动力快速评估梁式桥承载力方法综述
摘要：本文在对现行桥梁评定的荷载试验动测法法初步介绍的基础上，总结了近年来关于动力评估桥梁承载力的研究成果，为将来动测法的研究提供了宝贵的思路。
关键词：桥梁 承载能力评定 动力评估
　　
1.引言
在桥梁承载力评定中，工程实际中以静载实验法最为常用，动力评估法最为快速。静力法评估力学概念明确，评定结果准确，重现性较好，但耗资巨大，持续时间长，必须封闭交通，造成较大的社会经济损失和社会不良效应，为全国桥梁普查工作带来困难，动力法评估简便可靠，不影响正常交通，但计算复杂，评定参数敏感性高，容易受外界环境的干扰，导致评定结果不准确。但是动力检测仍是将来研究发展的方向。
2.荷载试验方法
荷载试验又分为静载试验和动载试验。桥梁静荷载试验和动荷载试验是目前国内外桥梁承载能力评价中使用最多的一种方法。桥梁静荷载试验是评价承载力的一种直观的方法。在对桥梁结构进行外观调查和粗略评定后，施加试验性荷载，同时量测结构控制截面的位移、裂缝、应变(应力)和约束力等结构性能参数，以便了解桥梁在正常使用荷载作用下实际工作状态和受力性能，以便检验桥梁的结构刚度、抗裂性、强度和稳定性，为评定试验桥梁的现有承载能力提供科学依据。桥梁动荷载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动，然后测定其固有频率、阻尼比，振型、动力冲击系数、行车响应等参量，从而判断桥梁结构的整体刚度、行车性能。由于某些关键技术尚未解决及缺乏大量试验数据支持，用动载试验数据评价承载能力尚未达到实用阶段。目前，国内桥梁荷载试验评定的主要依据为《公路桥梁承载能力检测评定规程》和《大跨径混凝土桥梁的试验方法》。根据校验系数η值，查规范中表格，然后利用桥梁结构承载力公式即可计算结构的极限承载力。
3.快速动态检测评估承载力研究
3.1 动态法基本构思
动态法测定桥梁的承载能力是近十年来提出的新的研究课题。
该方法基于对桥梁动力学（模态）特性变化的跟踪分析，来实现结构承载力测定，其基本构思为：结构的动态和静态特性均为结构工作性能的表现，静态特性是动态特性的一种特例，静包含在动中。由于计算机，高精度测试仪器，分析仪器和普及和应用，人们可以比较精确的测试盒分析结构的动态性能。因而期望用比较简单的动态测试方法代替静态试验，进而通过静动对比关系，找出静动态之间的内在联系，达到以动代静的目的。
3.2动力快速检测研究经历阶段
根据目前国内外桥梁工程界在本领域的研究情况，研究大致进入如下阶段：
①《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中对动载试验的目的，分类，资料整理等作了较详细的规定和要求，并对动力试验的结果，如动力系数，最大动应力，最大动挠度，最低自振频率，最大振幅等的评定与分析做出了明确的关系和指标。
②《公路桥梁承载能力检测评定规程》中对动载试验未给出明确的表达，但有这样一段文字说明：“动载试验的目的是测试汽车荷载对桥梁的动力作用，因此可采用接近于标准汽车荷载的汽车进行试验，仅仅采用动力法鉴定桥梁承载能力目前还没有成熟的经验，因此本文没有列入。”
③西安公路研究所通过对30座简支梁桥的测试和分析，发现实测的结构基频与理论计算很接近，因而希望通过基频的测试来求得结构的动刚度；重庆公路研究所通过室内试验和现场测试研究，提出了以车辆荷载与动挠度的关系来建立结构承载力的模式。
④长安大学通过定义动静刚度比值，并建立与结构损伤之间的关系，从而实现对钢筋混凝土梁承载力的动力试验法评估。
以上四点说明国内外公路桥梁界已开始重视利用动态法对结构的测试和研究，并努力进入到实用。
3.3 rc梁桥承载力的振动测试评估方法
首先利用四片钢筋混凝土简支t梁开展静力和模态测试实验,静载的测试内容包括各控制断面的挠度值和应变值，动力测试的项目包括前三阶自振频率，阻尼比和振型。拟根据实验成果应用非线性回归方法,得到不同配筋率下表征t梁刚度比和频率比关系的曲线族方程,建立钢筋混凝土单梁结构动力特性与承载力之间的关系。
接下来基于实测基频和裂缝特征将整桥的动力特性分解为单梁的动力特性,应用钢筋混凝土单梁模型试验研究成果,对rc梁桥结构性能进行评估。基于实测基频和裂缝特征可将整桥的动力特性分解为单梁的动力特性, 进而应用钢筋混凝土单梁模型试验研究成果, 得到单梁静刚度的预测值eis, 并引入一个能够反映结构当前有效配筋率的参数μnom。它是一个反映结构当前平均工作性能的参数, 考虑了钢筋锈蚀、设计或施工变异等各种因素的影响。由三个条件μmin≤μ≤μmax,fmax≤[f],δmax≤[δ]分别对应着强度控制弯矩mu，最不利截面的变形控制弯矩mf，裂缝控制弯矩mδ。综上所述通过4种指标μnom,mu,mf,mδ对钢筋混凝土梁桥结构性能进行动力评估。
该方法的动力法评估模型为:结构基频和裂缝特征→刚度→名义配筋率→单梁抗弯能力。通过对某座实际rc梁桥的动力法评定得到了单梁的变形控制弯矩、裂缝控制弯矩、强度控制弯矩,评定结果与静载试验结果一致。可见,以实测基频和裂缝特征可预测出rc简支梁桥的实际承载力,精度满足实际应用要求。
3.4 桥梁现场环境振动试验结合有限元分析评定承载力
首先建立结构的初始有限元模型，并进行自由振动分析得到未受损桥梁的大致动力学特征。现场实桥在环境激励下的动载试验，用多种参数识别方法如sdofi法，pp法等对结动力学参数进行识别，得到桥梁结构实际的动力特性。利用动载测试信息进行结构有限元模型的动力修正,以修正后的有限元模型为基础，进行恒载，活载及其组合下，地震作用下的桥梁计算和分析，从而实现既有桥梁结构承载力和抗震性能评估。
4.结论
动力评估具有简便，可靠，技术先进，不影响正常交通等特点，但计算分析过程复杂，动力参数的敏感性过大，导致结果不准确。动力评估方法是今后桥梁承载力评估的主要研究方向。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准 jtgt_j21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程[s] 北京：人民交通出版社 2011
[2]周敉、贺拴海、袁万成 rc梁桥承载力的振动测试评估方法[j] 交通运输工程学报 2006
[3]王凌波、胡大琳拟静态挠度法评定梁式桥承载力的探讨[j] 长安大学学报（自然版） 2009
[4]宋一凡、崔军、赵小星、贺拴海钢筋混凝土t梁桥裂缝特征参数与结构评估实验研究[j] 交通运输工程学报 2001