本课题来源于陕西省自然科学基金基础研究计划“在役中小跨径公路桥梁冲击系数评价技术研究”，项目编号为2019JM-362。针对我国桥梁界的“重建轻养”，在役桥梁冲击系数试验值缺乏评价准则的现状。在已有研究成果的基础上，采用理论推导、数值仿真及现场试验相结合的研究方法，以数量众多的中小跨径公路梁桥为研究对象，开展了冲击系数分析模型、桥面不平整度测试技术、冲击系数测试机理分析、轻量化荷载（动力试验荷载效率）与冲击系数的演化规律、负弯矩冲击系数理论研究、在役中小跨径桥梁冲击系数评价分析等方面的研究。课题所取得的重要成果如下：

（1）单（少）车辆荷载作用下的冲击系数与规范值对比没有科学意义，应采用与车道荷载相应的车辆荷载进行冲击系数的计算，所得结果可供规范修订参考；单辆车和两辆车的冲击系数比值分布范围较大，主要集中在0.71~1.2之间，该范围平均值为0.97，A级平整度、动力试验荷载效率较大或跨径较大时的冲击系数较小，比值敏感度高，容易出现较大或较小比值，但均小于规范值；依据相关规范并考虑对实际工程的实用性，本项目提出了单辆车低速行驶时冲击系数的修正系数。

（2）我国冲击系数《公路桥涵设计通用规范（JTJ 021-89）》安全性偏低，《公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）》安全性相对提高，当桥面状况较差时冲击系数均大于两部规范。相比各国规范，美国规范值安全性最高，德国规范值安全性偏低，我国冲击系数规范值处于中等水平，但随跨径增大而减小相对较快。试验法计算冲击系数结果大于《公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）》规范规定计算方法结果，加权法计算负弯矩冲击系数与规范规定计算方法结果更为接近，且三段加权截取区段的计算值更稳定。加权滤波法根据不同的桥梁状况反映其真实的动力特性，具有针对性，且能够反映多个动荷载（或多个位置处）的综合作用。以期达到将复杂的车载动力问题静力化和简单化的目的，进一步完善桥梁结构设计理论，也为实现桥梁的可持续发展提供技术支持。

（3）横向仅一排车行驶所得的挠度冲击系数大于弯矩冲击系数，横向两排车行驶所得的挠度冲击系数小于弯矩冲击系数，此时挠度效应的等效比大于弯矩效应的等效比。单辆车和两辆车的冲击系数基本随着动力试验荷载效率的增大而减小，并且递减速率逐渐减小，可见轻量化荷载容易产生更大的冲击系数。

（5）随着动力试验荷载效率增大，各片梁的冲击系数相差微小，且桥面状况良好时，冲击系数随动力试验荷载效率变化不大，而当桥面状况变差时，冲击系数随之增大，若同时增大动力试验荷载效率将会减小冲击系数的增大速率。

（6）分析了基于不同桥梁响应的冲击系数大小关系，挠度冲击系数基本上大于弯矩冲击系数，与理论推导结论一致，通过数值模拟结果发现弯矩动力放大系数与挠度动力放大系数的比值位于 0.819~1.023，平均值位于 0.882~0.985，动力放大系数比值基本随着平整度变差而减小，随着跨径增大而减小。跨数与冲击系数不是单调递增或递减的关系。跨数的增加或减少不会改变结构的基频，而基频的变化与冲击系数密切相关。随着跨径的增大，基频减小，负弯矩冲击系数也逐渐减小。

（7）对比分析动态时程曲线滤波后计算的负弯矩冲击系数与定义法计算的冲击系数可得，最佳滤波截止频率区段为0.5Hz~1.2Hz。采用加权平均法计算负弯矩冲击系数，算法稳定性结果随着截取区段区间的增大而降低。计算结果与试验法相比，两者的偏差随着截取区段范围的增大呈现先减小后增大趋势。经过可靠性和稳定性评价表明，9L/16~11L/16（L为跨径，下同）区段为最合适的时程曲线截取区间。结合加权平均法与数字滤波，对典型时程曲线在最佳加权截取区段9L/16~11L/16（L为跨径）和滤波截止频率为0.6Hz、0.7Hz、0.8Hz、1Hz、1.2Hz时应用加权滤波计算冲击系数的方法进一步分析论证，结果表明加权滤波法的最佳截止频率为0.7Hz，即此时的时程曲线可近似作为“静态”效应时程曲线，且三个区段加权滤波冲击系数计算值稳定。

（8）根据振型叠加法，可以得出对两跨连续梁桥负弯矩冲击系数占主导作用的是第二阶和第四阶频率，对三跨连续梁桥负弯矩冲击系数占主导作用的是第二、三、五阶频率。四跨连续梁桥负弯矩冲击系数的计算分为两种情况：对于支点2处的冲击系数来说，第二、三、四阶频率起主要作用；对于支点3处的冲击系数来说，第二阶和第四阶频率起主要作用。因此，连续梁桥负弯矩冲击系数的计算应当考虑二阶及二阶以上的频率。

（9）基于现场桥面不平整度实测试验，智能手机及加速度传感器获得的车辆加速度数值整体上变化规律一致，数值大小基本吻合，说明智能手机与加速度传感器在测试车辆行驶过程中测试效果良好。对比智能手机、加速度传感器测试的桥面不平整度结果与三米直尺测试结果可以发现，三种方法测试结果一致，说明利用智能手机测试桥面不平整度具有一定的可靠性。

本课题共发表论文8篇，授权发明专利1项，软件著作权2项，培养硕士研究生3名。课题成果提出的基于加权平均与数字滤波法的公路连续梁桥冲击系数计算为冲击系数分析提供了新途径，建立的考虑多模态负弯矩冲击系数理论有助于完善桥梁结构设计计算理论和相关规范的修订，阐述桥梁设计冲击系数与实测冲击系数的联系，提出实测冲击系数评价模型和理论，可为在役中小跨径连续梁桥的动力性能评价提供量化指标，进而评判桥梁健康状况；对促进桥梁可持续发展具有重要的科学意义和应用价值。