本发明涉及桥梁动载试验技术领域，具体涉及一种桥梁动载试验方法。
背景技术：
目前，各类交通线路上的病害桥梁数量庞大，桥梁检测评定任务日益繁重。目前既有桥梁管养现状堪忧，国内外运营中桥梁突然垮塌事故不断发生。2011年7月14日，福建武夷山公馆大桥北端一跨桥面突然断裂垮塌；2011年7月15日，钱江三桥引桥部分桥面突然塌落；2007年8月1日，美国明尼苏达州一座桥梁垮塌等等。运营中一旦发生垮塌事故会造成巨大的财产损伤，并可能导致人员伤亡及线路阻断，也会造成恶劣的社会影响。除极端的桥梁垮塌之外，运营中桥梁损伤导致使用功能不足甚至丧失使用功能而被迫维修、加固的情况则更为普遍，造成的经济损失巨大。到2010年底全国公路网中有各式桥梁30多万座，铁路桥8万余座，其中存在病害的桥梁约占总桥梁数量的10％～20％之间。桥梁的病害问题在国外同样严重存在，美国联邦公路局(fhwa)的统计数据表明，截止到2006年，美国桥梁建造总数为596808座，病害桥梁总数为153879座，约占25.8％。桥梁结构运营过程中的桥梁检测，由于桥梁数量巨大，传统检测方法手段日益难以胜任，新的科学全面高效便捷高效检测方法已是迫在眉睫。
当前，在桥梁检测领域，桥梁承载能力的评定方法主要有静力荷载试验法和动力荷载试验法。静力荷载试验是一种比较直观评定桥梁承载能力的方法，主要是通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载，采用分级加载的方法，利用检测仪器测试桥梁结构的控制部位与控制截面在各级试验荷载作用下的挠度、应力、裂缝、横向分布系数等特性的变化，将测试结果与结构按相应荷载作用下的计算值和有关规范规定值作比较，从而评定桥梁结构的承载能力。通过校验系数来说明结构潜在的承载力，相对残余变形反映结构的工作状态。但静力荷载试验费时、费钱、费力，最主要的是对交通带来较大的负面影响。而动力荷载试验是对桥梁在动载作用下的响应测试，来分析桥梁的频率、阻尼和振动和模态等参数，并根据动力响应和模态参数来做出桥梁的何载力评定。
虽然动力荷载试验相较静力荷载试验具有更小的工作量，且费用低，试验时间短，操作方便、快捷的优点，但是，对于工作人员和检测人员来说，随着桥梁工程的复杂程度和体积的增大，试验获得的数据越加庞大，传统的监测方式和对数据的处理方法较为主观，获得的信息较为杂乱，试验人员处理数据的难度速度较慢，精确性较差。
技术实现要素：
因此，本发明一种桥梁动载试验方法要解决的技术问题在于克服现有技术中复杂桥梁在动载试验中数据获取庞大，处理速度慢、处理精确性差，影响到动载试验检测结果精度的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种桥梁动载试验方法，包括以下步骤：
s1、技术资料的收集：针对将要做静载试验的桥梁，收集相关资料，包括桥梁的设计图纸、施工记录、监理日志，试验记录、养护以及维修的既有资料；还收集桥梁处统计的交通量、重载车辆的资料；
s2、桥梁测点的布置和截面的选择：动力荷载的试验既需要满足桥梁承载力与使用性能的真实全面评定，又需要考虑到试验成本的控制，所以需要进行合理的简化，通常荷载试验是选择不同结构形式和不同跨径的桥孔中具有代表性的一孔或几孔进行的，挠度和应变测点应该布置在被测桥孔的4分点或8分点所在的截面上，至少需要在各截面的横桥向分别布置3个点，应力的测点应该布置在被测理论计算的控制截面上，每个截面根据桥的宽度与高度，在横纵向布置多个测点；
s3、根据测点布置方案，现场布设传感器：根据试验桥型对数据精度的要求，选择相应的传感器及数据采集设备，根据现场条件，采用相应的辅助设施将传感器布设于测点处；
s4、行车试验：列满载的两动两拖的动车组以一个速度匀速通过被测桥梁，测试获取梁体主体部位的动应力、动位移、动转角、振动以及桥梁墩台的横向振动位移、竖向振动位移数据；
s5、制动试验：两列两动两拖的动车组首尾联挂，以30km/h或40km/h的速度匀速通过被测桥梁，当行至梁上位置时突然刹车，测试获取梁体跨中截面竖向、横向振动位移、扭转振动，桥梁固定支座所在制动墩的纵向和横向振动位移及活动支座的纵向振动位移数据；
