2019年度进展18：桥梁模型试验与新型测试技术

2019年度进展18：桥梁模型试验与新型测试技术1、概述
随着国内外交通事业的发展，线路对跨越江河湖海、⼭川沟壑的需求不断增加，为适应复杂
多变的地理环境，各种形式的⼤跨桥梁应运⽽⽣。

随着桥梁设计中新材料、新⼯艺的不断引
⼊，结构关键部位的受⼒特性及耐久性能值得关注。

尽管现代仿真计算已⼗分先进，但研究⼈
员仍常采⽤模型试验与仿真模拟相结合的⽅式来掌握结构真实的受⼒情况。

模型试验与原桥试
验相⽐，具有参数易控制、环境条件限制少、经济性好、针对性强、数据准确等优点，对桥梁
⼯程的发展有着不可替代的作⽤[1]。

近年来，伴随新材料、智能化装备以及5G技术的发展，桥梁模型试验技术⽔平不断提⾼。

为
此，笔者总结了2019年度在静⼒、疲劳、振动台、混合试验等⽅⾯，桥梁模型试验与新型测试
技术的发展情况。

通过在Web of Science、Science Direct及中国知⽹的数据库进⾏检索，以bridge、steel structure、prestressed concrete、steel-composite structure、bridge tower、pier、bridge anchorage zone、shear connector、bridge bearing等为主题，再通过model test、fatigue、static、shaking table test、material test、quasi-static、cyclic loading、pseodo-dynamic
testing、experimental test、hybrid finite simulation、New testing technology、monitoring、detection等关键词，检索2019年相关⽂献（以EI和SCI为主）。

相关⽂献远不⽌所列，欧洲及
⽇韩等国家和地区学者所发表的⾮英⽂⽂献未列⼊，国内外学者⽂献也存在挂⼀漏万之处，还
望⼴⼤同⾏交流指正。

（本⽂不含桥梁的风洞、崩塌落⽯冲击以及洪⽔冲刷等动⼒试验，由另
⽂详细介绍。

）
2、桥梁静⼒模型试验
2.1主梁静⼒试验
主梁作为直接承受活载的构件，起着活载传递的作⽤。

为最⼤程度的还原主梁结构的真实受
⼒状态，许多试验采取了对主梁全截⾯缩尺或截取局部截⾯进⾏模型试验的⽅式。

2019年针对
主梁的静⼒模型试验主要集中在以下⼏⽅⾯：
在探索新结构、新材料性能⽅⾯，Wang等[2]为了探索波纹钢板能否替代平板钢板作为悬索桥
塔架的横梁腹板，设计并制作了三种考虑剪跨⽐的波形钢腹板组合梁缩尺模型（1:4），并在四
川省公路设计研究院结构试验室(SCHDRI)进⾏了静⼒试验，得出了该结构的破坏模式、滞回曲
线、延性、强度和刚度退化、耗能能⼒、变形恢复能⼒、剪切⼒分布和应变响应；张冬冬等[3]
为研究基于新型纤维增强复材－⾦属空间桁架结构桥梁结构的⼒学性能，对⼀座跨度为24m的
轻量化、模块化的应急桥梁⾜尺模型进⾏了结构弯曲性能试验。

在验证复杂结构受⼒⽅⾯，唐细彪[4]等对主跨730m的⼤跨度箱形混合梁斜拉桥钢-混结合段展
开了模型试验，试验中详细测试了钢-混结合段应⼒、变形及界⾯滑移；He等[5]采⽤试验⼿段对
云南怒江⼤桥钢-UHPC结合段在轴、弯、扭共同作⽤下的⼒学性能进⾏了探究；李勇等[6]对⼀
座⼤跨异型钢管混凝⼟拱桥全桥进⾏了1:16的缩尺模型试验，模拟了桥梁结构的受⼒特性与性
能，并将试验测试结果与此桥的施⼯控制和成桥荷载试验分别进⾏对⽐。

