貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測(cè)中心有限責(zé)任公司 趙 劍

梁橋沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值擬合回歸分析

貴州省質(zhì)安交通工程監(jiān)控檢測(cè)中心有限責(zé)任公司 趙 劍

在移動(dòng)荷載作用下，橋梁的動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)撓度實(shí)測(cè)曲線包括了與撓度影響線、內(nèi)力影響線密切相關(guān)的豐富信息。通過(guò)對(duì)動(dòng)載試驗(yàn)實(shí)測(cè)影響線進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，可得到用于結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)的實(shí)測(cè)影響線，這種分析方法對(duì)于檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)實(shí)際承載力，評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)性態(tài)，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)計(jì)算理論，均具有現(xiàn)實(shí)的工程意義。

橋梁 沖擊系數(shù) 回歸分析 基頻

一、引言

沖擊系數(shù)是反映結(jié)構(gòu)動(dòng)力效應(yīng)的綜合指標(biāo)，它與橋梁結(jié)構(gòu)體系、自振特性、車速、橋面平整度、橋面線形、車輛特性等有關(guān)。影響車輛對(duì)橋梁沖擊作用的因素復(fù)雜，如車輛動(dòng)力的復(fù)雜性和參數(shù)的不確定性，橋面不平整的隨機(jī)性等。通過(guò)橋梁現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)，測(cè)定動(dòng)撓度、動(dòng)應(yīng)變、振動(dòng)加速度等參數(shù)，通過(guò)對(duì)動(dòng)撓度、動(dòng)應(yīng)變信號(hào)的分析計(jì)算得到結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)，它是衡量橋梁動(dòng)力性能的一項(xiàng)整體指標(biāo)，而根據(jù)動(dòng)應(yīng)變信號(hào)計(jì)算得到的應(yīng)變?cè)龃笙禂?shù)是一項(xiàng)局部指標(biāo)，相關(guān)研究表明，對(duì)于梁式橋等橋型沖擊系數(shù)與應(yīng)變?cè)龃笙禂?shù)具有較好一致性。筆者在收集大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)梁式橋沖擊系數(shù)的影響進(jìn)行了多因素綜合分析，并對(duì)其中一些影響因素進(jìn)行了量化分析。

二、沖擊系數(shù)測(cè)試結(jié)果

本節(jié)通過(guò)搜集大量梁式橋?qū)崪y(cè)沖擊系數(shù)樣本（如表1），并分普通鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋，預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋三種樣本進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，對(duì)其差異成因進(jìn)行分析，探討車橋-耦合振動(dòng)的規(guī)律。

表 1 實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

三、沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值擬合回歸分析

由表1中的梁式橋?qū)崪y(cè)基頻和實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)規(guī)律，用ORIGIN數(shù)學(xué)工具，對(duì)簡(jiǎn)支梁橋、連續(xù)梁橋分類進(jìn)行擬合分析，相關(guān)結(jié)果見(jiàn)圖1～圖3，相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式為：

簡(jiǎn)支梁橋：μ=0.368-0.107ln(f+2.249)；連續(xù)梁橋：μ=0.323-0.112ln(f+1.471)；基于梁式橋全體樣本：μ=0.234-0.046ln(f+1.220)

圖1 簡(jiǎn)支梁橋沖擊系數(shù)回歸分析

圖2 連續(xù)梁橋沖擊系數(shù)回歸分析

圖3 梁式橋總體樣板沖擊系數(shù)回歸分析

四、結(jié)論

89規(guī)范沖擊系數(shù)取值僅與跨徑有關(guān)，采用線性插值計(jì)算得到，而04規(guī)范取值以主體結(jié)構(gòu)基頻為單一參數(shù)計(jì)算得到，兩種規(guī)范的取值均隨結(jié)構(gòu)跨徑增大而單調(diào)遞減。由本文前述相關(guān)分析可知，梁式橋隨跨徑增大，實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)總體呈增大趨勢(shì)，并在連續(xù)梁橋統(tǒng)計(jì)樣本中表現(xiàn)更加明顯，這種現(xiàn)象實(shí)際上與加拿大安省等的沖擊放大譜規(guī)范是相符的，本文的統(tǒng)計(jì)樣本揭示了隨結(jié)構(gòu)自振頻率降低，沖擊系數(shù)由小到大、在頻率耦合區(qū)間（2.5~3.5Hz）沖擊明顯放大的規(guī)律，只是受樣本（常規(guī)梁式橋，13~50m跨徑，基頻一般在2.5Hz以上）特性所限，本文統(tǒng)計(jì)結(jié)果尚未能揭示沖擊放大譜完整的分布規(guī)律。

規(guī)范具有宏觀性和指導(dǎo)性，需要適用眾多橋型，因此就具體某種橋型，其沖擊系數(shù)的取值不夠合理是正常的，同時(shí)深入進(jìn)行沖擊系數(shù)影響因素分析，揭示不同橋型沖擊系數(shù)的分布規(guī)律，仍然是科技工作者還需不斷努力的工作之一。

[1] 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.JTJ021-89.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京.人民交通出版社.1989.12.

[2] 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.JTGD60-2004.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京.人民交通出版社.2004.9.

[3] 章關(guān)永．橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)[M]．人民交通出版社.2002.1.

[4] 諶潤(rùn)水,胡釗芳.公路橋梁荷載試驗(yàn)[M].北京:人民交通出版社,2003.