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【摘要】本文介绍中小跨径桥梁野外试验和荷载检定的一个综合要领和作者们应用这个要领的履历
。通过把一种有用的用作判断的“半静力”荷载试验法与简化的有限元模拟法相团结
，在用来确定荷载品级时
，桥梁性能就能以数目来体现
。由于这个野外试验程序能很快地完成
，响应的模拟剖析程序也简朴但不是不现实的
，这个建议的综合要领在通例基础上的应用是可行的
。所提出的校准的模子可用来确定检定荷载下结构的性能
。文中讨论了本法的优点和适用规模
，同时枚举了两个应用实例
。

１、小序

公路桥梁的野外试验常被留作一个学术研究的领域
，也就是说所做的许多试验其初始目的只是为了网络数据
，以便完善和证实一些高深的剖析要领
。然而其效果常对只感兴趣于效果的结构业主很少有用
，他们无法将这些要领用于荷载检定
。别的
，这些试验要领大大都腾贵而重大
，这就故障了它们被工程师们接纳
，而这些工程师可能正认真着对几百、甚至几千座桥梁的判断
。

并不想要用本法来取代一切检定
，只是作为一个辅助手段可用于某些相对较少数的结构上
，在这些结构上有时一个主观的检查报告不可提供足够的信息来使工程师对给出的检定感应定心
。由于本法的野外丈量可提供一个“倒出”诸如构件刚度和转动刚度等这些量的基础
，故提出的剖析模子代表着结构现实的活载性能
，因而使工程师能作出更有掌握的检定决议
。

在1987年
，宾夕法尼亚州运输部（Pann-DOT)最先作起劲想通过一个科罗拉多大学主持的项目¹
，来提出一种能在通例基础上应用的以野外试验为基础的经济的评价手段
。厥后形成一个要领
，它把有用的用作判断的“半静力”荷载试验与一个简化的有限元模拟法团结起来
，凭证野外测试来定量地预计构件性能
。这个“综合”法厥后在一个由联邦公路局（FHWA）主持的题为“荷载展望和结构反应”的较大项目中获得了完善^2、3
。在这两个项目时代
，对13个州中的凌驾50座的桥梁举行了试验和评价
，向宾夕法尼亚运输部和联邦公路局都发送了桥梁试验硬件和相关性软件
。从那时起这个要领已应用于约30多个结构
，其中不少结构一直在用此法作荷载检定
。

本文首先把焦点放在综正当所用的野外试验办法上
，注重怎样把数据用在检定程序中
。然后对荷载检定要领加以讨论
，这个检定要领是使用野外效果和厥后的模拟程序来预告结构在检定荷载下将有何性能
。最后提出两个实例说明怎样用本法对两座钢桥结构举行检定
。

２、野外试验的总目的

人们常以为
，一旦对一座桥作了野外试验
，就一切事情都知道、所有问题都解决了
。现实上虽然不是这样
。野外试验虽能查明许多问题
，但也可能发明某种结构性能具有比原来想象的更多的问题
。因此无论有几大都据可使用
，总照旧需要在剖析使用效果时作大宗的工程判断
。

本研究的目的是提出一个荷载检定要领
，因此在试验妄想中仅需提出网络足以对结构作一样平常剖析的一些数据
，除非还需相识特殊的变态性能
。若是纵向和横向荷载漫衍能用剖析模子来现实模拟
，工程师将有结构性能方面的足够信息来支持荷载检定历程
。

对一座桥在举行标准的荷载检准时是否能获得足够的信息
，通常很少有疑问
。但当视察一座桥是否允许超载时
，工程师就需寻找超载能力方面的富足理由
。若有一个凭证现实野外测试建设的模子
，就能对超重车作用下的应力水平作出较好的预计
。由几何尺寸、路缘、栏杆、桥面荷载漫衍特征以及其它影响引起的凌驾的漫衍将均获得思量
。如工程师对其中任何荷载漫衍仍不定心
，可以通过响应地调解模子来消除这些漫衍
，对新的应力水平再作预计
。