在研究损伤结构修复后的⾏为⽅⾯，何庆锋等[7]对碳纤维复材(CFRP)修复钢筋混凝⼟损伤梁
与未加固梁的抗弯性能试验，分析了CFRP修复对损伤梁在裂缝开展、承载能⼒、最⼤裂缝宽度
以及挠度等⽅⾯的影响；李艳等[8]进⾏了⼯程纤维增强⽔泥基复合材料修复既有混凝⼟梁的弯
曲试验，主要分析了界⾯粗糙度、ECC层厚度与既有混凝⼟梁损伤参数对修复梁界⾯粘结和受
弯性能的影响；笔者团队[9]以某空⼼板梁桥为例, 在超强⾼韧性树脂钢丝⽹混凝⼟材料对桥梁加
固前与加固后分别进⾏静载试验, 分析了加固前后主梁的钢筋应变及挠度变化，试验在西南交通
⼤学结构试验中⼼进⾏。

在主梁受⼒理论研究⽅⾯，邓⽂琴等[10]对1⽚单箱三室波形钢腹板双悬臂梁进⾏了偏载和对
称加载试验，验证了其推导的单箱三室波形钢腹板悬臂梁扭转与畸变微分⽅程的正确性；李⽴
峰等[11]通过模型试验研究了钢-混简⽀组合梁的弯曲破坏模式和破坏特征，验证了其提出的完
全剪⼒连接的钢-混简⽀组合梁抗弯承载⼒计算⽅法和公式。

2.2 索梁（塔/拱、锚）及预应⼒锚固区静⼒试验
索梁（塔/拱、锚）及预应⼒锚固区等锚固结构是传⼒的关键结构之⼀，通常具有应⼒分布集
中、结构构造复杂等特点，其⼒学性能将直接影响桥梁的安全性与耐久性。

在斜拉桥索梁锚固区的研究⽅⾯，西南交通⼤学卫星等[12]通过数值模拟与⾜尺模型试验结合
的⽅法对拉板式锚固结构的传⼒机理进⾏了研究，并探讨了设计参数对张拉板锚固结构⼒学性
能的影响；刘新华等[13]选取芙蓉江⼤桥塔顶5对斜拉索的锚固区段为对象，设计制作了1:4的缩
尺模型进⾏静载试验，分析了锚固区塔壁和锚块的应⼒分布。

笔者团队针对汉江铁路⼤桥新型
对接式锚拉板的传⼒性能进⾏了研究，相关研究成果正在整理中。

在斜拉桥索塔锚固区的研究⽅⾯，黄运林等[14]提出了⼀种可⽤于钢⽜腿⽀承型钢锚梁的新型
箱格式斜拉桥索塔连接构造，通过1:2缩尺模型试验对其受⼒机理与承载性能进⾏了研究；吴威等[15]以⽯⾸长江公路⼤桥组合索塔锚固区开孔板连接结合部为对象，通过1:2缩尺模型试验对斜拉桥组合索塔锚固区开孔板连接结合部的受⼒性能展开研究；西南交通⼤学肖林等[16]通过⾜尺模型试验及数值模拟⽅法对斜拉桥钢-混组合索塔锚固结构的⼒学性能、荷载传递机理进⾏了研究，并采⽤正交试验⽅法对索塔锚固区混凝⼟主拉应⼒进⾏参数敏感性分析，进⽽提出了结构优化设计参数，试验模型构造如图1。

图1斜拉桥钢-混组合索塔锚固结构试验模型构造[16]
在悬索桥缆索锚固系统的研究⽅⾯，王东英等[17]依托绿枝江⼤桥隧道锚⼯程，开展隧道锚1∶100室内三维地质⼒学模型试验，荷载通过将转向后的两锚碇散股合束来控制两锚碇的同步施加，控制油压泵和空⼼千⽄顶分级加载，通过有效模拟散索鞍、主缆散股、预应⼒管道、钢绞线等传⼒构件，真实地还原了桥梁隧道式锚碇的传⼒路径和特征。

在吊杆锚固区的研究⽅⾯，詹刚毅等[18]采⽤静载试验对刚架拱连续梁组合桥销铰索梁锚固传⼒机理进⾏了研究，试验采⽤逐级加载，在各级荷载作⽤下，持荷5分钟进⾏应变和裂纹观测，探究了模型试件在试验过程中的应⼒变化。