s6、脉动试验：利用大地脉动、突然加载或突然卸载，测试获取桥梁的自由振动特性数据；
s7、数据获取阶梯化：根据传感器分布密度，沿桥梁长度延伸方向，将数据获取区域分为至少3个横向区域，且同一桥梁结构的布测区域位于同一横向区域中，每个横向区域的传感器数据上传至一个中央处理器中；
s8、横向区域数据的时域特性提取：为同一桥梁结构建立时域特性模型，提取同一桥梁结构的所有传感器数据，解析信号幅值随时间变化的特点，统一同一时间节点幅值变化均值，并列出偏离均值大的数据作为后续参考数据；
s9、横向区域数据的时域特性提取：为同一桥梁结构建立频域特性模型，提取同一桥梁结构的所有传感器数据，对数据进行频谱分析，研究频率结构与其对应的幅值均值，统一同一节点频率结构模型，并列出偏离频率结构大的数据作为后续参考数据；
s10、综合分析数据，评定桥梁：收集上传不同横向区域数据，建立统一的桥梁时域特性和频域特性模型，列出不同桥梁结构节点的特性数据，根据不同节点的均值和偏离值判断桥梁状态。
可选地，根据s1收集获得的资料，建立桥梁结构的实体模型，进行实验室模拟试验，测试获取实验室数据。
可选地，实验室模拟试验包括大跨度桥梁的风致振动试验。
可选地，实验室模拟试验进一步包括桥梁结构的地震响应试验。
可选地，步骤s4中，行车速度分别为：5km/h、10km/h、20km/h、40km/h、60km/h、80km/h、100km/h。
可选地，步骤s6中，突然加载法采用试验车辆的后轮从三角垫块上突然下落对桥梁产生冲击作用。
可选地，步骤s7中，横向区域为5个。
可选地，控制界面的试验效率介于0.8～1.05之间。
本发明提供的一种桥梁动载试验方法，采用了横向区域的多阶段划分，简化了初次数据的收集难度和处理的复杂程度，其次，根据桥梁结构单元的区分，为每个同一桥梁结构节点建立独特的时域特性和频域特性模型，找出均值和方差偏离较大的值，既能进一步方便试验人员解析数据，又能迅速为试验人员找出偏离值，从而提高了数据处理的效率和精度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种桥梁动载试验方法，包括以下步骤：
s1、技术资料的收集：针对将要做静载试验的桥梁，收集相关资料，包括桥梁的设计图纸、施工记录、监理日志，试验记录、养护以及维修的既有资料；还收集桥梁处统计的交通量、重载车辆的资料；
s2、桥梁测点的布置和截面的选择：动力荷载的试验既需要满足桥梁承载力与使用性能的真实全面评定，又需要考虑到试验成本的控制，所以需要进行合理的简化，通常荷载试验是选择不同结构形式和不同跨径的桥孔中具有代表性的一孔或几孔进行的，挠度和应变测点应该布置在被测桥孔的4分点或8分点所在的截面上，至少需要在各截面的横桥向分别布置3个点，应力的测点应该布置在被测理论计算的控制截面上，每个截面根据桥的宽度与高度，在横纵向布置多个测点；
s3、根据测点布置方案，现场布设传感器：根据试验桥型对数据精度的要求，选择相应的传感器及数据采集设备，根据现场条件，采用相应的辅助设施将传感器布设于测点处；
s4、行车试验：列满载的两动两拖的动车组以一个速度匀速通过被测桥梁，测试获取梁体主体部位的动应力、动位移、动转角、振动以及桥梁墩台的横向振动位移、竖向振动位移数据；
s5、制动试验：两列两动两拖的动车组首尾联挂，以30km/h或40km/h的速度匀速通过被测桥梁，当行至梁上位置时突然刹车，测试获取梁体跨中截面竖向、横向振动位移、扭转振动，桥梁固定支座所在制动墩的纵向和横向振动位移及活动支座的纵向振动位移数据；
s6、脉动试验：利用大地脉动、突然加载或突然卸载，测试获取桥梁的自由振动特性数据；
s7、数据获取阶梯化：根据传感器分布密度，沿桥梁长度延伸方向，将数据获取区域分为至少3个横向区域，且同一桥梁结构的布测区域位于同一横向区域中，每个横向区域的传感器数据上传至一个中央处理器中；