这里必需指出
，由试验效果爆发的荷载检查要领仍需象通常所做的那样思量由检查报告和其它泉源提供的信息
。

３、试验程序和仪器应用的思量

之以是要使用判断荷载作试验而不必允许荷载的主要理由
，是由于它与一切都以弹性剖析为基础的标准的检定程序有着相互的作用
。数据和接着的模拟程序将资助工程师诠释为何结构体现出特殊方法的性能
。判断荷载试验将不致在结构内引起不可恢复的应变
。许多的桥梁业主会不大愿意让他们的桥梁加载到非弹性规模
。将一座桥加载到它的极限能力
，在野外也是很费时间的
，由于荷载一样平常需要逐级地增添
。这里的目的不是要确定一座桥将遭受多大的荷载
，而是确定在检定车辆的加荷下桥梁将体现的性能
。

为切合上述确定总性能的目的
，应变测定能为以后的预计决议提供合理的基础
。虽然在某些情形下竖向挠度测定一样平常说来也是有用的
，但它们对结构在荷载下所经受的应力并不象应变测定那样敏感
。别的
，由于它们需要某种形式的参考点（无论是用接触或非接触仪器）
，还可能需要在测试时代为交通或桥下其他特点作专门的安排
。

判断试验中的另一个测定应变的步伐是：当桥梁用一个大的榔头引发时纪录加速率读数
。显然
，此法可以跟踪恶化
，但对荷载检定缺乏适用性
。举例来说
，加速率计的输出不可提供关于组合结构或非组合结构性能的信息
，至少直感上是这样
。另一方面
，从一个断面的顶和底缘测得应变即可连忙确定中性轴的位置
。

综正当的实质是：通过丈量一座桥由已知荷载引起的应变反应性能来确定有关的结构参数
。例如
，结构几何尺寸的影响、梁的有用刚度、支承条件、栏杆的影响、横向荷载转达能力和损坏和恶化的影响等
，均能通过应变丈量作出定量的预计
。数据要求是随每个结构而变的
，并取决于所要信息的类型
。结构的重大性、恶化的水平和未知量的保存决议纪录应变的测读数目和位置
。对一个构件横截面上的应变予以典范地、成对地纪录
，因而受弯曲率即可直接地测出
，中性轴位置也可直接确定
。例如
，可在一根具有匀称截面的纵梁的跨中和近支点处安上仪器
，则梁的有用刚度和端点约束即可确定
。

由于毗连一样平常不控制荷载品级
，因此通常差池毗连区的应变作纪录
。如需体贴一个特殊毗连点的性能
，则需测定大宗的应变和举行详细的剖析
。另一方面
，若是进入此毗连的构件力已知（不是局部的应力集中）
，则此毗连可加以重新设计或适当改型
。太多的数据只会引起过量的事情和时间
，而对预计纷歧定有大的效果
，由于结构的荷载检定只需要有用的信息
。

纵然在小跨径的桥梁上
，通常也需要至少30～40个通道的应变数据才华充分地形貌总的桥梁特征
。对很斜的、一连的和其他更为重大的结构
，需要最多达100个应变通道
。只在梁的下缘作应变丈量是不敷的
。这种视察对确定荷载漫衍有资助
，却不可对相识控制荷载反应的机理有多大资助
。例如不管桥梁是在起着组合结构或非组合结构的作用
，下缘活载应变转变却很小
。

所建议要领的一个主要优点
，是与标准的静力荷载试验相比
，它能在很短时间内对一座中到小跨径桥装上仪器举行荷载试验
。此法不必向结构构件上粘贴箔应变计
，而是用应变传感器
，它可用专门的标带和黏胶或C型夹具很快附着在钢构件上
。一个传感器的平均装置时间为3～5分钟
，而一个标准的箔应变计的装置需15～30分钟
。除了迅速度约为箔计的三倍外
，传感器的精度约为3％
。并且对铆接构件可用较长的规距
，是在3英寸的长度上求应变的平均值
。小的箔计对由铆钉引起的奇异应变转变要敏感得多
。

另一个促成快速完成试验的因素是车辆可用低速开过结构而不是在载重车停在各离散的位置时才网络数据
。这样不但加速了试验历程
，更主要的是有了车辆过桥的一连纪录
。如没有一连的纪录
，主要的反应特征会遗漏
。例如
，若只在车辆移到离散的位置后才纪录应变
，则诸如桥面和梁相互间的滑动或支座的突然转动将不被觉察
。结构上的交通管制也只需坚持最短的时间
，由于每次只要求关闭一个车道
，试验载重车的通过很快就会完成
。一样平常地说
，试验车是在没有其他交通时行驶过桥
。但如不可能这样
，就可能要求“移动”路障
，在深夜举行试验
。

