■徐绪绪，熊先波，王 振

■1.中国建筑科学研究院，北京 100013;2.遵义市交通勘察设计有限公司，贵州 563000;3.中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070

根据结构动力[1]～[2]学观点，结构刚度的变化或结构损伤，必然导致结构自振特性变化，通过桥梁结构自振频率的变化，可以分析桥梁结构性能，从而评价桥梁结构的工作状况。在工程实践中将实测自振频率与计算自振频率的比值作为一项评定标度，分析桥梁结构性能，评价桥梁结构技术状况，将实测自振频率与计算频率进行比较，如实测频率大于计算频率，可认为结构实际刚度大于理论刚度，反之则实际刚度偏小。

1 研究现状

为了规范公路桥梁承载能力检测评定工作，我国交通运输部发布并推行《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)[3]-以下简称规范。该规范根据桥梁检查与检测结果，采用引入分项检算系数修正极限状态表达式的方法进行承载能力评定，大大提高了桥梁承载能力评定的客观性和可操作性。上述规范根据实测自振频率与理论计算频率之间的比值来量化评定桥梁自振频率技术状况。但是，规范中有关自振频率评定标度方面的条文叙述比较模糊笼统，条文指出用实测自振频率与理论计算频率的比值进行量化，而具体采用第几阶频率，采用竖向、横向还是扭转频率并未进行详细解释。事实上，根据一些实测数据与理论数据的比值，我们发现不同阶次实测与理论计算频率之间的比值具有一定的离散型，甚至会出现按竖向一阶自振频率进行评定为1类标度，按照竖向二阶频率进行评定为2类标度的情况，在工程实践中极易导致误判。

2 工程实例

对一座连续梁桥采用有限元分析软件Midas civil进行结构分析求解计算自振频率，并现场采用脉动试验方法实测结构自振频率。

李家垭口中桥[4]为一座预应力混凝土连续梁桥。该桥全长100.00m，共一联桥。该桥跨径的具体布置为:3 ×30.00m=90.00m。主梁为预应力混凝土连续箱梁，采用C50混凝土浇筑，箱梁采用直腹式单箱单室截面，底板水平，两侧与中心位置处梁高均为1.70m，采用桥面铺装设置桥面横坡。箱梁顶板宽10.00m，底板宽5.60m，翼缘悬臂2.20m，顶板厚 0.25m，底板厚 0.20m，跨中标准截面腹板厚 0.50m，在支承处距实心段6m范围内，腹板厚度渐变增加至0.8m。全桥按照双向两车道设计，设计荷载等级为公路-Ⅱ级。

在桥面无任何交通荷载以及桥梁附近无其它振源的情况下，在桥梁测试截面安装拾振器测定桥梁由风荷载、地脉动等随机激励而引起的微幅振动响应，通过FFT分析识别结构自振频率。

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)表5.9.2桥梁自振频率评定标准:采用竖向1阶频率f1则评定标度为1，采用竖向2阶频率f2则评定标度为2，采用竖向3阶频率f3则评定标度为3。

另外对该桥进行静载试验评定桥梁技术状况。以设计正常使用荷载作为加载控制，按测试截面内力(弯矩)等效原则进行布载，并使测试截面的试验荷载效率满足检测规程的要求。

在试验荷载作用下，各测试截面的实测挠度小于计算值，挠度校验系数介于0.64～0.81之间，中跨、边跨测试截面最大实测挠度增量分别为3.96mm和3.90mm，小于计算值。各加载工况卸载后，梁体变形恢复良好，实测相对残余变形均小于检测规范的限值，最大实测相对残余变形为3.1%。为便于分析比较，将试验桥跨的主要挠度检测结果汇总列于表 3.2。

表3.2 挠度检测结果汇总表

静载试验检测结果表明，试验桥跨结构刚度技术状况良好，根据《公路桥梁荷载试验规程征求意见稿》[5]6.5.9条，结构自振频率比值与结构刚度的关系反算可得结构该项评定标度应为1。结合上述分析结果笔者认为采用一阶竖向自振频率评定该项标度可以更加客观合理的反映结构的技术状况。

3 结论

根据以上讨论，笔者认为:(1)对于简支梁、连续梁等简单桥型应采用竖向一阶频率实测值与计算值的比值评定该项标度。(2)对于其他桥梁结构体系，应深入研究，通过大量实测数据与理论数据进行对比验证，以确定采用第几阶频率评定该项标度。(3)通过深入研究可以使自振频率检测评定标度更为客观合理，可以验证规程条文的包容性，可以增强该项条文的可操作性，从而指导工程实践。

[1]宋一凡.公路桥梁动力学[M].北京:人民交通出版社，1999.

[2][美]R.克拉夫，J.彭津;王光远译.结构动力学(第二版)[M].北京:高等教育出版社，2006.

[3]公路桥梁承载能力检测评定规程(JTG/T J21-2011)[S].北京:人民交通出版社，2011.

[4]施尚伟.南川李家垭口中桥荷载试验检测报告[R].重庆:重庆交通大学建设工程质量检测站，2011.

[5]公路桥梁荷载试验规程(征求意见稿)[S].北京:人民交通出版社.