在安徽寿春高架桥上，35%的预制混凝土桥面板出现裂缝，部分裂缝宽度超设计限值0.2毫米。这些裂缝背后，隐藏着一个被传统设计规范低估的“隐形杀手”——车辆动态荷载对桥面板的局部冲击效应。我国浙江工业大学与美国加州大学洛杉矶分校的联合团队近期在《结构与土木工程前沿》发表研究，通过现场测试与计算机模拟发现：桥面板的局部冲击因子最高可达0.93，远超中美规范限值0.33，而路面粗糙度是最大影响因素。这一发现为桥梁安全评估与维护提供了新方向。

从裂缝到数据：桥面“压力波”如何被低估？

寿春高架桥作为四跨连续钢-混凝土组合梁桥，设计时速120公里，却在运营4年后出现密集裂缝。研究团队通过数字图像相关（DIC）技术监测发现，裂缝多集中在车道下方的桥面板，而规范计算应力却显示“安全”。矛盾指向传统设计方法的一个漏洞：全球冲击因子（衡量桥梁整体振动）无法反映桥面板的局部动态响应。

“就像用平均体重评估每个人的健康，忽略了局部器官的负担。”论文通讯作者彭伟兵比喻道。团队在桥面布置高精度光学传感器，测量车辆以5-60公里/小时通过时的动态形变。数据显示，桥面板的局部冲击因子比钢梁高40%，且车速达60公里/小时时，局部冲击因子飙升至0.575，远超国标限值。

计算机“透视”桥面：路面粗糙度成最大变量

为验证现场数据，团队搭建了包含7.5万网格单元的桥梁三维有限元模型，模拟车辆荷载与桥面振动。模型显示，当车速提升至120公里/小时，局部冲击因子可达0.93，相当于设计值的2.8倍。路面粗糙度的影响最为显著——在“较差”路况下，桥面冲击因子比“良好”路况增加67%。

“路面坑洼就像不断敲击桥面的锤子。”彭伟兵解释，车辆颠簸产生的振动波通过轮胎传递至桥面板，引发高频局部形变。研究还发现，车重增加会降低冲击因子，但超载会导致桥梁整体变形风险升高。例如，100吨重车以80公里/小时通过时，桥面最大形变达6毫米，逼近安全阈值。

规范迭代迫在眉睫：从“整体安全”到“细胞级监测”

现行中美桥梁设计规范均采用全球冲击因子，但此次研究表明，局部冲击效应可能被低估60%以上。团队提出新计算方法：将桥面板的局部形变从钢梁整体振动中剥离，单独评估其动态响应。该方法已通过现场数据验证，误差小于5%。

研究同时为桥梁维护提供新思路：安装实时健康监测系统，通过传感器追踪桥面形变与裂缝扩展；限制重车通行速度，尤其在路面状况恶化路段；优先修复高粗糙度路面，减少“振动锤”效应。

“这相当于给桥梁装上‘心电图仪’。”未参与研究的桥梁工程师评论称，“未来若将局部冲击因子纳入设计标准，可大幅延长桥梁寿命。”目前，团队正将方法推广至波形钢腹板桥等更多桥型，并探索多车道随机车流的叠加效应。

来源: FrontClVlL