2.3 桥塔静⼒试验
⼀般来说，桥塔结构按材料可分为钢筋混凝⼟桥塔、钢桥塔、钢－混凝⼟混合桥塔和钢管混凝⼟桥塔等。

近年来，钢－混凝⼟组合桥塔因施⼯⽅便、⼒学性能好等优点在桥梁结构中得到⼴泛应⽤。

国内外学者在研究此类结构的传⼒机理时，往往都采⽤了静⼒模型试验。

在组合桥塔的研究⽅⾯，彭强[20]开展了南京长江五桥钢壳混凝⼟桥塔⾜尺模型⼯艺试验，主要⼯序包括钢壳吊装定位、钢筋现场连接、钢壳节段间环缝焊接和混凝⼟浇筑，并模拟与测试施⼯过程中混凝⼟的⼯作性能及温度、应变变化规律，试验段⾜尺模型构造；邓露等[21]以某独塔斜拉桥为背景，针对其椭圆形钢－混凝⼟组合桥塔，设计制作了缩尺⽐为1:8的桥塔局部模型进⾏偏⼼受压试验（如图2），采⽤⼤型地震荷载模拟加载装置进⾏静⼒加载和塔柱轴向变形采集，研究设计荷载下钢塔壁和塔内混凝⼟的应变变化规律及桥塔的承载⼒。

图2 独塔斜拉桥塔梁结合段试验[21]
在混合桥塔研究⽅⾯，刘迎倩[22]设计了缩尺⽐为1：4的桥塔钢-混结合段模型，采⽤千⽄顶在模型钢塔柱上端加载，研究结合段各部位在施⼯阶段和运营阶段的受⼒性能、应⼒分布及安全储备。

2.4 缆索静⼒试验
桥梁缆索是斜拉桥和悬索桥等⼤跨度桥梁的主要承重构件，李传习等[23]对钢丝绳空间主缆进⾏了⼏何缩尺⽐为1:15的模型试验，通过设计的多功能索夹将吊杆与主缆进⾏有效连接，研究了空间钢丝绳主缆在三向荷载作⽤下截⾯的扭转特性及扭转⾓变化规律，揭⽰了空间主缆扭转及正反扭原理；西南交通⼤学沈锐利团队[24]设计制作缩尺⽐1:4的索鞍结构缩尺模型，通过静载试验研究主缆⼒作⽤下的索鞍位移、辊轴接触应⼒分布规律和辊轴活动性能；徐⽟林等[25]对外包30mm厚陶瓷纤维的碳纤维增强复合材料(CFRP)缆索的耐⽕性能进⾏了⽕灾试验研究；De Abreu等[26]对⽤于斜拉系统或预应⼒混凝⼟结构的⾼强度冷拔型钢丝进⾏了拉伸和横向静⼒加载试验，研究了其在承受静态横向和静态及循环轴向载荷的失效⾏为。

2.5 ⽀座静⼒试验
桥梁⽀座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，将桥梁上部结构承受的荷载和变形（位移和转⾓）可靠地传递给桥梁下部结构，是桥梁的重要传⼒装置。

彭⽴群等[27]为研究-50℃低温条件下球形⽀座的⼒学性能，设计并进⾏了球形⽀座抗冷冻性能、竖向承载性能、摩擦系数、⽔平承载⼒及转动性能试验，测试球型⽀座在低温冷冻后构件异常情况、⽀座竖向及⽔平承载能⼒、⽔平摩擦系数、初始转动⼒矩。

⽯开荣等[28]对⼤吨位复杂钢结构球型铰⽀座进⾏⾜尺原型试验，并根据试验及有限元模拟结果提出了在轴压荷载下的⽀座转动刚度模型。

摩擦摆⽀座(FPS)是近年来逐渐应⽤于桥梁建设中的新型减隔震⽀座，具有很强的⾃复位能⼒及较好的隔震和消能能⼒。

焦驰宇等[29]对FPS⽀座进⾏了双向加载拟静⼒试验研究，得到了FPS⽀座的荷载-位移滞回曲线与摩擦耗能情况，试验采⽤作动器双向加载；Jiangu等[30]对32m 简⽀梁桥不同⾼度桥墩的摩擦摆⽀座进⾏了缩尺试验，研究了其纵横向剪切强度。

