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摘 要：本文提出利用电脑模块的批次处理数剧功能，结合车桥相关参数、车桥耦合振动原理，进行快速检测桥梁的方法。主要研究了车辆以三种速度通过桥梁跨中时车辆耦合振动引起的车辆竖向加速度峰值的二维变化曲面图。结果表明，在70KM/H车速之下，曲面较为平滑，对桥梁弹性系数形变参数变化敏感。通过车载加速度传感器采集车辆耦合数值，反推桥梁弹性系数变化状态。能快速评估桥梁状况。
关键词：车桥耦合 桥梁检测 研究
1、引言
车桥耦合是指车辆通过桥梁时将引起桥梁结构的振动，而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动，这种相互作用、相互影响的问题就是车辆与桥梁之间振动耦合的问题。
近年来，随着经济的高速发展，高速公路建设发展迅速。随之而来的桥梁垮塌事件层出不穷，如何快速对现有桥梁进行状况评估成了一个研究热点。公路桥梁是高速公路线路上的重要基础设施。目前，对于公路桥梁快速检测方法操作十分复杂，耗时费力，对检测人员检测水平要求高、对交通影响大。车辆通过桥梁时车辆耦合振动快速检测桥梁研究有了明显的进展。对简支梁桥车桥振动耦合问题的研究较为成熟；对其它类型桥梁已有一定的进展。桥位横截面刚度是桥梁状况评定重要依据。车桥耦合振动主要研究的是桥梁刚性状况对车辆通过桥梁时的相互作用，通过竖向振动加速度峰值来直接表现。
2、基于车桥耦合振动的检测方法概述
人类自从修建第一条公路以来，便开始了对车辆与桥梁相互作用的研究探索。现阶段在桥梁设计阶段，可以借助车桥动力检测，设计出低动力响应的桥梁结构。在现有阶段，车辆通过桥梁时，与桥梁之间产生相互振动，在各项参数（车速、车重、轴距、截面参数、跨径、结构形式）全部已知情况下，通过对比车辆不同车速行驶过桥时产生的车辆竖曲线加速度图，进而得到车辆竖向加速度的理论峰值。此数值与车辆预装的加速度传感器所测数值进行对比，可大致评定出该桥梁实际情况。
3、车桥耦合法测定桥梁状况优缺点
车桥耦合法测定桥梁状况操作流程与传统的检测方法相比较，有着传统检测方式无法比拟的优点：无需大量的租用加载车辆；无需在实验过程中封闭交通；无需大量的实验仪器；易于操作；具有良好的发展前景。尽管车桥耦合法测定桥梁状况有着传统方法无法比拟的优点，但也存在着一定的缺陷：实际操作受外力影响大；数值对比容易出现误差等。
4、车桥耦合法测定桥梁状况所使用的具体数据
在具体的简支梁桥状况评定中，笔者研究了车辆高速120KM/H、中速70KM/H、低速40KM/H，三种速度下通过桥梁，桥梁刚度减弱对车辆竖向振动加速度的影响。按应力法则理解，简支梁刚度下降均由跨中开始，设定下降段长度由0变化至15M，检测频率为1M。刚度下降比例由0变化到5，研究当跨中刚度下降段长度、下降比例与车辆行驶速度变化时的车桥耦合振动。响应规律成正比时，将车辆竖向加速度峰值计算曲面变化对比，当所得车辆最小竖向加速度曲面光滑时判定桥梁简支梁板状况为良好。
（1） 当车辆以 40 km/h行驶并通过桥梁时， 车辆最小竖向加速度曲面凹凸不平。在车载加速度测量仪测得的加速度变化明显呈直线下降趋势时简支梁跨中刚度下降；车载加速度测量仪加速度变化值与刚度下降幅度有良好的对应关系；在刚度下降过程中，车辆最大竖向加速度曲面光滑平整，加速度变化明显呈直线上升趋势， 加速度变化与刚度下降幅度有良好的对应关系。
