梁橋沖擊系數實測值擬合回歸分析

貴州省質安交通工程監控檢測中心有限責任公司 趙 劍

梁橋沖擊系數實測值擬合回歸分析

貴州省質安交通工程監控檢測中心有限責任公司 趙 劍

在移動荷載作用下，橋梁的動應變、動撓度實測曲線包括了與撓度影響線、內力影響線密切相關的豐富信息。通過對動載試驗實測影響線進行必要的數據處理，可得到用于結構性能評價的實測影響線，這種分析方法對于檢驗結構實際承載力，評價結構性態，驗證結構計算理論，均具有現實的工程意義。

橋梁 沖擊系數 回歸分析 基頻

一、引言

沖擊系數是反映結構動力效應的綜合指標，它與橋梁結構體系、自振特性、車速、橋面平整度、橋面線形、車輛特性等有關。影響車輛對橋梁沖擊作用的因素復雜，如車輛動力的復雜性和參數的不確定性，橋面不平整的隨機性等。通過橋梁現場動力響應試驗，測定動撓度、動應變、振動加速度等參數，通過對動撓度、動應變信號的分析計算得到結構沖擊系數，它是衡量橋梁動力性能的一項整體指標，而根據動應變信號計算得到的應變增大系數是一項局部指標，相關研究表明，對于梁式橋等橋型沖擊系數與應變增大系數具有較好一致性。筆者在收集大量實測數據的基礎上，對梁式橋沖擊系數的影響進行了多因素綜合分析，并對其中一些影響因素進行了量化分析。

二、沖擊系數測試結果

本節通過搜集大量梁式橋實測沖擊系數樣本（如表1），并分普通鋼筋混凝土簡支梁橋，預應力混凝土簡支梁橋和預應力混凝土連續梁橋三種樣本進行分類統計，對其差異成因進行分析，探討車橋-耦合振動的規律。

表 1 實測沖擊系數統計表

三、沖擊系數實測值擬合回歸分析

由表1中的梁式橋實測基頻和實測沖擊系數規律，用ORIGIN數學工具，對簡支梁橋、連續梁橋分類進行擬合分析，相關結果見圖1～圖3，相應的經驗公式為：

簡支梁橋：μ=0.368-0.107ln(f+2.249)；連續梁橋：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 簡支梁橋沖擊系數回歸分析

圖2 連續梁橋沖擊系數回歸分析

圖3 梁式橋總體樣板沖擊系數回歸分析

四、結論

89規范沖擊系數取值僅與跨徑有關，采用線性插值計算得到，而04規范取值以主體結構基頻為單一參數計算得到，兩種規范的取值均隨結構跨徑增大而單調遞減。由本文前述相關分析可知，梁式橋隨跨徑增大，實測沖擊系數總體呈增大趨勢，并在連續梁橋統計樣本中表現更加明顯，這種現象實際上與加拿大安省等的沖擊放大譜規范是相符的，本文的統計樣本揭示了隨結構自振頻率降低，沖擊系數由小到大、在頻率耦合區間（2.5~3.5Hz）沖擊明顯放大的規律，只是受樣本（常規梁式橋，13~50m跨徑，基頻一般在2.5Hz以上）特性所限，本文統計結果尚未能揭示沖擊放大譜完整的分布規律。

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

[1] 中交公路規劃設計院.JTJ021-89.公路橋涵設計通用規范[S].北京.人民交通出版社.1989.12.

[2] 中交公路規劃設計院.JTGD60-2004.公路橋涵設計通用規范[S].北京.人民交通出版社.2004.9.

[3] 章關永．橋梁結構試驗[M]．人民交通出版社.2002.1.

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