

本实用新型的目的是这样实现的；

一种汽车车速车载测量装置，包括：桥梁主梁和设置在桥梁主梁上的铺装层，所述的铺装层内设有数个车载测量装置，所述的测量装置由U型底座、传力横梁和水泥基压电传感器组成；所述的U型底座将传力横梁和桥面铺装层隔离，所述的水泥基压电传感器设置在U型底座和传力横梁之间。

前述的水泥基压电传感器由水泥和压电材料组成，其中水泥材料和压电材料的连通维数为二，水泥基压电传感器间通过外接电路并联后再与放大器和采集设备连接。

前述的U型底座固定安装在桥梁主梁的顶面，且U型底梁的高度与铺装层厚度相同，长度为单车道宽度。

前述的传力横梁为矩形钢管混凝土结构；传力横梁的外轮廓宽度与U型底座内轮廓宽度相等，且传力横梁的上顶面同桥面(或路基)铺装层等高，长度与车道宽度相同；传力横梁与U型底座连接，并对水泥基压电传感器进行预压。

本实用新型是由两个固定在桥面(或路基)铺装层内的车载测量装置、外接放大电路及采集系统组成。每个荷载测量装置包括通过固定螺栓安装在桥梁主梁顶面的U型底座、通过安装螺栓固定在U型底座内的传力横梁和布置在U型底座和传力横梁之间的水泥基压电传感器。

本实用新型还可以包含这样一些结构特征：

安装螺栓将传力横梁和U型底座连接在一起，并对水泥基压电传感器一定的预压力，以保证多个水泥基压电传感器能够协同工作。

两个车载测量装置以固定的间距平行布置于铺装层中，通过测量同一汽车荷载通过两车载测量装置的时间来计算该汽车荷载的车速。

本实用新型一种汽车车速车载测量装置，与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：

本实用新型将水泥基压电传感器置于传力横梁下，利用水泥基压电传感器测量传力横梁各支点的反力，进而间接获得作用于传力横梁上的汽车荷载的轴重。汽车荷载通过传力横梁分配到各个水泥基压电感器支座上，在竖向汽车荷载始终等于各支座受力的总和，通过外接电路将压电传感器的电压总和来计算作用在传力横梁上的汽车荷载轴重。通过同一汽车荷载通过两个固定距离的传力横梁的反应时间来计算出汽车荷载经过桥梁结构的速度，给出每一汽车荷载的上桥、下桥的时间，进而推断出每一时刻桥梁结构上的汽车荷载数量、大小(包括汽车冲击效应)及其位置，为桥梁结构健康监测提供必要和完整的荷载信息。根据控制截面的影响线可以得到任意时刻该控制截面的应力(变形)的理论值，在与该时刻的实测值进行比较后，进而判断桥梁结构的工作状况。汽车车速车载传感器装置同地称相比具有耐久性好、造价低、实施简单、维护方便、破坏路面面积少等优点。

附图说明

图1是本实用新型原理示意图；

图2是A大样图；

图3是B-B断面图；

图4是某斜拉索桥安装本装置后的示意图；

图5是C大样图。

具体实施方案

本实用新型的产品可以采用这样的方法来制作：首先，根据桥梁的结构形式和荷载监测的需求，通过力学分析，设计好汽车车速车载传感器装置各部件的尺寸。安装在桥梁结构上前，需要在实验室对本产品进行动力标定，给出监测仪器的系统参数、测量精度等，编制与之对应的监测软件。现场安装、调试后，启用汽车荷载监测软件。

以下结合本实用新型以某一具体桥梁为对象，进一步描述本实用新型的实施步骤。