    在试验车开过桥梁时
，应对它的x-y位置举行监控
。为此应在桥面上沿着纵向以匀称的距离设置记号
，每次在车辆的前轴跨过一个记号时按一下按钮
。这按钮是与应变丈量辖档同接的
，因此纪录下来的应变不但是个时间的函数
，也是车辆位置的函数
。车辆的横向位置也是通过指示驾驶员沿着预定蹊径开车来纪录
，这蹊径一样平常是一条车道标记线
。要用几个荷载蹊径
，一样平常是一个车道中用一根
，并沿每个路肩
，视详细桥而定
。车辆的纵向和横向位置已知后
，就可在剖析模子上安排代表性荷载
，响应的预告应变就可与测得的应变较量
。

                   时  间 (秒)

                      图1  试验效果的重现性

常用两辆差别的加荷车辆
，有两个缘故原由：第一
，中小跨径桥梁
？捎昧搅炯又爻导雍芍了堑牟僮骷於ㄋ
。通过对桥梁的重的加荷
，可以证实桥在较高的荷载水平确实还能体现线性作用
。其次
，若是两辆车在形状和荷重方面显着地差别
，则使用由一辆车得来的数据提出的模子
，可用来检查并确证它能很好地预告一辆完全差别车辆下的应力
。这样
，工程师就能确信这模子将准确地代表在HS-20或其它检定荷载下的性能
。

    在野外试验历程要思量的一个主要因素是效果的重现性
；痪浠八
，两次相同载重车的通过应爆发相同的反应性能
。在应用本法时
，载重车驾驶员在开车时可能不全心地将车的横向位置作了稍微转变
，或者在桥面操作位置指示器的职员可能稍微“疏忽了标记”
。图1体现在与联邦公路局协同举行的亥玛克脱桥（Haymarket　Bridge, 位于弗吉尼亚的一座焊接钢梁桥）静力试验历程中当试验载重车在第二车道时四次通过中从一个传感器上测得的效果
。2 按图1中所示,仍缺乏以对桥梁荷载反应或响应的荷载品级作显着的区别
。如最后校准的模子能预告现实结构性能到约10％
，则可以为用来作为作决议的基础已足够准确
。要求过于准确的大宗过多的剖析起劲和作更多的完善常只能爆发较小的效果
。

关于中小跨径桥梁
，正常地可在5~8小时内举行仪器装置试验（32个频道）和拆除装备
。对一些钢结构（箱形、板梁和轧制的）都已乐成地举行了测试和评价
。同样地
，本法也能乐成地用于钢制混凝土桥
。但有一点要加以指出：要获得这些形式结构受拉区的应变是难题的
，由于在受拉区保存裂痕
。并不试图除去；げ闶垢纸钐宦叮ㄒ桓隹植赖氖姑
，而是接纳专门的延伸器与应变传感器一起来测取由活载引起的外貌应变平均值
。这种延伸器通
？绻押郯才
，但因应变是取平均的
，仍能测得优异的反应
。由于应变可能禁绝确
，故它们能提供一个很好的较量、评价基础
，尤其是对既有纵向又有横向活载漫衍的情形
。

４、数据整理

结构评价历程的第一个办法包括对图示的反应曲线形式的数据的目视检查
。正是在这个阶段
，许多的结构荷载反应性能被定性地确定
。这又接着导致能第一次更现实地生长成模子
，由于基天性能是可以通过丈量值获得的
。

应变的转变曲线应凭证时间和载重的位置来确定
。由于应变传感器一样平常是成对地安排的（安排在截面的顶和底缘）
，中性轴测值、曲率反应和应变平均值就可盘算
。凭证事先对数据的视察
，在形身剖析模子中应予思量的有些参数
？墒褂霉こ淌Φ穆睦跏嫉卦ぜ
。例如
，靠近端支点的一组仪器可能体现出那里有旋转约束保存
。因此连忙可在这个位置加上一个旋转弹簧单位作为界线单位
。