2.6 剪⼒键推出试验
在PBL剪⼒键推出试验研究⽅⾯，杨勇等[31]就PBL剪⼒键中贯穿钢筋的影响，对其极限承载⼒进⾏了推出试验研究，着重考察了静载下不同承压⽅式、混凝⼟强度、开孔数量和贯穿钢筋直径对连接件抗剪承载⼒的影响，试验装置如图3；胡旭辉等[32]设计了PBL剪⼒键和改进型埋⼊式剪⼒键两种形式各4个试件，并通过疲劳试验系统地对⽐研究了PBL剪⼒键和改进型埋⼊式剪⼒键的疲劳性能；熊炫伟等[33]以混凝⼟类型、PBL键层数为试验参数，对2类4组共8个插⼊式试件进⾏了推出试验，深⼊研究了基于活性粉末混凝⼟材料的PBL剪⼒键的受⼒性能。

图3 推出试验加载装置[31]
在波形钢板剪⼒键推出试验⽅⾯，宋瑞年等[34]参考Eurocode 4规范中关于推出试验的试件标准，设计了开孔和⽆孔2类波形钢板剪⼒键试件，测试了试件的抗剪刚度、抗剪承载⼒、加载过程及破坏模态；王威等[35]设计了8个推出试件，研究波⾓和波⾕长度因素对黏结滑移性能的影响，考察波形钢板波⾓、波脊和波⾕处混凝⼟黏结性能。

在新型剪⼒连接件⽅⾯，Bamaga等[36]设计了推出试验以研究⽤于C形槽型钢-混凝⼟组合梁的新型剪⼒连接件(如图4)的延性与强度；Kozma等[37]提出了可拆卸剪⼒连接件并进⾏了相应的推出试验，对其剪切强度，刚度，滑
移能⼒，延展性和拆卸能⼒进⾏了评估。

图4 Bamaga设计剪⼒连接件布置[36]
3、桥梁疲劳模型试验
3.1钢结构桥⾯系疲劳试验
钢结构桥⾯系构件由于直接承受车轮荷载的作⽤，且受服役环境、材料劣化、构造细节等影响，桥⾯系结构常常出现铺装破坏、板件开裂等影响⾏车舒适性和安全性的情况。

随着交通量的不断增长，对在役和新建桥梁桥⾯系结构的疲劳⼒学性能提出了更⾼的要求。

国内外学者通过疲劳试验⼿段对桥⾯系结构的疲劳⼒学⾏为和疲劳开裂机理等开展了许多有价值的研究。

本⼩节将对钢结构桥⾯系构件的疲劳试验研究进展进⾏总结和回顾。

笔者团队成员施洲[38,39]为研究铁路正交异性钢桥⾯加劲肋与横隔板连接处疲劳敏感区的疲劳性能时，设计制作了同时包含2个U肋及2个V肋的正交异性桥⾯⾜尺疲劳试验模型，如图5所⽰，并在西南交通⼤学结构中⼼试验室进⾏了560万次疲劳加载，该模型巧妙地将两种不同形式的闭⼝肋合并在⼀起，并保证了模型和原桥结构的等效性，突出了闭⼝肋结构形式对该疲劳敏感部位疲劳性能的影响，并减少了试验模型数量和试验流程，提⾼了试验效率，值得借鉴。

张清华[40]设计了8个⾜尺节段试验模型，从结构体系的主导疲劳损伤、破坏模式出发，提出了正交异性桥⾯板结构体系疲劳抗⼒评估的新⽅法。

图5 正交异性桥⾯⾜尺疲劳试验模型[38]
钢桥⾯板的⼒学性能会受桥⾯构造及铺装层的影响，⽬前钢桥⾯板桥⾯铺装常采⽤沥青铺装，由于在长期恶劣环境（极端温度条件、车辆超速超载、边界条件等）的共同作⽤下，易导致铺装层疲劳开裂和破坏，影响⾏车舒适性，且铺装层的开裂和破坏可能进⼀步加剧钢桥⾯板构造细节的开裂，影响桥梁结构安全性和耐久性。

因此，针对以上问题，学者们提出了新型组合桥⾯结构体系，如图6所⽰，并进⾏了系列试验研究，以期能够部分和全部解决桥⾯板的疲劳问题。

樊健⽣[41]通过14块板件在集中荷载作⽤下的冲切试验，研究了UHPC组合板的抗冲切性能。

邵旭东[42]利⽤静⼒推出试验以及疲劳推出试验对钢-超薄UHPC轻型组合桥⾯板的短钢筋连接件的抗剪性能和疲劳性能进⾏了初步研究。

Yuan[43]在⼀个完整的模型上进⾏疲劳循环加载出现裂纹，然后修复裂纹并在顶板上浇筑UHPC覆盖层，试验结果表明修复后UHPC覆盖层能够改善正交异性桥⾯板的疲劳性能。

