公路桥梁论文发表结构动载试验方法分析

　　摘要：随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高，我国的市政建设取得了较大程度上的进步，为我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高做出重要贡献。公路桥梁建设是市政建设中的重要组成部分，而在公路桥梁的建设当中，往往需要进行一定程度的结构动载试验，本文就针对公路桥梁结构动载试验方法进行研究与分析。

　　关键词：公路桥梁结构,动载试验,动力特性

　　1.动载试验

　　一般情况下，如果按照试验方法对桥梁结构的动载试验进行一定程度的分类，则可以将其分为三种类型，分别是脉动试验、行车试验以及跳车试验。三种类型动载试验的具体情况见表1：

　　而从整体上来看，动载试验的实施过程主要包含三个步骤，这三个步骤分别是试验前准备、试验数据采集和试验数据分析整理，下面我们对这三个步骤进行一定程度上的阐述。

　　1.1 步骤一：试验前的准备

　　其实，实验前的准备工作主要有两项，分别是测试仪器的合理选择以及测试点的精确布置。一般情况下，在选择测试仪器时，需要对其精密程度、性能稳定性以及抗干扰能力等因素进行综合考虑，并进行一定程度的对比分析，选择合理且具有一定针对性的测试仪器。而在布置测试点的过程中，需要对待检测桥梁结构的受力特性进行一定程度上的结合，然后在此基础之上进行合理而精确的布置。就拿连续桥梁为例，应该选择桥梁中的一个联试验，同时，在该联中至少选择一个边跨及一个中跨布置测试点。

　　1.2 步骤二：试验数据的采集

　　在正式试验之前，已经在桥梁的不同部位设置了相应的传感器，这些传感器的主要作用是对桥梁结构的位移或者加速度信号进行有效的采集，通过对带屏蔽的导线或者无线传输模式进行有效的利用，然后对相应的信号进行一定程度上的传输，并最终输入到数据采集分析系统，妥善储存。需要注意的是，在脉动试验的过程中，需要对数据采集的时间进行有效的保证，充裕，一般情况下，保证在三分钟以上为宜。因为，如果没有足够的采集时间，就不能对桥梁结构的自振过程进行准确。真实的反映，最终造成测定数据与实际数据存在较大程度上的差异。

　　1.3 步骤三：试验数据的分析与整理

　　当完成步骤二之后，就需要对所采集到的数据进行相应的分析与整理，分析过程主要由分析软件来完成，对分析软件进行有效的利用，对存储的信号进行一定程度的处理，优化选择出其中有效的信号进行分析，并在此基础之上获得桥梁结构的固有频率、冲击系数和阻尼比等动力参数的实测值。一般情况下，动载试验数据主要包含了两个内容，分别是时域分析以及频域分析。在时域分析中，桥梁结构的冲击系数和阻尼比 都可以直接在相应的时程曲线上得出。由冲击系数和阻尼比的定义有：

　　在上述式子当中，u主要指的是冲击系数，而fdmax与fdmin分别值得是实测结构最大动挠度以及最小动挠度;D主要指的是阻尼比;Ai与Ai+1则指的是相邻的两个波的振幅值。

　　因此，只需要对时程曲线上的实测最大动挠度以及最小动挠度进行一定程度上的研究，并由此获得桥梁结构的冲击系数;;通过在时程曲线上选择有明显衰减趋势的相邻两个波的振 幅值，就可以得到桥梁结构的阻尼比。

　　频域分析时将时域数据经快速傅里叶变换 (FFT )后得到幅值谱，该谱反映了频域中各谐波分量的单峰幅值。因此，通过频域分析可以得到桥梁结构的振动频率。

　　2.桥梁结构动力特性评价

　　2.1 频率

　　通过比较桥梁结构频率的实测值和理论值的大小来评价桥梁结构动力特性。一般定性地认为：若实测频率大于理论频率， 说明桥梁结构的实际刚度较大， 反之则说明桥梁结构的实际刚度偏小，桥梁可能存在局部开裂或其他病害。对于理论频率可以通过对待检测桥梁进行有限元分析计算得出。

　　《公路桥梁承载能力检测规程》(审批稿)中提出了定量的评定方法，即用桥梁结构的实测自振频率与理论计算频率的比值大小来评定桥梁结构的技术状况，还提供了针对中小跨径桥梁上部结构竖向振动固有频率的经验计算公式：

　　尽管结构振动频率与结构刚度成正比，但是桥梁结构的技术状况还与桥梁的外观破损程度、实际承载能力等因素有关。因此，《公路桥梁承载能力检测规程》 (审批稿)提出的上述方法对于评价桥梁结构的技术状况不太准确 ， 但对于评价桥梁结构的动力特性还是具有重要参考意义。

　　2.2 冲击系数

　　冲击系数间接地反应了桥梁的动力性能 ，实测冲击系数大则说 明桥梁的动力性能较差。实测冲击系数的大小与桥面平整度、车辆的行驶速度有关。桥面平整度差会导致汽车颠簸，从而使得桥梁的实测冲击系数变大。此外，实测冲击系数会随着车辆行驶速度的增加而增大，当车速增加到一定速度时，实测冲击系数会达到最大，当车速超过此速度后，实测冲击系数会有所减小。《公路桥涵设计通用规范》提供了桥梁结构冲击系数的理论计算方法。但新旧规范所列出的方法有所不同。旧规范是根据桥梁的跨径或荷载长度来确定的，而新规范是通过桥梁结构的基频来计算的。具体计算时应依据桥梁设计时所采用的规范来确定。通过比较冲击系数的实测值和规范值的大小来评价桥梁结构的动力性能。一般地，若冲击系数实测值小于规范值时，桥梁结构的动力性能较好。

　　2.3 阻尼比

　　阻尼比的大小反应了桥梁结构耗散外部能量输入的能力。阻尼比越大，桥梁结构耗散外部能量输入的能力越大，振动衰减的越快。过大的阻尼比可能是由于桥梁结构存在较严重的病害所造成的。阻尼比的理论模拟计算复杂，目前尚难准确地计算得出。但是通过大量动载试验数据统计可知：对于整体结构技术状况较好及以上的中小跨径桥梁的实测阻尼比一般在3.0%一 6.0%范围内。

　　3.结束语

　　动载试验是解决桥梁结构振动问题的重要手段 之一。动载试验可以测定出桥梁结构的固有频率、冲击系数和阻尼比等动力特性参数。本文主要针对公路桥梁结构动载试验方法进行研究与分析。首先，从试验前准备、试验数据采集和试验数据分析整理三个步骤对动载试验操作步骤进行了一定程度上的介绍，然后在此基础之上分析了桥梁结构动力特性评价，分别从频率、冲击系数、阻尼比三个方面进行分析。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。

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