摘要：隨著經濟的迅速發展以及科學技術水平的不斷提高，我國的市政建設取得了較大程度上的進步，為我國國民經濟的發展以及人民生活水平的提高做出重要貢獻。公路橋梁建設是市政建設中的重要組成部分，而在公路橋梁的建設當中，往往需要進行一定程度的結構動載試驗，本文就針對公路橋梁結構動載試驗方法進行研究與分析。

　　關鍵詞：公路橋梁結構,動載試驗,動力特性

　　1.動載試驗

　　一般情況下，如果按照試驗方法對橋梁結構的動載試驗進行一定程度的分類，則可以將其分為三種類型，分別是脈動試驗、行車試驗以及跳車試驗。三種類型動載試驗的具體情況見表1：

　　而從整體上來看，動載試驗的實施過程主要包含三個步驟，這三個步驟分別是試驗前準備、試驗數據采集和試驗數據分析整理，下面我們對這三個步驟進行一定程度上的闡述。

　　1.1 步驟一：試驗前的準備

　　其實，實驗前的準備工作主要有兩項，分別是測試儀器的合理選擇以及測試點的精確布置。一般情況下，在選擇測試儀器時，需要對其精密程度、性能穩定性以及抗干擾能力等因素進行綜合考慮，并進行一定程度的對比分析，選擇合理且具有一定針對性的測試儀器。而在布置測試點的過程中，需要對待檢測橋梁結構的受力特性進行一定程度上的結合，然后在此基礎之上進行合理而精確的布置。就拿連續橋梁為例，應該選擇橋梁中的一個聯試驗，同時，在該聯中至少選擇一個邊跨及一個中跨布置測試點。

　　1.2 步驟二：試驗數據的采集

　　在正式試驗之前，已經在橋梁的不同部位設置了相應的傳感器，這些傳感器的主要作用是對橋梁結構的位移或者加速度信號進行有效的采集，通過對帶屏蔽的導線或者無線傳輸模式進行有效的利用，然后對相應的信號進行一定程度上的傳輸，并最終輸入到數據采集分析系統，妥善儲存。需要注意的是，在脈動試驗的過程中，需要對數據采集的時間進行有效的保證，充裕，一般情況下，保證在三分鐘以上為宜。因為，如果沒有足夠的采集時間，就不能對橋梁結構的自振過程進行準確。真實的反映，最終造成測定數據與實際數據存在較大程度上的差異。

　　1.3 步驟三：試驗數據的分析與整理

　　當完成步驟二之后，就需要對所采集到的數據進行相應的分析與整理，分析過程主要由分析軟件來完成，對分析軟件進行有效的利用，對存儲的信號進行一定程度的處理，優化選擇出其中有效的信號進行分析，并在此基礎之上獲得橋梁結構的固有頻率、沖擊系數和阻尼比等動力參數的實測值。一般情況下，動載試驗數據主要包含了兩個內容，分別是時域分析以及頻域分析。在時域分析中，橋梁結構的沖擊系數和阻尼比 都可以直接在相應的時程曲線上得出。由沖擊系數和阻尼比的定義有：

　　在上述式子當中，u主要指的是沖擊系數，而fdmax與fdmin分別值得是實測結構最大動撓度以及最小動撓度;D主要指的是阻尼比;Ai與Ai+1則指的是相鄰的兩個波的振幅值。

　　因此，只需要對時程曲線上的實測最大動撓度以及最小動撓度進行一定程度上的研究，并由此獲得橋梁結構的沖擊系數;;通過在時程曲線上選擇有明顯衰減趨勢的相鄰兩個波的振 幅值，就可以得到橋梁結構的阻尼比。

　　頻域分析時將時域數據經快速傅里葉變換 (FFT )后得到幅值譜，該譜反映了頻域中各諧波分量的單峰幅值。因此，通過頻域分析可以得到橋梁結構的振動頻率。

　　2.橋梁結構動力特性評價

　　2.1 頻率

　　通過比較橋梁結構頻率的實測值和理論值的大小來評價橋梁結構動力特性。一般定性地認為：若實測頻率大于理論頻率， 說明橋梁結構的實際剛度較大， 反之則說明橋梁結構的實際剛度偏小，橋梁可能存在局部開裂或其他病害。對于理論頻率可以通過對待檢測橋梁進行有限元分析計算得出。

　　《公路橋梁承載能力檢測規程》(審批稿)中提出了定量的評定方法，即用橋梁結構的實測自振頻率與理論計算頻率的比值大小來評定橋梁結構的技術狀況，還提供了針對中小跨徑橋梁上部結構豎向振動固有頻率的經驗計算公式：

　　盡管結構振動頻率與結構剛度成正比，但是橋梁結構的技術狀況還與橋梁的外觀破損程度、實際承載能力等因素有關。因此，《公路橋梁承載能力檢測規程》 (審批稿)提出的上述方法對于評價橋梁結構的技術狀況不太準確 ， 但對于評價橋梁結構的動力特性還是具有重要參考意義。

　　2.2 沖擊系數

　　沖擊系數間接地反應了橋梁的動力性能 ，實測沖擊系數大則說 明橋梁的動力性能較差。實測沖擊系數的大小與橋面平整度、車輛的行駛速度有關。橋面平整度差會導致汽車顛簸，從而使得橋梁的實測沖擊系數變大。此外，實測沖擊系數會隨著車輛行駛速度的增加而增大，當車速增加到一定速度時，實測沖擊系數會達到最大，當車速超過此速度后，實測沖擊系數會有所減小。《公路橋涵設計通用規范》提供了橋梁結構沖擊系數的理論計算方法。但新舊規范所列出的方法有所不同。舊規范是根據橋梁的跨徑或荷載長度來確定的，而新規范是通過橋梁結構的基頻來計算的。具體計算時應依據橋梁設計時所采用的規范來確定。通過比較沖擊系數的實測值和規范值的大小來評價橋梁結構的動力性能。一般地，若沖擊系數實測值小于規范值時，橋梁結構的動力性能較好。

　　2.3 阻尼比

　　阻尼比的大小反應了橋梁結構耗散外部能量輸入的能力。阻尼比越大，橋梁結構耗散外部能量輸入的能力越大，振動衰減的越快。過大的阻尼比可能是由于橋梁結構存在較嚴重的病害所造成的。阻尼比的理論模擬計算復雜，目前尚難準確地計算得出。但是通過大量動載試驗數據統計可知：對于整體結構技術狀況較好及以上的中小跨徑橋梁的實測阻尼比一般在3.0%一 6.0%范圍內。

　　3.結束語

　　動載試驗是解決橋梁結構振動問題的重要手段 之一。動載試驗可以測定出橋梁結構的固有頻率、沖擊系數和阻尼比等動力特性參數。本文主要針對公路橋梁結構動載試驗方法進行研究與分析。首先，從試驗前準備、試驗數據采集和試驗數據分析整理三個步驟對動載試驗操作步驟進行了一定程度上的介紹，然后在此基礎之上分析了橋梁結構動力特性評價，分別從頻率、沖擊系數、阻尼比三個方面進行分析。希望我們的研究能夠給讀者提供參考并帶來幫助。

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