s8、横向区域数据的时域特性提取：为同一桥梁结构建立时域特性模型，提取同一桥梁结构的所有传感器数据，解析信号幅值随时间变化的特点，统一同一时间节点幅值变化均值，并列出偏离均值大的数据作为后续参考数据；
s9、横向区域数据的时域特性提取：为同一桥梁结构建立频域特性模型，提取同一桥梁结构的所有传感器数据，对数据进行频谱分析，研究频率结构与其对应的幅值均值，统一同一节点频率结构模型，并列出偏离频率结构大的数据作为后续参考数据；
s10、综合分析数据，评定桥梁：收集上传不同横向区域数据，建立统一的桥梁时域特性和频域特性模型，列出不同桥梁结构节点的特性数据，根据不同节点的均值和偏离值判断桥梁状态。
实施例2：
一种桥梁动载试验方法，包括以下步骤：
s1、技术资料的收集：针对将要做静载试验的桥梁，收集相关资料，包括桥梁的设计图纸、施工记录、监理日志，试验记录、养护以及维修的既有资料；还收集桥梁处统计的交通量、重载车辆的资料；
s2、桥梁测点的布置和截面的选择：动力荷载的试验既需要满足桥梁承载力与使用性能的真实全面评定，又需要考虑到试验成本的控制，所以需要进行合理的简化，通常荷载试验是选择不同结构形式和不同跨径的桥孔中具有代表性的一孔或几孔进行的，挠度和应变测点应该布置在被测桥孔的4分点或8分点所在的截面上，至少需要在各截面的横桥向分别布置3个点，应力的测点应该布置在被测理论计算的控制截面上，每个截面根据桥的宽度与高度，在横纵向布置多个测点；
s3、根据测点布置方案，现场布设传感器：根据试验桥型对数据精度的要求，选择相应的传感器及数据采集设备，根据现场条件，采用相应的辅助设施将传感器布设于测点处；
s4、行车试验：列满载的两动两拖的动车组以一个速度匀速通过被测桥梁，测试获取梁体主体部位的动应力、动位移、动转角、振动以及桥梁墩台的横向振动位移、竖向振动位移数据；
s5、制动试验：两列两动两拖的动车组首尾联挂，以30km/h或40km/h的速度匀速通过被测桥梁，当行至梁上位置时突然刹车，测试获取梁体跨中截面竖向、横向振动位移、扭转振动，桥梁固定支座所在制动墩的纵向和横向振动位移及活动支座的纵向振动位移数据；
s6、脉动试验：利用大地脉动、突然加载或突然卸载，测试获取桥梁的自由振动特性数据；
s7、数据获取阶梯化：根据传感器分布密度，沿桥梁长度延伸方向，将数据获取区域分为至少3个横向区域，且同一桥梁结构的布测区域位于同一横向区域中，每个横向区域的传感器数据上传至一个中央处理器中；
s8、横向区域数据的时域特性提取：为同一桥梁结构建立时域特性模型，提取同一桥梁结构的所有传感器数据，解析信号幅值随时间变化的特点，统一同一时间节点幅值变化均值，并列出偏离均值大的数据作为后续参考数据；
s9、横向区域数据的时域特性提取：为同一桥梁结构建立频域特性模型，提取同一桥梁结构的所有传感器数据，对数据进行频谱分析，研究频率结构与其对应的幅值均值，统一同一节点频率结构模型，并列出偏离频率结构大的数据作为后续参考数据；
s10、综合分析数据，评定桥梁：收集上传不同横向区域数据，建立统一的桥梁时域特性和频域特性模型，列出不同桥梁结构节点的特性数据，根据不同节点的均值和偏离值判断桥梁状态。
根据s1收集获得的资料，建立桥梁结构的实体模型，进行实验室模拟试验，测试获取实验室数据；实验室模拟试验包括大跨度桥梁的风致振动试验；实验室模拟试验进一步包括桥梁结构的地震响应试验；步骤s4中，行车速度分别为：5km/h、10km/h、20km/h、40km/h、60km/h、80km/h、100km/h；步骤s6中，突然加载法采用试验车辆的后轮从三角垫块上突然下落对桥梁产生冲击作用；步骤s7中，横向区域为5个；控制界面的试验效率介于0.8～1.05之间。
综上所述，采用了横向区域的多阶段划分，简化了初次数据的收集难度和处理的复杂程度，其次，根据桥梁结构单元的区分，为每个同一桥梁结构节点建立独特的时域特性和频域特性模型，找出均值和方差偏离较大的值，既能进一步方便试验人员解析数据，又能迅速为试验人员找出偏离值，从而提高了数据处理的效率和精度。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。