组合桥⾯结构的研究丰富了桥⾯结构形式和理论体系，在桥梁⼯程领域具有较为⼴阔的发展前景。

图6 UHPC-钢组合桥⾯体系典型构造形式（左）及加载⽰意图（右）[41]
在早期设计中，由于对交通荷载、环境效应、施⼯质量等综合因素在桥⾯板疲劳⽅⾯影响的认识不⾜，许多桥梁结构的桥⾯板都出现了不同程度的疲劳损伤[44]，因此对桥⾯板疲劳开裂加固⽅法、技术、⼯艺进⾏研究成为了钢桥⾯板研究的重要课题。

张清华[45]采⽤⾜尺疲劳模型试验，对钢桥⾯板纵肋与横隔板交叉构造细节的栓接⾓钢装配式快速加固相关关键问题进⾏了试验和理论研究。

段兰[46]在正交异性钢桥⾯板疲劳试验模型中，综合采⽤了美国物理声学（PAC）声发射（AE）传感器、智能锆钛酸铅压电漆（PZT）传感器和应变⽚进⾏了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测。

3.2混凝⼟结构桥梁疲劳试验
在长期反复疲劳荷载作⽤下，混凝⼟结构桥梁同样会产⽣开裂破坏，即疲劳破坏。

Lv[47]通过单轴压缩疲劳试验研究了橡胶颗粒对⾃密实橡胶轻⾻料混凝⼟（SCRLC）的单轴压缩疲劳性能的影响。

Song[48]通过试验测试研究了承受单调和循环载荷的混凝⼟不同部位（顶部，中部和底部）的⼒学性能，提出了P波⽐的定义，⽤于探测疲劳破坏前兆。

宋⼒[49]基于现有的⼀般测试⽅法，结合光纤光栅传感技术和FRP智能钢绞线感知原理，如图7所⽰，提出了重载铁路预应⼒混凝⼟梁疲劳试验测试⽅法，并通过2根⼤⽐例模型梁验证了光纤光栅传感技术在预应⼒混凝⼟梁疲劳试验中应⽤的可⾏性，分析了重载铁路预应⼒混凝⼟梁疲劳损伤演化机理和特征，为既有重载铁路桥梁评估和加固提供了参考。

笔者团队对24m全预应⼒⽐亚迪新型跨座式轨道梁⾜尺模型进⾏了600万次疲劳试验(如图8)，研究了该轨道梁疲劳后的刚度衰减程度。

图7 FRP智能筋⽰意图[49]
图8 轨道梁模型试验装置及MTS加载系统[50]
4、桥梁抗震模型试验
振动台试验作为⽬前抗震研究中应⽤最⼴泛的试验⽅法之⼀，相⽐拟静⼒试验和拟动⼒试验，振动台模拟能⽐较真实地再现实际结构在地震下的响应全过程。

因此，众多学者从桥梁结构、模型施⼯⽅法和地震激励模式等⾓度出发进⾏了⼤量振动台试验研究。

本节将简要介绍2019年基于振动台的桥梁抗震模型试验研究相关的进展。

4.1 桥梁整体结构抗震模型试验
邵长江等[51]在研究独柱桥墩抗震性能时，按现⾏规范设计制作了⼀跨缩尺圆形截⾯独柱墩简
⽀梁桥模型(如图9所⽰)，并在西南交通⼤学陆地交通地质灾害防治技术国家⼯程试验室进⾏了整桥模型的振动台试验，运⽤3向6⾃由度MTS⼤型地震模拟振动台，模拟了E1 Centro N-S纵竖向地震波，测试并分析了桥梁在不同等级加速度下的损伤状态及动⼒响应规律。

