【摘要】根据某预应力混凝土简支梁桥的动载试验，分析桥面平整度和行车速度对桥梁结构冲击系数的影响。结果表明：桥梁的冲击系数随桥面平整度的降低而增大，但并非随行车速度的增大而增大。
【关键词】冲击系数 桥面平整度 行车速度
0 引言
车辆以一定的速度驶过桥梁，会造成桥梁结构的竖向强迫振动，由于振动惯性力的存在，就会产生动力增大效应。根据静力学原理，这种增大效应通过将车辆荷载与移动的车辆驶过桥梁结构时对桥梁结构产生的空间竖向动力效应的增大系数乘积来反映。在公路桥梁设计规范中，这个增大系数用冲击系数 表示。它与车-桥频率耦合、结构形式、桥梁跨度、桥面平整度、行车速度、桥梁结构阻尼比等因素有关。
其中桥面平整度是决定实测冲击系数大小的重要因素。理论上说：当移动车辆荷载作用于桥梁结构时，路面的凸凹会导致行驶车辆振动加剧，车辆的振动反作用于桥梁结构，致使桥梁结构的振动也加剧，形成车―桥相互作用的放大系统[1]。当车辆自身的振动频率与桥梁结构振动的主导频率相近时，还会形成车―桥耦合振动，致使冲击振动效应进一步扩大。而车辆在桥梁上的行驶速度对冲击系数测试结果的影响是多方面的。因为当车速较大时，车辆自身的振动加剧，致使激励力也随之增大。但车辆与桥梁之间的接触时间会相应减少，结构振动所累积的能量也相应减少，冲击效应未必达到最大值。因此本文根据某预应力混凝土梁桥的实际测试结果分析桥面平整度和行车速度对冲击系数的影响。
1 试验概况
为了使动载试验荷载效率接近1.0，采用总重50t的三轴试验车辆在桥面废土清理及桥面铺装重做前后对桥梁进行脉动试验和跑车试验。根据桥梁的振动响应，考察不同平整度和不同车速对桥梁冲击系数的影响。试验中采用高灵敏加速度传感器和应变传感器拾取结构响应信号，动力试验测点布置在跨中截面。
2 试验结果
2.1 脉动试验结果分析
2.2 冲击系数计算
3 桥梁结构冲击系数影响因素分析
对表1中数据进行分析可知，当车速较低时汽车冲击系数会随着车速的提高有所增大，但车速增大到 40km/h后，其值又有所减小。究其原因，当车速较慢时，车辆对桥梁的竖向激励力相对较小，虽然作用时间较长但冲击效应不一定显著；当车速较快时，车辆对桥梁的竖向激励力相对较大，但相互作用的时间短，桥梁振动能量积累较少，这时冲击效应也不一定显著。该桥梁的最大冲击系数对应的车速大致在 40km/h附近，此时的冲击效应最大。由此可知，当下许多桥梁采取限速的措施对于桥梁的动力响应而言，可能会造成桥梁动力响应达到峰值。
4 结论及展望
根据本文试验分析，可以得到以下结论：
1.桥梁的冲击系数峰值并非随车速增大而增大；当车速中等时，车辆对桥梁的冲击振动往往是最为显著的，此时车辆过桥时对桥梁会产生更大的动力效应。
2.冲击系数随路面平整度的降低而加大，甚至超出规范的取用值，此时车辆对桥梁的冲击影响很大，应及时对桥梁进行维修加固，避免对桥梁产生更多的危害。
实际上，影响桥梁结构冲击系数的因素还有很多，如：车-桥频率耦合、结构形式、桥梁跨度、桥梁结构阻尼比等。为了制定适合实际运营情况的公路桥梁的检测、养护标准仍需要积累更多的统计数据以及更深入的研究。
