摘 要：大型机场滑行道桥与一般桥梁相比，具有宽度大、荷载重、交通量大、断交难等特点，常规桥梁检测方法难以直接用于滑行道桥检测。采用动载测试方法，计算不同机型通过滑行道桥的动力响应曲线，研究飞机荷载对滑行道桥的冲击系数，分析不同载位动、静位移数据，建立滑行道桥动静荷载力学计算模型。通过对华南某大型国际机场滑行道桥进行现场动态测试，对桥梁力学性能作出评价。实测结果验证了该模型的准确性和精确度，在国内繁忙机场桥梁运行管理中具有实际指导意义。
关键词：滑行道桥；不断交检测；动载模型
一、引言
滑行道桥是建立在飞行区场道系统内，用以解决飞行器与车辆运行冲突的一种交通设施。大型机场飞行区运行繁忙，当滑行道必须跨越其他交通设施或露天水面或沟壑时，机场必须设置滑行道桥。滑行道桥与公路桥梁不同，一是承受的荷载不同，滑行道桥承受的飞机荷载要远远大于汽车荷载；二是滑行道桥的设计宽度相对公路桥梁而言要宽得多。华南某大型国际机场建设于2003年，共建设了四条E类滑行道桥，已经投入使用15年，因为滑行道桥在机场运行中的重要性，其一旦产生结构疲劳破坏或脆性突发性断裂，后果将很可能是机毁人亡。必须对滑行道桥进行周期安全检测以准确评估桥梁承载能力和安全等级。但由于滑行道桥具有宽度大、荷载重和断交难的特点常规桥梁检测方法已不适用。本文采用仿真计算及现场测试的手段系统分析滑行道桥动一静荷载参数关系，建立动-静荷载反推检测模型，提出以动测静的测试理念，从而实现滑行道桥的不断交检测目的。
二、滑行道桥动载模型
（一）仿真静力试验分析荷载确定原则
就某一加载试验项目而言，其所需施加的静力荷载，将根据设计标准活荷载产生的该试验项目如内力、位移等的最不利效应值按下式所定原则等效换算而得：
式中：η ——静力试验荷载效率；
Sstate ——试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最大计算效应值；
S ——设计标准活载不计冲击荷载作用时产生的该加载试验项目对应的控制截面内力或变位等的最不利计算效应值；
（1+η）——设计计算取用的冲击系数。
为了满足鉴定桥梁承载力的要求，荷载工况选择应反映桥梁设计的最不利受力状态，进行各荷载工况布置时可依据结构内力或变形的影响线进行。为保证分析效果，对等效加载飞机荷载（特种车荷载）的荷载值与加载位置进行了计算，以满足试验荷载效率在0.90-1.05 之间与等效模拟桥梁荷载等级要求。
（二）滑行道桥动载模型
采用目前流行的BDI测试设备，对滑行道桥进行动力模态测试、拟静力测试等，采集不同型号的飞机滑行过桥面时测试桥梁在荷载作用下的变形和内力，分析桥梁结构的实际工作性能及整体性能是否良好，并为室内桥梁结构有限元模型修正提供依据。
在修正好的桥梁结构有限元模型上，施加仿真静力荷载，测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，加以确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符。仿真静力荷载试验只需在修正的有限元模型上加载即可，无需现场试验，实现了安全快速评定桥梁结构承载能力的目的。
三、实测与数据分析
华南某大型国际机场W滑行道桥主梁采用 5 跨预应力（A 类）混凝土连续梁，跨径 16+3×20+16 米，桥面宽 65.5 米，桥底面宽 62.5 米。主梁采用 C50 现浇预应力混凝土。桥梁走向为东西走向，设计荷载为现行 E 类飞机最大滑行重量，以Boeing747 为计算荷载，以 Boeing777、MD-11 为验算荷载。
飞机沿桥梁中线缓慢滑行通过桥面。采集通过该桥的飛机总数不小于10 架，机型不少于4种。
（一）建立有限元模型
通过推导国际平整度指数 IRI 与桥面功率谱密度简化关系，联合实测飞机滑行平均速度和桥面平整度指数 IRI，求解得到飞机在桥面上滑行时动荷载系数K=1.05。
根据桥梁设计资料建立桥梁结构的初始有限元模型，建模过程采用参数化建模。将各试验工况中的飞机配载乘以动荷载系数，施加于桥梁结构有限元模型。
以动力模态试验测得的结构频率和现场荷载试验测得的应变影响线作为模型修正的主要依据，以荷载试验测得的挠度值作为验算，通过合理调整模型参数，不断迭代优化直至桥梁有限元模型计算值与实测值吻合度达到 90%以上，即认为该桥梁结构有限元模型等效于桥梁真实力学模型。
（二）计算模型验证
在修正好的桥梁有限元模型上施加设计荷载（计算荷载及验算荷载），分别求解设计荷载及验算荷载作用下，桥梁结构的力学响应，并与理论计算值进行比较。
从上表分析，挠度、应变的计算值与实测值附和情况良好，验证了模型的正确性和准确性，可根据有关桥梁规范判定该滑行道桥属于健康桥梁。
四、结论
经现场模态测试、动应变测试、动位移测试以及室内模型修正与计算分析，在满足加载效率的设计荷载加载条件下实际桥梁挠度和应变小于按设计图纸的计算值，其桥梁挠度和应变校验系数小于1，说明桥梁挠度和应变满足设计的要求。
（1）分析了滑行道桥有限元模型的建立，为滑行道桥模拟计算提供依据。
（2）解决滑行道桥检测中的断交难题，通过模拟计算不同机型通过滑行道桥时的动力响应。
（3）对华南某大型国际机场W滑行道桥进行现场动载测试，经现场模态测试、动应变测试、动位移测试以及室内模型修正与计算分析，在满足加载效率的设计荷载加载条件下实际桥梁挠度和应变小于按设计图纸的计算值，其桥梁挠度和应变校验系数小于1，说明桥梁挠度和应变满足设计的要求，验证了模型的可行性，为大型繁忙机场滑行道桥结构安全检测提供新方法。
参考文献
[1] 韩万水.风-汽车-桥梁系统空间耦合振动研究.同济大学.2006
[2] 张宇辉，张献民.飞机滑行道桥健康状况动静载力学分析.中国民航大学.2009
[3] 孙荣梅.移动飞机荷载作用下滑行道桥的动力响应分析.中国民航大学.2008
[4] 王婷婷.基于振动的飞机滑行道桥损伤识别方法的研究.河北工业大学.2007
（作者单位：广州白云国际机场股份有限公司）
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