[发明专利]一种基于特定车辆挠度监测的桥梁损伤评定及预警方法

权利要求书

1.一种基于特定车辆挠度监测的桥梁损伤评定及预警方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，桥梁下盖梁侧面安装激光传感器，梁底跨中处安装靶点，用于测试桥梁挠度，桥梁上方设置识别过往车辆的摄像头，挠度传感器和摄像头的信号均连接至控制室；

步骤2，利用摄像头获取过往车辆图像，采用图像识别技术标记通过桥梁的危化品车，并识别危化品车的车型，根据车型获取对应车型的满载车重，并通过挠度传感器获取每辆车通过时的挠度幅值；

步骤3，依据步骤2建立车重-挠度样本数据库，并利用数理统计方法剔除异常数据，拟合车重-挠度关系函数，通过归一化处理，得出基于车重-挠度关系的桥梁损伤评定指标；

步骤4，根据步骤3的损伤评定指标，根据损伤指标的趋势性变化，设置分级预警，进行桥梁损伤评定。

2.根据权利要求1所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定及预警方法，其特征在于：步骤1中，调节挠度传感器和摄像头的信号延迟，确保挠度传感器和摄像头信号在控制室同步显示。

3.根据权利要求1所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定及预警方法，其特征在于：步骤2中，利用图像识别技术，建立卷积神经网络算法模型；对图像预处理，统一尺寸；以人工与机器相结合的方式，对图像中危化品车辆进行标注；通过平移旋转、调整亮度、添加噪声方式，增加样本数据量，提高模型的鲁棒性和泛化能力；构建训练集和测试集，对模型进行大量训练和测试，达到良好的识别效果。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定及预警方法，其特征在于：步骤2中，危化品车辆根据交通部门相关规定，两轴车辆，其车货总重不得超过20吨的；三轴车辆，其车货总重不得超过30吨的；四轴车辆，其车货总重不得超过40吨的；五轴车辆，其车货总重不得超过50吨的；六轴及六轴以上车辆，其车货总重不得超过55吨的；通过图像识别算法识别出车轴数，从而得到危化品车的满载车重。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定及预警方法，其特征在于：步骤3中，剔除的异常数据包括危化品车明显空载的挠度幅值数据。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定及预警方法，其特征在于：步骤3中，摄像头识别出危化品车车型，并依据车型判断危化品车的车重，挠度传感器记录下当前车辆通过时的桥梁的挠度幅值，由大数定理可知，经过大数据统计下，危化品车的车重收敛于一个常数，故经过多次测试积累，可形成车重-挠度信息样本数据库。

7.根据权利要求6所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定及预警方法，其特征在于：利用最小二乘原理，拟合出车辆挠度A与车辆重量g的函数关系A＝f(g)，公式如下：

m：符合识别条件的危化品车计数；

δ：拟合数据与原始数据差值；

f(g_i)：第i辆危化品车的拟合目标函数值；

A_i：第i辆危化品车的挠度样本数据；

根据原始数据点的变化趋势确定f(g)的函数类型，根据最小二乘原则求得f(g)的最小二乘解：

建立Q＝A/f(g)＝1的归一化方程，计算一段时间内Q的期望E(Q)作为桥梁损伤评定指标。

8.根据权利要求7所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定及预警方法，其特征在于：步骤3中的车重-挠度样本数据库在按照设定时间周期滚动训练，在步骤4中，对通过的危化品车进行车型识别并判定满载车重，在设定的滚动周期内，以E(Q)的趋势性变化作为桥梁损伤评定的标准；随时间推移，当E(Q)的上行幅度在5％内时，判定桥梁为健康状态，当E(Q)的变化幅度超过5％，且小于10％时，判定桥梁为一级预警状态，当E(Q)的变化幅度超过10％时，判定桥梁为二级预警状态。

9.根据权利要求7所述的一种基于挠度监测的桥梁损伤评定及预警方法，其特征在于：还包括步骤5：对于包括危化品车在内的每一个重型车辆，识别其车轴数，监测并记录车辆在桥面通过时的挠度幅值数据，代入车重-挠度关系方程，并通过归一化方程计算Q值，Q＞1.1时，进行标记，并在通过桥梁后截停称重，进行超载治理。