沿着梁轴线的弯曲反应的偏向和相对巨细, 在确定端约束在反应性能中是否起着显着的作用方面是有用的
。例如
，在某些很小跨径的钢桥和预应力混凝土桥上
，曾视察到截面的顶和底缘都处于受压而不是起先所预计的
。经由对界线条件的进一步检查
，才确定缘故原由是有拱的作用
，梁并非纯粹地按受弯构件事情
。轴向力被直接转达到桥墩
，在某些情形下引起剥裂和过宽的裂痕
。在有些场合通过量测曾视察到稍有非线性性能
。例如
，逐一连结构的端部跨曾体现为“双线性”的性能
，由于有两片梁略为悬在它们端支点之上
。加载后这两片梁先如由中跨伸出的悬臂梁那样作用
，然后在它们接触支点后才起典范梁的作用
。虽然不值得来模拟这个性能
，但工程师在以后的决议中可以思量到这种形式的信息
。

从梁到梁的中性轴测读的一致性及其作为荷载位置的一个函数也提供很大的可能性来相识桥梁条件的性子
。若是在一座组合梁桥上中性轴位置一连地变换
，这可能批注桥面与梁之间的剪切转达强度有些地方是不敷的
。视察到相互作用面上有滑动的情形
，意味着在检定的历程中要假定非组相助用
。可是
，如在一座非组合结构桥上没有爆发任何滑动
，则是否要按此来检定的问题将由工程师的判断和履向来决议
。

另一个很容易从原始试验数据抽取的信息是攻击的影响
。关于这方面
，试验时应以与以前所做试验相同的考试车沿同样的线路驶过结构
，但应以较高的速率行驶
。虽然
，攻击影响在很洪流平上取决于试验时保存的车道外貌
，故对这一点需予须要的思量
。车道条件是从检查报告中得来的一种信息
。应予再次指出
，试验只能提供在周全检定历程中须予思量的部分信息
。

５、模拟优化和剖析

在综正当中荷载试验数据的基本功效是资助形成一个准确的有限元桥梁模子
。由于对测试的和盘算的反应举行了较量
，剖析必需能够代显露实反应性能
。这就要求现实的几何尺寸和界线条件被现实地代表
，而不是使用荷载漫衍系数手艺
。为此目的
，对大都结构要天生一个平面网格模子
，并作线性－弹性反应的假定
。同现实结构一样以同样几何尺寸组成一个代表纵向和横向构件的框架单位网格
。用向网格附加以板单位来提供桥面的荷载传播特征
。当确定有端约束保存时
，在支点位置再插入具有平移刚度项的弹簧单位
。

以与现实荷载试验相同的方法施加荷载
。一个试验加重车的模子用一个点荷载的两维组来代表
，沿着试验车在野外试验中行驶的相同的蹊径安排在结构模子上的各个离散位置上
。结构模子上仪器的位置也同野外试验时一样
，因此就可以在相同的位置盘算相同荷载条件下的应变
。将所选的结构参数加以修正以便获得实验数据和剖析数据之间较好的相关性
。这两者之间的差叫做“误差”
，可以通过调解模拟参数来使之系统地减小
。一个优化程序通过对剖析、较量和模子刷新的迭代的控制
，使参数修正历程自动化
，直到盘算和实测应变值的误差减到最小
。同时还周期地举行反应转变关系的视察较量以获得精度的看法量度
。

工程师的责任是确定哪些参数应加以修正和界说合理的上限和下限

？傻鹘獠问难≡裼晌粗头从Φ氖硬旖狭咳范
。从考察数据较量中获得的履历是有资助的
，但有两条一样平常规则有关于模子完善
，应予遵守：当盘算的反应曲线的形状相同于实测的应变纪录
，但在数目级上不准确
，这说明构件刚度必需调解
。另一种情形是
，当盘算的和实测的反应曲线形状不相同时
，则说明界线条件或结构的几何尺寸没有被很好地代表
，因而须予刷新
。多次被视察到的是
，纵然界线条件的较小的差别
，也会对模子的活载反应有较大的影响
。因此
，一个未经用野外测试校准的剖析模子
，在预告结构现实性能方面的能力是很值得嫌疑的
。