图9 独柱桥墩简⽀梁桥模型[51]
单德⼭和顾晓宇等[52]、周筱航[53]等在研究桥梁结构有限元模型的仿射－区间不确定修正⽅法和确定⼦空间识别⽅法时，制作了全长32.0m的斜拉桥模型（如图10所⽰），其中：斜拉索采⽤10mm钢丝绳制作，混凝⼟桥塔、辅助墩及过渡墩均采⽤M15微粒混凝⼟制作，主梁采⽤
10mm厚的钢板制作，并在同济⼤学多功能振动台试验室进⾏振动台试验，利⽤振动台激励作为地震输⼊信号完成了该模型桥的模态参数识别和模型修正，验证了所提出的⽅法的有效性和正确性。

图10 斜拉桥模型[53]
苏鹏、陈彦江、闫维明[54~56]、张智[57]等在进⾏曲线梁桥的抗震研究时，设计并制作曲线桥缩尺模型，采⽤多⼦台阵系统展开了振动台试验（如图11所⽰），分析了不同场地条件、⽅向性效应以及脉冲地震激励下曲线桥结构响应规律。

图11 曲线桥模型[55]
谢⽂、孙利民[58,59]等在进⾏桩-⼟-桥梁抗震性能研究时，制作了1/70的超⼤跨斜拉桥模型（包括上部结构、桩基础和场地⼟等在内），如图12所⽰。

其中，模型⼟由砂⼦和⽊屑均匀混合⽽成以降低剪切模量，并采⽤层状剪切⼟箱盛放。

选取了7条地震波对模型结构分别进⾏了纵向和横向多点激励的振动台试验，研究了多点激励对斜拉桥地震响应的影响及其规律，以及地震波的峰值加速度和频谱特性对桩-⼟-斜拉桥动⼒相互作⽤体系振动特性的影响及其规律。

图12 安装后桩-⼟-斜拉桥全模型[59]
管仲国、周连绪等[60,61]在研究千⽶级斜拉桥的减震体系时，以苏通⼤桥为背景，设计了
1/35⼏何相似⽐的斜拉桥全桥模型，并分别进⾏横向减震体系、纵向减震体系以及传统的固定体系的振动台试验，测试了研发的桥梁新型钢阻尼器减震耗能装置的性能，验证了其有效性。

孟栋梁、杨孟刚等[62],[63]在研究⾼铁简⽀梁桥在地震激励下的横向碰撞效应时，以32m标准跨径简⽀梁桥为研究对象，按1/6缩尺⽐设计并制作了单跨桥梁模型。

通过振动台试验研究了地震波频谱特性、地震动峰值加速度(PGA)、挡块-垫⽯初始间隙等因素对横向地震碰撞效应的影响，并探讨了在挡块与垫⽯间填充橡胶缓冲垫层的防碰减震效果及橡胶垫层的减震机理。

Shuang Zou等[64]提出了⼀种⽤于⾼铁桥梁功能分离的新型隔震体系，并通过振动台试验进⾏了验证。

Lizhong Jiang等[65]为研究我国已建成的⾼速铁路连续梁桥的地震反应，制作了⼀个1/12⽐例尺的典型中国⾼铁连续梁桥试件，并详细介绍了振动台试验过程。

Limin Sun等[66]在研究⼤跨度桩基础斜拉桥的抗震性能时，对⼀座超⼤跨度斜拉桥进⾏了
1/70全桥模型振动台试验研究，利⽤振动台阵列对整个模型进⾏了⼀系列纵向地震动试验，并分析了不同结构体系桥梁模型的抗震性能。

4.2 桥梁局部结构抗震模型试验
韩国庆等[67]在研究铁路空⼼桥墩的动⼒特性及抗震性能时，结合成兰铁路桥墩⾼度的实际情况，选取配箍率作为控制变量，设计了3个原型40m⾼、缩尺⽐1/6的圆端形薄壁空⼼墩试验模型。

根据场地地震动信号，结合试验模型相似⽐处理后，输⼊了多遇地震、设计地震、罕遇地震等⼏个主要试验阶段的地震波，采⽤双向加载⽅式进⾏了⼤⽐例尺振动台抗震试验(加载装置如图13所⽰)。

对⽐分析了设计参数对圆端形薄壁空⼼墩抗震延性的影响。

图13 铁路空⼼桥墩模型及振动台模型试验系统[67]
李佳⽂、丁明波等[68] [69]在探究混凝⼟重⼒式桥墩的抗震性能时，以配筋为0.3%和0.5%的少筋混凝⼟重⼒式矩形桥墩为原型设计制作了2个缩尺模型，并在此基础上设计了墩底塑性铰区局部纵筋加密的对⽐模型，采⽤El-Centro波模拟地震进⾏了振动台试验，测试了三种模型的破坏模式及桥墩墩顶位移与加速度时程反应。