（2） 当车辆以 70 km/h行驶并通过桥梁时， 车辆最小竖向加速度曲面光滑平整。在加速度变化明显呈直线下降趋势时，刚度下降明显， 加速度变化与刚度下降幅度有良好的对应关系；车辆最大竖向加速度曲面光滑平整， 在刚度下降过程中， 加速度变化明显呈直线上升趋势， 加速度变化与刚度下降幅度有良好的对应关系。
（3）当车辆以 100 km/h行驶并通过桥梁时， 车辆最小竖向加速度曲面光滑平整， 在刚度下降段较小和刚度折减度较低时， 加速度变化趋势比较明显；车辆最大竖向加速度图示曲面光滑平整， 在刚度下降过程中， 加速度變化明显呈直线上升趋势， 加速度变化与刚度下降幅度有良好的对应关系。
（4）在重载车辆上加装加速度传感器，令其以 70KM/H低速行驶匀速过桥， 并采集加速度传感器的相应数据， 将该数据与理论值进行对比。通过对比分析可以发现， 简支梁桥车桥耦合振动过程中， 车辆竖向加速度峰值受主梁刚度降低和车速变化的共同影响。
5、车桥耦合评定简支梁桥数据分析
在车速 40 km/h时， 车辆最大、最小加速度变化趋势与刚度变化无良好对应关系， 不适于作为桥梁评价的依据； 在车速70 km/h时， 车辆最大、最小加速度变化趋势与刚度变化均呈现良好的对应关系， 理论上可以方便快捷的作为桥梁健康评定的准则；在车速 100km/h时， 车辆最小加速度在刚度变化不大时， 对应关系不明显， 车辆最大加速度变化与刚度变化呈现良好对应关系， 所以本速度时车辆最大加速度可以单独作为桥梁刚度变化的评价手段。
6、结论
运用模块的批处理功能， 通过百余个同等情况下的计算数据，详细分析了简支梁桥跨中刚度下降参数来验证该模块的正确性（包括下降段长度及下降比例 ）。车桥耦合振动的桥梁检测方法具有可行性。是简支梁桥检测的可靠手段。
参考文献
[1]赵建雄. 公路耦合在桥梁建设中的作用 [M]. 北京： 人民大学出版社， 2014.
[2]王秀平. 铁路桥梁工程力学及动力作用 [M]. 上海： 人民交通出版社， 2015.
[3]赵玉峰. 工程桥梁结构力学分析及动力分析 [M]. 上海： 中国公路杂志社， 2014.
作者简介：
王勇，1982年出生，男，汉族，籍贯：辽宁省沈阳市人，大专学历，研究方向：桥梁检测及隧道。
关键词：车桥耦合 桥梁检测 研究
1、引言
车桥耦合是指车辆通过桥梁时将引起桥梁结构的振动，而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动，这种相互作用、相互影响的问题就是车辆与桥梁之间振动耦合的问题。
近年来，随着经济的高速发展，高速公路建设发展迅速。随之而来的桥梁垮塌事件层出不穷，如何快速对现有桥梁进行状况评估成了一个研究热点。公路桥梁是高速公路线路上的重要基础设施。目前，对于公路桥梁快速检测方法操作十分复杂，耗时费力，对检测人员检测水平要求高、对交通影响大。车辆通过桥梁时车辆耦合振动快速检测桥梁研究有了明显的进展。对简支梁桥车桥振动耦合问题的研究较为成熟；对其它类型桥梁已有一定的进展。桥位横截面刚度是桥梁状况评定重要依据。车桥耦合振动主要研究的是桥梁刚性状况对车辆通过桥梁时的相互作用，通过竖向振动加速度峰值来直接表现。
2、基于车桥耦合振动的检测方法概述
人类自从修建第一条公路以来，便开始了对车辆与桥梁相互作用的研究探索。现阶段在桥梁设计阶段，可以借助车桥动力检测，设计出低动力响应的桥梁结构。在现有阶段，车辆通过桥梁时，与桥梁之间产生相互振动，在各项参数（车速、车重、轴距、截面参数、跨径、结构形式）全部已知情况下，通过对比车辆不同车速行驶过桥时产生的车辆竖曲线加速度图，进而得到车辆竖向加速度的理论峰值。此数值与车辆预装的加速度传感器所测数值进行对比，可大致评定出该桥梁实际情况。
3、车桥耦合法测定桥梁状况优缺点
