日本桥梁和建筑结构监测的研究与实施综述丨Engineering(23)

图19 轮胎力估算的实验装置。（a）配备的测试车；（b）轮载传感器

图20 （a）在时域内被估算的轮胎接触力和供参考的轮胎接触力；（b）桥梁第一模态质量的估计值；（c）利用行驶中的车辆估算的桥梁自振频率。GA：遗传算法。1 ton = 1.01605 t
其次，利用轮廓估算技术可以从行驶的车辆中识别出桥梁的自振频率。因为轮胎接触点的垂直位移是桥梁垂直运动和轮廓的总和，所以通过从后轮胎位移中减去前轮胎垂直位移，可以消除轮廓的共同分量，从而获得桥梁垂直运动分量。这种方法只使用了车辆的动态响应来估计桥梁自振频率。有研究人员对钢箱梁桥自振频率的估算能力进行了实验研究[图20（c）]。由于车辆的运动、车辆与桥梁之间的相互作用以及轮胎位移估算值精度的有限性，PSD的峰值与桥梁的自振频率不完全匹配；但是，主峰清楚地显示出与桥梁基频的对应关系。
（2）使用装有 GPR 的车辆进行混凝土路面状况评估
桥面板是桥梁结构的重要组成部分。桥面板的主要功能是支撑车辆的垂直载荷并将这些载荷分配给主梁。桥面板通常沿着桥梁跨度连续排列，并且在跨度的宽度上也连续排列。在大多数应用中，桥面板由钢筋混凝土或复合材料制成。在不断的交通和环境压力下，混凝土桥面板必须能够维持数十年。当然，桥面板会不可避免地出现破裂、分层等损坏情况。在冬季天气恶劣的地方，使用除冰盐会加速桥面板的腐蚀。
混凝土桥面板的损坏通常发生在内部，直到后期才能从表面凸显出来。为了有效地保护混凝土桥面板，快速、准确地评估桥梁状况至关重要。在实践中，研究人员已经使用了各种非破坏性技术（如冲击回波、链条牵引和超声脉冲速度）对混凝土桥面板的状况进行了评估。这些技术的局限性在于它们需要大量的人力和需要花费较长的时间。因此，对钢筋混凝土桥面板进行更加有效和可靠的评估是十分必要的。
目前一种新的评估系统术正在被开发，用于对混凝土桥面板进行高效、稳健的无损评估。该系统由安装在车辆上的GPR组成[图21（a）]。这种监控系统可以在高速公路上按照正常速度（80 km·h–1 ）行驶，并且以非接触方式对混凝土桥面板进行快速扫描。通常，在基于GPR的监测系统中，雷达信号会从混凝土桥面板反射出来并被捕获。检测人员随后会人工检查这些信号并对路面状况进行评估。但是，该信号通常对损坏不敏感，因为现有的GPR系统的波长远大于损坏范围。因此，直接检测混凝土路面状况常常是不准确的，这些检测的准确度仅取决于检测人员的经验或先验知识。