优化规则系统是一个简单目的、约束最小化的直接搜索要领
。这个规则系统是由波尔德的科罗拉多大学的弗朗格普尔（Frangopol）和克立辛斯基（Klisinski）⁴提出、由劳勃逊（Robson）⁵加以完善
，并被劳勃逊、弗朗格普尔和高勃尔(Goble）⁶所应用
。作为这个规则系统焦点的理论最早是由劳森勃劳克（Rosenbrok）⁷提出的
。劳森勃劳克要领的看法是允许一组正交的搜索偏向作旋转使一个偏向与先前决议的最小值偏向对中
。这个旋转座标的要领比在整个搜索历程坚持原来一组正交偏向稳固的模式搜索要领更为有用
。由克立辛斯基和弗朗格普尔提出的要领是用于无约束最小化的劳森勃劳克要领的一个延伸
，它现在把约束加于变量
。因此作为效果爆发的这个规则系统能被用于有约束的最小化问题例如桥梁模子的优化
。

使用者还可在修正偏向组前决议搜索的正交偏向数
。在实践中
，两个偏向通常已足以获得最快的收敛
。当预先设置的阻止标准知足时或在最大迭代数抵达时优化程序就终止
。由于最大迭代数主要是用来限制冗长的目的函数预计的盘算时间
，上述标准并不影响桥梁模子的优化
。当程序终止后
，优化的参数会爆发目的函数的局部最小值
。为了增添找到总体最小值的时机
，在优化图式中要用几种荷载情形
。桥梁模子在每一种荷载情形下划分获得优化
。试验批注
，当接纳每种荷载情形划分优化而不是对所有荷载情形一起优化时
，收敛要快得多
。

用来合并这些差别优化模子的要领是凭证模子之间统计参数的转变（即标准差σ清静均值x）
。这个要领只是为了抵达最后模子的许多要领中的一个
，认可不是最好的
。对所有被优化的参数
，要盘算所有n种荷载情形下参数的平均值和标准差
。在对模子按所有荷载情形作一次优化后
，将n个模子的初始值设置为n个值平均值
，参数的界线一样平常紧靠到平均值加和减一个标准差
。然后对所有n种荷载情形在新的约束内对性能的新预计值作优化
。当标准差除以平均的值低于5％时
，就把参数牢靠并从以后的优化中扫除
。此历程重复举行到所有的参数从优化历程中除去为止
。然后最后的模子由参数的平均值组成
，这将爆发一个总的较好的模子
。图2体现以流程图形式体现优化战略
。图3体现一个被优化的桥梁模子典范的跨中传感器实验应变与剖析应变的关系图^5,6 
。

在某些情形下可能得不到准确的模子
，特殊是当视察到的反应相关于荷载位置是非线性的
。就是这样, 也仍能作出一个明智的检定决议
。

６、荷载检定办法

在荷载试验和模拟效果的辅助下
，；岣帕焊鼋细叩暮稍仄芳
。然而在有些情形下可将荷载品级降低
。例如
，有一座桥试验时体现出跨中有很是高的活载应力（约为30 ksi, 测得的大都应变转换为仅7或8 ksi以内）
。这个情形连同桥为静定系统的情形导致如下判断
，即标记极限应变很低
。因此
，荷载试验并不料味品级将提高
。

图２ 优化模子的流程图：

””

	第二跨的跨中（2号梁）：

荷载情形（1～11=右边车道, 12～22=左边车道）

图3 优化后跨中传感器位置的典范效果

下述办法简略地归纳综合了怎样使用野外数据来资助举行上部结构的荷载试验
。这些办法只是增补检定历程
，应用时须对下部结构作须要的思量
。

·         初程序查： 磨练（通过应变曲线的一连性、受弯构件中性轴位置）线性弹性性能
，查明支点处有无抗弯能力
，定性地预计性能
。

·         提出代表性模子：　　使用图形的前处置惩罚程序来代表结构的现实几何尺寸包括跨径、梁间距、斜度、横向构件和桥面
。确定模子上的仪表位置
，所用仪表与现场上用的相同
。

·         在盘算机模子上的荷载试验模拟：　　试验车及其在结构模子上加荷的平面模子的天生
，加荷位置是沿着与野外试验中划定的同样蹊径上的离散位置
。对每一个车辆位置时仪表位置上的应变举行剖析和盘算
。

