郭伟，刘泽华，杨志军

(贵州智恒工程勘察设计咨询有限公司，贵州 贵阳 550004)

石拱桥作为一种古老桥型，在山区得到了广泛的应用，造价低、受力性能好、美观，同时也是人类璀璨文明的见证者，所以大部分危旧石拱桥除考虑资金因素外，能加固的情况下则不宜拆除，这给该类桥梁检测或加固带来了很多困惑，因为石材与砂浆材料性能相差较大，两者结合后的本构关系如弹模等如何选择成为有限元模拟的关键，关系到评判实际桥梁受力理论数据的分析，如检测中理论荷载效应或加固中原结构实际抗力等。

为探索石拱桥组合材料的本构关系，检测中常用回弹法、钻芯法进行抗压强度测试，但都存在一定缺陷，如回弹法只能测试结构表面的抗压强度，不能反映结构内在缺陷，钻芯法会损伤结构、产生不可逆的破坏。国内外很多学者采用三维实体单元及静载试验等方式进行有限元模型修正，也有采用拾取桥梁动力特性的方法进行模型修正，并提出一些经验数值。有关研究表明：基于桥梁动力特性的有限元模型修正可匹配实际结构的受力响应。

鉴于此，拾取随机环境振动下的桥梁动力特性，是一种无损测试方法，可对三维实体有限元模型进行修正，在石拱桥的检测或加固中具有实际意义和理论价值。

1 理论背景

从1940年秋美国Tacoma吊桥因风激扭转颤振破坏后，国内外学者开展了大量桥梁结构振动方面的研究，特别是结构固有频率方面，因其反映了结构尺寸、类型和材料等固有动力特性，是一切动力问题的基础，计算方法有积分法、能量法、渐进法、等值梁法和有限元方法，上述方法除有限元法外，其余方法计算复杂，在工程结构中应用不便。……