橋梁結(jié)構(gòu)成橋動(dòng)載試驗(yàn)主要測(cè)試內(nèi)容包括兩個(gè)方面：橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。橋梁自振特性測(cè)試主要測(cè)試分析橋梁結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型和阻尼比等模態(tài)參數(shù)，而橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)測(cè)試主要是測(cè)試分析車輛荷載行車、制動(dòng)等條件下橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)、動(dòng)撓度、振動(dòng)幅值、動(dòng)應(yīng)變、速度、振動(dòng)加速度等參數(shù)。

橋梁自振特性測(cè)試

橋梁結(jié)構(gòu)自振特性是結(jié)構(gòu)本身所固有的動(dòng)態(tài)參數(shù)，包括自振頻率、阻尼比、振型等一些基本參數(shù)。這些參數(shù)是由結(jié)構(gòu)體系、質(zhì)量分布、結(jié)構(gòu)剛度、結(jié)構(gòu)連接邊界條件等因素決定，與外荷載輸入無關(guān)。橋梁結(jié)構(gòu)自振特性試驗(yàn)的激振方法主要包括自由振動(dòng)法、共振法和環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)激振法等。

（1）自由振動(dòng)法

自由振動(dòng)法是使橋梁產(chǎn)生有阻尼的自由衰減振動(dòng)，記錄到的振動(dòng)圖形為橋梁的衰減振動(dòng)曲線。一般常用突然加載和突然卸載兩種方法。

突然加載法就是在被測(cè)結(jié)構(gòu)上急速施加一個(gè)沖擊作用力。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，采用試驗(yàn)車輛的后輪從三角墊塊上突然下落對(duì)橋梁產(chǎn)生沖擊作用，激起橋梁的豎向振動(dòng)，簡(jiǎn)稱跳車試驗(yàn)；當(dāng)測(cè)試某一構(gòu)件(如拉索)的振動(dòng)時(shí)，常采用橡皮錘敲擊的方法產(chǎn)生沖擊作用。

突然卸載法是指在結(jié)構(gòu)上預(yù)先施加一個(gè)荷載作用，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)初位移，然后突然卸去荷載，利用結(jié)構(gòu)的彈性使其產(chǎn)生自由振動(dòng)。為卸落荷載，可通過自動(dòng)脫鉤裝置或剪斷繩索等方法，有時(shí)也專門設(shè)計(jì)斷裂裝置，即當(dāng)預(yù)施加力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，在繩索中間的斷裂裝置便突然斷裂，由此激發(fā)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。

行車試驗(yàn)的余振也可以用于橋梁自振特性測(cè)試，類似于突然卸載的方法。行車試驗(yàn)時(shí)車輛在橋梁上行駛時(shí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生受迫振動(dòng)，車輛駛離橋面后橋梁上無外荷載作用,強(qiáng)迫振動(dòng)即變成自由振動(dòng)。這種方法對(duì)結(jié)構(gòu)剛度和阻尼較小的橋梁效果較好，但有時(shí)不能所需要的振型。為提高信噪比，獲取盡可能大的余振信號(hào)，可采用不同的車速進(jìn)行多次試驗(yàn)，或在橋跨特征截面設(shè)置弓形障礙物進(jìn)行激振（有障礙行車激振)，見圖1。

圖1 弓形障礙物斷面尺寸示意圖（單位：cm）

（2）強(qiáng)迫振動(dòng)法（共振法）

強(qiáng)迫振動(dòng)法是利用專門的激振裝置（如慣性式機(jī)械離心激振器），對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)施加激振力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，借助于共振來確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。對(duì)于既有橋梁結(jié)構(gòu)，常常采用試驗(yàn)車輛以不同的行駛速度通過橋梁，使橋梁產(chǎn)生不同程度的強(qiáng)迫振動(dòng)，簡(jiǎn)稱“跑車試驗(yàn)”。

（3）環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)激振法（脈動(dòng)法）

環(huán)境隨機(jī)激振法(脈動(dòng)法)，是指在橋面無任何交通荷載以及橋址附近無規(guī)則振源的情況下，通過測(cè)定橋梁由風(fēng)荷載、地脈動(dòng)、水流等隨機(jī)激勵(lì)引起的微幅振動(dòng)來識(shí)別結(jié)構(gòu)自振特性參數(shù)的方法。該方法需對(duì)采集的長(zhǎng)樣本信號(hào)進(jìn)行能量平均，以便消除隨機(jī)因素的影響。對(duì)懸索橋、斜拉橋等自振頻率較低的橋型，為保證頻率分辨率和提高信噪比，采集時(shí)間一般不小于30min。對(duì)小跨徑橋梁，采集時(shí)間可以酌情減少。環(huán)境激振法更適合大跨柔性橋梁。

橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試

對(duì)于原型橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試，一般采用與實(shí)際運(yùn)營(yíng)車輛相近的一輛加載車輛或多輛加載車輛進(jìn)行激勵(lì)。橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試激勵(lì)方法有：無障礙行車試驗(yàn)、有障礙行車試驗(yàn)和制動(dòng)試驗(yàn)等。

（1）無障礙行車試驗(yàn)

橋面無障礙行車試驗(yàn)的車速根據(jù)設(shè)計(jì)車速、路幅寬度、橋面線形、路況等因素綜合考慮，采用測(cè)速儀或由實(shí)測(cè)時(shí)程信號(hào)在特征部位的起訖時(shí)間確定實(shí)際車速。無障礙行車試驗(yàn)車速宜在5~ 80km/h范圍內(nèi)取多個(gè)大致均勻分布的車速進(jìn)行行車試驗(yàn)。車速在橋聯(lián)(孔）上宜保持恒定，每個(gè)車速工況應(yīng)進(jìn)行2~3次重復(fù)試驗(yàn)。

（2）有障礙行車試驗(yàn)

為測(cè)試橋梁在行車試驗(yàn)時(shí)車輛對(duì)橋梁的沖擊或動(dòng)力放大效應(yīng)，通常設(shè)置如圖的弓形障礙物模擬橋面坑洼進(jìn)行行車試驗(yàn)，車速宜取5~20km/h，障礙物宜布置在結(jié)構(gòu)沖擊效應(yīng)顯著部位。由于沖擊系數(shù)是與橋面平整度、車—橋耦合振動(dòng)等相關(guān)的隨機(jī)變量，單次試驗(yàn)的隨機(jī)性較大，影響評(píng)價(jià)的客觀性，因此對(duì)于有障礙行車試驗(yàn)每個(gè)車速工況通常進(jìn)行2~3次重復(fù)試驗(yàn)。

（3）制動(dòng)試驗(yàn)

為模擬橋梁在正常行車狀態(tài)車輛在橋上剎車對(duì)橋梁動(dòng)力性能的影響，通常采用制動(dòng)試驗(yàn)工況來進(jìn)行測(cè)試。制動(dòng)試驗(yàn)的車速宜取30 ~50km/h，制動(dòng)部位應(yīng)為動(dòng)態(tài)效應(yīng)較大的位置，對(duì)漂浮體系橋梁，應(yīng)測(cè)試主梁縱向位移等項(xiàng)目。

對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的測(cè)試，宜首先選擇無障礙行車試驗(yàn)，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇有障礙行車試驗(yàn)和制動(dòng)試驗(yàn)。

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