车桥耦合法测定桥梁状况操作流程与传统的检测方法相比较，有着传统检测方式无法比拟的优点：无需大量的租用加载车辆；无需在实验过程中封闭交通；无需大量的实验仪器；易于操作；具有良好的发展前景。尽管车桥耦合法测定桥梁状况有着传统方法无法比拟的优点，但也存在着一定的缺陷：实际操作受外力影响大；数值对比容易出现误差等。
4、车桥耦合法测定桥梁状况所使用的具体数据
在具体的简支梁桥状况评定中，笔者研究了车辆高速120KM/H、中速70KM/H、低速40KM/H，三种速度下通过桥梁，桥梁刚度减弱对车辆竖向振动加速度的影响。按应力法则理解，简支梁刚度下降均由跨中开始，设定下降段长度由0变化至15M，检测频率为1M。刚度下降比例由0变化到5，研究当跨中刚度下降段长度、下降比例与车辆行驶速度变化时的车桥耦合振动。响应规律成正比时，将车辆竖向加速度峰值计算曲面变化对比，当所得车辆最小竖向加速度曲面光滑时判定桥梁简支梁板状况为良好。
（1） 当车辆以 40 km/h行驶并通过桥梁时， 车辆最小竖向加速度曲面凹凸不平。在车载加速度测量仪测得的加速度变化明显呈直线下降趋势时简支梁跨中刚度下降；车载加速度测量仪加速度变化值与刚度下降幅度有良好的对应关系；在刚度下降过程中，车辆最大竖向加速度曲面光滑平整，加速度变化明显呈直线上升趋势， 加速度变化与刚度下降幅度有良好的对应关系。
（2） 当车辆以 70 km/h行驶并通过桥梁时， 车辆最小竖向加速度曲面光滑平整。在加速度变化明显呈直线下降趋势时，刚度下降明显， 加速度变化与刚度下降幅度有良好的对应关系；车辆最大竖向加速度曲面光滑平整， 在刚度下降过程中， 加速度变化明显呈直线上升趋势， 加速度变化与刚度下降幅度有良好的对应关系。
（3）当车辆以 100 km/h行驶并通过桥梁时， 车辆最小竖向加速度曲面光滑平整， 在刚度下降段较小和刚度折减度较低时， 加速度变化趋势比较明显；车辆最大竖向加速度图示曲面光滑平整， 在刚度下降过程中， 加速度變化明显呈直线上升趋势， 加速度变化与刚度下降幅度有良好的对应关系。
（4）在重载车辆上加装加速度传感器，令其以 70KM/H低速行驶匀速过桥， 并采集加速度传感器的相应数据， 将该数据与理论值进行对比。通过对比分析可以发现， 简支梁桥车桥耦合振动过程中， 车辆竖向加速度峰值受主梁刚度降低和车速变化的共同影响。
5、车桥耦合评定简支梁桥数据分析
在车速 40 km/h时， 车辆最大、最小加速度变化趋势与刚度变化无良好对应关系， 不适于作为桥梁评价的依据； 在车速70 km/h时， 车辆最大、最小加速度变化趋势与刚度变化均呈现良好的对应关系， 理论上可以方便快捷的作为桥梁健康评定的准则；在车速 100km/h时， 车辆最小加速度在刚度变化不大时， 对应关系不明显， 车辆最大加速度变化与刚度变化呈现良好对应关系， 所以本速度时车辆最大加速度可以单独作为桥梁刚度变化的评价手段。
6、结论
运用模块的批处理功能， 通过百余个同等情况下的计算数据，详细分析了简支梁桥跨中刚度下降参数来验证该模块的正确性（包括下降段长度及下降比例 ）。车桥耦合振动的桥梁检测方法具有可行性。是简支梁桥检测的可靠手段。
参考文献
[1]赵建雄. 公路耦合在桥梁建设中的作用 [M]. 北京： 人民大学出版社， 2014.
[2]王秀平. 铁路桥梁工程力学及动力作用 [M]. 上海： 人民交通出版社， 2015.
[3]赵玉峰. 工程桥梁结构力学分析及动力分析 [M]. 上海： 中国公路杂志社， 2014.
作者简介：
王勇，1982年出生，男，汉族，籍贯：辽宁省沈阳市人，大专学历，研究方向：桥梁检测及隧道。