·         较量实测和初始盘算应变值：  　对各仪表位置的种种局部和总体误差值举行盘算
，并用后处置惩罚程序举行视察较量
。

·         优化参数：　　凭证数据较量刷新模子
。要求凭工程判断和履向来确定哪些变量需要修正
。划定一样平常规则来简化这个操作
。使用自动历程来预计可调解的参数
，以获得好的相关性
。

·         模子的预计：　　在某些情形下不依赖次加劲效应
，如它有可能保存
，则在较高荷载水平时它是无效的
。虽然云云
，如能对它在结构反应上的影响加以量化
，那是有利的
，由于这样能够获得一个代表性的盘算机模子
。被以为是不可靠的加劲效应可以在盘算检定系数之前从模子中消除
。例如
，若是一座非组合桥梁体现出组合的性能
，则对检定目的说来这组合性能可守旧地加以忽略
。可是
，云云桥已使用了50年而仍在体现组合性能
，很可能重荷载已过桥多次
，粘结破损也已爆发了
。因此
，某些水平的组合性能是可能加以使用的
。一个检定具有这种性能结构的例子举于7.2节
。

·         举行荷载检定： 这包括施加HS-20和／或其他标准设计荷载
，施加检定荷载和允许荷载于校准的模子
。应用下列检定公式
，此公式是AASHTO“桥梁状态评价手册”中划定的8：式中RF=单个构件的检定系数；C=构件能力；D=恒载影响；L=活载影响；A1 =荷载系数设计法检定的恒载系数或模子精度中的恒载系数；I=攻击系数
，用AASHTO的或实测的
。

本检定手艺与标准的梁检定要领的唯一差别是用了更为合乎现实的模子来确定恒、活载影响
。应用了平面加荷手艺
，由于轮荷漫衍系数对平面模子不适用
。对几个车辆蹊径天生应力包络图
，团结以被车道法向宽度离隔的各蹊径包络图来确定多车道加荷效应⁹
。

·         思量其他因素 应对诸如桥面和／或下部结构的条件、交通量和检查报告中其他信息等的种种因素加以思量
，对检定系数作响应的调解
。

７、桥梁实例

下面的实例简略地说明怎样使用综正当来估价和检定两座差别的结构
。第一座是小跨径钢桥
，它曾被用不标准的要领改装
。第二个例子是一座组合结构
，它仍体现出组合的性能
。

7.1 科罗拉多（Colorado）桥

图4　科罗拉多桥：改装平面图及传感器位置

这个结构原建于1969年
，是座非组合、纵梁式桥
，具有波纹钢桥面
。具有一个40英尺单跨
，宽28英尺
，15根纵梁（W16×4）
，中到中心距2英尺
。厥后举行了改装以增添结构的承载能力
，在现有结构两侧安排两片外梁（W33×130）
，在跨中安排一片桥面梁（W30×108）
。桥面梁毗连于外梁
，并放在现有纵梁下
，这些纵梁在整个桥跨中仍坚持一连
。桥面宽现为31.5英尺
。结构的改装平面图示于图4
。所有的毗连包括梁支座
，是现场焊接的
。在检查报告中没有视察到和提到上部结构有任何事故迹象
。这个结构被科罗拉多运输部（CDOT）选来做树模试验
，由于标准的检定要领不可给出合理的检定值
。此桥其时刚刚被州接受治理
，基础没有现成的图纸和设计盘算
。改装后桥的静未必性子是获得合乎现实测定值的主要难题
。在结构剖析中科罗拉多运输部所作的主要假定是每一片内纵梁因跨中有支点可按两跨梁来处置惩罚
。这个假定意味着桥面梁须在跨中遭受纵梁的作用
。

这个有限的树模试验仅需在桥上装置12个应变传感器
，对此桥的详细情形这已足够能确定某些未知数
，因而资助举行合理的检定
。在桥面梁、一片外梁和两片内纵梁上装置了仪器
。传感器是典范地成对地安排在每个截面处的
，因此能直接测到受弯曲率和中性轴位置
。一个体现第一片梁支点位置的参考点
，设置并用记号体现在桥面上
。定出三个离隔的载重车蹊径
，画上粉笔线
，间距为10英尺
，因此能对车辆位置举行监控
。