对⽐研究了三种桥墩的抗震性能，试验研究结果表明塑性铰区纵筋加密设计的桥墩具有良好的抗震性能。

罗敏敏、徐超等[70]在研究加筋⼟柔性桥台复合结构抗震性能时，以美国特拉华州的Guthrie Run桥的桥台为原型制作了缩尺试验模型（如图14所⽰），模型制作过程中采⽤“体积质量法”分层控制了填料的压实度，为减少模型箱侧壁摩擦的影响，在有机玻璃⾯涂刷硅油，并在钢板⼀侧先固定⼀层1mm厚的聚四氟⼄烯膜，然后在膜上涂刷凡⼠林进⾏了减阻；上述试验依托了同济⼤学多功能振动台试验室，研究表明加筋⼟柔性桥台复合结构具有良好的抗震性能。

图14 加筋⼟柔性桥台复合结构模型[70]
Zheng等[71]对四个半⽐例⼟⼯合成材料加筋⼟（GRS）桥台试件进⾏了振动台试验，这些桥台试件采⽤级配良好的回填⼟、模块化⾯板和单轴加筋⼟⼯格栅，研究了施加超载应⼒、垂直等间距加筋和动态荷载条件下桥台的钢筋抗张刚度。

Wen等[72]为了研究传统摩擦摆⽀座（FPB）和新型三摩擦摆⽀座（TFPB）隔震桥梁的抗震性能和隔震效果，在双向地震作⽤下，对1/10⽐例的FPB和TFPB简⽀梁桥模型进⾏了振动台试验。

结果表明，TFPB可以可靠地⽤于被动控制桥梁的地震响应，满⾜⾼地震区基于性能抗震设计理念的要求。

Brito等[73]通过单向振动台试验对所提出的⼀种具有低成本滑动摆系统的新型钢筋混凝⼟桥墩的抗震性能进⾏了评价。

试验结果表明，可以通过建⽴适当的滑动⾯半径，减⼩传递给下部结构的剪⼒和残余位移。

Zhou等[74]对⼀座1/10⽐例的单跨桥梁进⾏了振动台试验，研究了具有负
摇摆刚度的后张法摇摆桥墩桥梁的地震反应和摇摆隔震效果。

结果表明，设计合理的⽆粘结筋能在不严重损失隔震效果的前提下，提⾼摇摆桥的抗震稳定性。

5、混合试验
结构混合试验(hybrid testing)，⼜称拟动⼒试验(pseudo-dynamic testing)或联机试验，是⼀种将数值模拟与物理试验相结合的新兴结构抗震试验⽅法，其原理如图15所⽰[75]。

图15 混合试验原理[75]
混合试验可以解决实际结构因尺⼨、质量等过⼤⽽引起的超过试验设备负荷等问题，该⽅法将整体结构拆分成两部分，⼀部分是试验⼦结构，另⼀部分是数值⼦结构，⽤于计算机中模拟运算；混合试验的关键在于试验⼦结构与数值⼦结构间的⼒和位移等参数实时交互[76]。

相较于纯有限元模拟，混合试验中模型的刚度由试验反推得到，它能够记录结构在破坏过程中刚度的真实变化；相较于拟静⼒试验，混合试验能够揭⽰结构在实际地震荷载作⽤下的响应；相较于传统拟动⼒试验，混合试验能提⾼动⼒⽅程的求解效率和精度；相较于振动台试验，混合试验可以提前定义质量参数，不⽤担⼼配重不⾜所引起的结构地震响应失真问题[77]。

混合试验技术⾃1992年提出以来[78]，⼴泛应⽤于房屋结构的抗震性能研究中，并逐渐应⽤于桥梁结构抗震性能研究中。

清华⼤学潘鹏、武汉理⼯⼤学吴斌、哈尔滨⼯业⼤学许国⼭、中国地震局⼯程⼒学研究所王涛、福州⼤学陈宝春、北京建筑⼤学张爱林、湖南⼤学郭⽟荣等在混合试验技术⽅⾯均卓有成就。

