[发明专利]基于图像检测的桥面荷载估算方法

权利要求书

1.一种基于图像检测的桥面荷载估算方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.在桥梁跨中沿桥梁的纵向设置一排检测标记点和两排辅助标记点，其中，相邻两排标记点平行且相邻两排标记点之间等距，且检测标记点位于两排辅助标记点之间；

S2.在垂直于桥面的方向上设置采集标记点位置变化的相机；

S3.由相机采集检测标记点和辅助标记点在桥面荷载下的位置变化图像；

S4.基于位置变化图像确定检测标记点处的跨中挠度；

S5.基于跨中挠度计算桥面荷载；

步骤S4中，根据如下方法确定跨中挠度ω：

S41.通过相机采集标记点处两次采集桥梁图像信息，构建坐标系，以桥梁长度方向为X轴，桥梁的宽度方向为Y轴，垂直于桥面方向为Z轴，记录相机在Z轴上点H的坐标，并采集相机安装时的初始倾角θ，并确定初始倾角θ下相机拍摄方向延伸到X轴上的交点D；

S42.确定点H到点D的直线，确定第一排辅助标记点所在直线与X轴的交点A，过点A作点H到点D的直线垂线并记录垂足点E，在两次拍照所采集的图像中分别计算点A到E的距离l_ac和l'_ac；

S43.确定检测标记点所在直线与X轴的交点B，并相机未发生偏转且桥面施加载荷后交点B在图像中的位置变为B”，确定点H与点B”的确定直线的方程：

或者：

S44.当相机发生俯仰偏转且桥面被施加载荷时交点B在图像中的位置变为B'，并确定点H与点B'所在直线的方程：

其中，△θ为直线HB”与X轴之间的夹角和直线HB'与X轴之间的夹角的差值；当△θ0时，直线HB'的直线方程为(1)式，当△θ0时，HB'的直线方程为(2)式；

S45.构建跨中挠度模型ω：

其中，当△θ0时，相机倾角变小，跨中挠度通过(3)式进行计算；当△θ0时，相机倾角变大，当B”相对于B位置下沉时，则跨中挠度ω计算公式为(3)式，当B”相对于B位置上浮时，则跨中挠度ω计算公式为(4)式；a为第一排辅助标记点所在直线与X轴交点到原点的距离，b为交点B到原点的距离，c为第二排辅助标记点所在直线与X轴交点到原点的距离，h为相机距离原点的高度；过点B做直线HD的垂线，垂线与直线HB”的交点为F，d为BF的长度。

2.根据权利要求1所述基于图像检测的桥面荷载估算方法，其特征在于：步骤S42中，通过如下方法计算l_ac和l'_ac：

其中，l'_ac的计算公式与l_ac相同。

3.根据权利要求2所述基于图像检测的桥面荷载估算方法，其特征在于：步骤S5中，桥面荷载f通过如下方法计算：

其中，f为桥面荷载，EI为桥梁弯曲刚度，L为桥跨长度；s为荷载点到桥跨两端支点的两个距离中较近的距离，q为桥梁在纵向方向的每米自重。