用具有已知轴重的装荷的3轴倾卸车举行了加荷
。当车沿着事先划定的蹊径以慢速开过时对应变作了一连的纪录
，车辆沿每条蹊径重复两次以验证测试的重现性
；咕傩懈咚偻ü床舛ǘΨ从
。试验程序包括安仪器和载重车的静力、动力通过
，要求历时约莫3小时
。

经由对数据的初程序查证实
，反应是线性弹性的
，由于应变曲线是一连的
，且在所有情形下应变均回到零
。中性轴测试批注
，桥面临纵梁的刚度基本上没有影响；然而在横向桥面梁上
，某些桥面与梁相互作用是保存的
。由曲率反应还显着地可见
，在内纵梁和外梁上保存着转动和轴向约束
。在内纵梁上视察到有最小负弯距
，因此纵梁可按两跨一连梁（跨中铰接）来处置惩罚的假定是无效的
。动力效应被量化
，视察到最大动力幅度为13％
，这与由AASHTO公式获得的30％攻击系数有很大差别
。

然后用平面网格要领对桥作模拟
。在梁支承处插入弹簧单位
，由于视察到端部约束对反应有着影响
。然后对实测和盘算的应变值作数字上和直观的较量来确定模子的精度
。

总的说来
，初始模子爆发的效果若在实测反应的15％内
，则体现模子很好地代表了却构的几何尺寸
。由于桥面有用刚度、梁端约束、桥面和桥面梁间的相互作用和外梁有用刚度等的代表性不准确
，个体仪器的误差就会较大
。划定了七个参数来加以优化
，这七个能数与它们的初始值和优化值一起列于表1
。盘算应变和实测应变之间绝对误差的总和用以作为将予优化的目的函数
。初始和最终模子精度的值列于表2
。数字的较量是凭证30个各别的车辆位置（每条蹊径有10个车辆位置）的盘算和实测应变值
。使用多荷载位置能消除反应对特定车辆形式的依赖性
。由较量可显着地看出
，通过模子判断历程
，精度获得了极大的改善
。

表1 优化的效果——参数值

表2 优化效果——30个车辆位置的误差值

图5为体现优化模子的实测反应和盘算反应间相关性的典范应变曲线
。一连的数据曲线代表桥面梁顶、底缘上实测应变影响
。两组点代表离散的车辆位置时统一位置处的盘算应变值
。

桥面梁上中心的仪器—第2次通过

车辆位置（英尺）   图5 科罗拉多桥：优化后应变的较量

然后对校准的模子用HS-20车举行检定
。在模子上作用以恒载包括钢梁自重和6英寸的沥青
。按几个车辆蹊径盘算活载应力包络图
，并按多车道加荷盘算附加应力包络图
；苟愿鞲龅ノ挥檬剑1）盘算检定系数
。在本例中接纳了13％的实测攻击系数
，然未来蹊径外貌恶化的可能性可能使接纳30％的较大的AASHTO攻击系数成为合理
。表３列出了外梁、内纵梁和桥面梁的在册和操作检定值
。

表3 综正当爆发的检定值

凭证由综正当获得的操作荷载极限
，确定本桥每个车道可以遭受HS-20荷载
，因此无需再加支持
。各部构件间较量一致的检查系数批注
，经由改装使桥梁的设计获得了很好的平衡
。

7.2 德勒维尔（Delaware）桥

这是座T梁结构
，建于1939年
，在德勒维尔的纽瓦克（Newark）周围跨越红土河（Red Clay Creek）
，是交通忙碌的朗克斯脱关卡道（Lancaster Pike）
。结构由三个简支跨组成
，为非组合结构
，如图６所示
。检查报告指出
，几片横隔梁由于普遍的锈蚀
，曾予修理
，即在这些横隔梁的翼缘上焊上了钢板
。别的
，有一片主梁在靠近一支点处也已锈蚀
Ｉ杏幸淮π蘩硎侵锌缌旱牧酵芬延胫ё嗪附,　限止了梁的纵向移动
，　并引起了两个桥墩就在支点位置下方开裂
。相当大一部分混凝土已从栏杆崩落
，栏杆顶部的许多钢筋已经露出
Ｉ杏幸坏阋赋龅
，在结构的使用期内已加上和积累了约11英寸的沥清铺装层
。