⽥⽯柱等[76]为了减⼩混合试验误差，采⽤基于最⼩⼆乘法的双折线模型识别⽅法进⾏恢复⼒模型更新，并通过桥梁的框架墩进⾏了试验验证。

结果表明，双折线模型更新混合试验较传统混合试验精度更佳，具有明显的优势。

图16 双折线模型⽰意图[76]
图17 整体结构与⼦结构建模图[76]
陈宝春等[79]对雅西⾼速⼲海⼦特⼤桥钢管混凝⼟格构柱桥墩缩尺模型进⾏了拟动⼒试验，研究在不同强度地震和主余震作⽤下此类结构的变形、强度、刚度、耗能等抗震性能。

研究结果表明：平缀管式钢管混凝⼟格构柱具有良好的抗震性能，在9度罕遇地震作⽤下，钢管混凝⼟柱肢发⽣屈服，结构进⼊弹塑性⼯作状态。

通过钢管混凝⼟格构柱在各地震⼯况下的强度与变形的验算，进⼀步表明此类结构具有⾜够的强度储备和良好的变形能⼒，在经历多次强震后仍能保持⼀定的承载能⼒，在我国⾼烈度地区的桥梁⼯程中具有极⼤的应⽤前景。

图18 拟动⼒试验加载⽰意图[79]
郭⽟荣等[80]在解读通⽤有限元软件OpenSees功能的基础上，结合⼦结构拟动⼒试验的基本特征，研究基于OpenSees考虑桩⼟相互作⽤的桥梁⼦结构拟动⼒试验⽅法和程序，并将该程序进⼀步扩展⽤于多点激励下的桥梁⼦结构拟动⼒试验，并通过虚拟⼦结构拟动⼒试验⽅法进⾏了可靠性验证。

Xing等[81]通过循环和拟动⼒试验对14个钢筋混凝⼟柱进⾏累积地震损伤评估。

试验测试分两个阶段进⾏，并基于阶段I的恒定振幅测试获得的数据，提出基于疲劳的损伤模型。

结果表明，所提出的基于疲劳的损伤模型提供了评估地震结构性能的可靠⽅法。

林上顺等[82]为研究预制拼装PC箱形墩在双向地震作⽤下的响应规律和损伤机理，通过双向拟动⼒加载试验分析3个PC箱形墩模型试件的破坏模式、⾻架曲线、耗能、预应⼒变化规律。

结果表明：在双向地震作⽤下，预制拼装试件的混凝⼟开裂和压碎都集中在接缝区域；预制拼装试件的⾻架曲线没有强度稳定阶段，⼤致呈双折线；在截⾯强轴⽅向，试件的耗能能⼒⾮常接近；在断丝之前预应⼒随加速度峰值的增加基本呈线性增长，预应⼒突然增⼤时断丝。

Ou等[83]对3根⽆粘结后张式桥梁柱进⾏了拟动⼒加载试验。

试验结果表明，⽆消能杆柱和有适当数量消能杆柱在3次地震动试验后均出现轻微损伤和残余位移。

基于试验结果，提出了⼀种适⽤于具有旗形滞回特性的分段柱的滞回模型，该模型较好地反映了柱的响应历史。

图19 试验装置及地震波[83]
Zhu等[84]为研究刚构桥薄壁空⼼截⾯⾼墩的抗震性能，提出了⼀种基于⼦结构数据的混凝⼟本构参数在线更新(UHS)的混合仿真⽅法。

采⽤该识别⽅法对⼀层楼框架内的UHS在线更新进⾏了数值验证并将UHS应⽤于钢筋混凝⼟桥梁。

结果表明，与未进⾏模型更新的标准⽅法相⽐，所提出的参数辨识⽅法和相应的在线更新⽅法具有良好的性能和鲁棒性。

针对模拟桥梁的地震反应，给出了结构的损伤演化和破坏模式。

图20 ⼦结构试验装置[84]
6、新型测试技术
随着各种数字化、⾃动化、智能化现代设备和仪器的快速发展，新型测试技术不断涌现，对模型测试⼯作（包括受⼒状态、微⼩变形、钢及混凝⼟材料细微开裂破损等⽅⾯的探测和获取）的效率和质量有着明显提升作⽤。

按测试⽬的⼤致可以分为以下⼏类：1）应⼒应变；2）。