由于德勒维尔运输部（DelDOT）的检定报告批注是较长的中跨在控制着支持荷载
，故仅对这一跨举行了视察
。中跨有七片W36×170内梁和两片完全包在混凝土内的挑口梁（W36×194）
。支持荷载是凭证这样的假定
，即梁的整个截面周围和整个长度上已锈蚀 0.125 in.
。这个假定凭证缺乏野外数据的情形虽说得已往
，但事实是较量守旧的
，因这种情形只部分地保存于少数梁上
，并且在那时只保存于一个支点处
。因此
，试验集中在确定现实的截面特征和是否有组相助用爆发
，只管此结构的设计中在梁和桥面之间没有任何剪切转达装置
。

在装置仪器的历程中
，传感器用C形夹具或装置带与粘胶附着于内梁
。为了量测包在混凝土内挑口梁受拉区内的应变
，传感器上还附加以延伸器
，传感器的总规距为12英寸
。载重车在桥上通过
，然后在三个横向位置重复举行
。六次通过中的每一次都要求交通暂停一分钟
。由于野外的后勤由德勒维尔大学和德勒维尔运输部两方面提供
，此桥用32个通道从装仪表到试验完成用了5小时
。

先做了一个数据的初始视察以证实结构反应是线性、弹性的
。所有的中性轴测值作为车辆位置的函数
，是较量一致的
，证实反应与荷载之间的关系确是线性的
。

图6 德勒维尔桥：几何尺寸 (注：试验是在桥跨２上做的)

图7含有两组2号梁跨中顶和底缘的应变曲线
。从图中可以看到
，顶缘应变测值与所测的底缘应变相比是很低的
。凭证非组合性能假定而盘算的预告剖析应变也按离散的车辆位置示于图中
。实测批注
，这座非组合结构的每片梁在跨中都体现出完全的组合特征
。对四片梁在四分之一点装了表
，在这些点处也视察到组合性能
。在每个装表断面上测得的中性轴位置具有31.0英寸的平均值和1个约为2英寸的转变
。

下一步是评价影响结构活载反应的未知特征
。由于混凝土桥面的刚度和复盖层对梁刚度的增强作用为未知
，梁的准确的惯性矩值不可直接确定
。外梁的刚度项是迷糊的
，因它们被包在混凝土内并受栏杆的影响
。桥面的有用刚度也被以为未知
，由于有11英寸复盖层的作用
。

在野外可看到梁的端部条件不大可能是简支的
。底缘被栓焊于支座板
，限制着转动和轴向位移
。为了在模子中模拟这个影响
，在梁的支点位置加入弹簧单位
。这些单位从模子的外貌偏心地安排
，因而梁端的转动在弹簧中将引起轴向变形
。偏心距的巨细界说为深的底缘到实测中性轴之间的距离
。弹簧单位为线性变位弹簧
，对中于梁的纵轴
。由于这样的设置
，梁端的任何转动将引起端弯矩再加一个通过梁的净轴向力
。因还没有一个盘算现实弹簧刚度的合理要领
，故刚度常数就选定为一个未知参数
。每片梁的初始截面特征由AISC手册获得
，并作了非组合性能的假定
。然后将铰接和辊轴的界线条件加于每片梁的端部并划定装表的位置与现实结构上仪表的位置相一致
。

然后执行确定未知参数的优化办法
。有一点很主要
，即误差函数系凭证于所有32个表的位置和12种荷载情形（每个蹊径有四个车辆位置）
。然后由384个数据点组成误差函数
，这样就消除了模子对详细荷载条件或结构的详细区域的依赖性
。在优化完成后
，剖析值和野外测值之间绝对应变差被降低89％
。绝对应变被界说为：由每个车辆位置时每只表获得的应变差绝对值的总和
。总共有五个参数被优化
，它们的初始和最终值列于表4
。模子的刷新历程可由图８中的应变曲线较量看到
。

应变影响图
，２号梁跨中—车辆位置１（非组合模子）

前轴位置（英尺）

图7 德勒维尔桥：优化前应变的较量

应变影响图2号梁跨中—车辆位置1

前轴位置（英尺）

图8 德勒维尔桥：优化后应变的较量