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。） 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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]。 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。 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。 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。 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。 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）几何位移；3）振动加速度；4）混凝土裂缝及内部缺陷探测；5）金属裂纹探测；6）材料破坏探测等。 光纤法由于其优秀的经济性，被广泛用于结构应变监测。Cong[85] Ding[86]等通过分布式和离散光纤传感器(FOS)系统，测量结构受力过程中的应变变化过程，与传统应变片相比，大幅提高了测量精度。王珍珍等[87]将光纤光栅传感器内置于碳纤维复材板（CFRP），成功监测了后张预应力CFRP板加固施工阶段的实时应力状态。 数字图像相关技术同样可应用于应变测试，Guo等[88]测试不同抗压强度的高强混凝土抗拉性能时，采用了应变测量和数字图像相关(DIC)技术来确定试样的变形。该技术仅需将斑点散布在分裂试验样品表面上，利用光学摄像机跟踪特殊物体的变形，基本不会对试件变形产生影响，还能提供位移和应变在观察区域内分布的全场信息，而传统的位移/应变测量技术只提供了传感器安装位置的信息，如图21-22所示。图21 基于DIC技术观测的C80混凝土应变分布图[88]图22 传统应变仪与DIC技术测得的应变对比[88] 几何位移往往是试验中的常用物理量，位移计、激光扫描技术以及光纤法均被广泛应用于位移测试。Jun等[89]研制了一种相对位移传感器，用于直接测量相对位移，不需要稳定的参考点，试验表明该传感器对钢桁架桥梁的节点状态具有较好的识别和评估性能。Wu等[90]运用了地面激光扫描技术对铝合金桥梁模型进行变形监测，分析了其力学性能。Bonopera等[91]运用光纤光栅差分沉降量测传感器，监测了预应力混凝土工字梁位移，避免了监测过程受环境影响和需要外部参考的问题。Abdul等[92]提出了一种基于宏观弯曲损耗和光功率耦合效应的二维位移传感器设计方法。此外，雷达技术也可以用于变形、位移测试，王鹏等[93]将雷达技术引入了桥梁振动变形测量与模态分析中，实现了对桥梁动静载试验时的连续变形监测与模态分析。 加速度计作为一种成熟技术被广泛应用在结构振动加速度测试，不少学者对其进行改进开发以适应各类振动测试需求。Maciej等[94]将基于PZT的传感元件、被动辐射器和地震质量集成，提出了一种新的集成式压电加速度计，通过改变传感梁的尺寸来调整其地震质量和刚度，能适用于各类试验测试。除此之外，还包含基于视觉的振动加速度测试技术，同样，Luna等[95]使用DIC和常规方法对桥梁模型的三维动态响应以及模态特性进行了测量，比较发现DIC技术可以更精确地监测和捕捉桥梁的动态响应。 超声波、放射线法等多用于混凝土模型结构的探伤。Nimrat等[96]运用超声波回弹技术探测混凝土内部损伤情况，再利用此技术监测并记录了模型试验中愈合混凝土裂缝恢复过程。Miguel等[97]借助计算机断层扫描技术(CT) 进行观测循环荷载对纤维混凝土(FRC)内部微观结构的影响（如图23），这种技术允许对每个样品的纤维位置和方向进行仔细检查，多角度扫描后利用图像分析软件识别和分离样品内部的每一根纤维。L. Carreras等[98]借助X射线照相法记录了复合材料载荷-位移曲线和裂纹前沿几何形状，良好的记录了材料在分层生长过程中裂纹前沿形状发生的变化，观测到丰富的裂纹扩展现象，如图24所示。声发射技术也可用于混凝土结构损伤评定，袁明等[99]实现了使用声发射技术对混凝土梁损伤的定量评估。图23 计算机断层扫描技术拍摄的纤维混凝土开裂照片[97]图24 X射线照相法技术监测的复合材料载荷-位移曲线[98] 红外线、金属磁记忆技术、声发射、涡流法被常应用于金属裂纹探测，孙杰等[100]提出了采用主动式红外热成像技术对桥梁钢结构涂装进行检测的方法，有效进行钢结构涂装质量的表征，并准确判断出涂装试板是否有缺陷及缺陷的形式位置，更可检测并放大肉眼不可见缺陷。Chen等[101]研究了磁记忆信号在疲劳裂纹扩展过程中的变化规律，并利用磁信号监测了铁磁材料的裂纹扩展，并预测其疲劳寿命。段兰等[46]在正交异性钢桥面板疲劳试验中，综合采用了声发射(AE)传感器、智能锆钛酸铅压电漆(PZT)传感以及应变片进行了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测。涡流法一般用于监测金属劣化阶段，Butusova等[102]根据钢铁表面出现裂纹导致导电率降低的电磁特性变化，将涡流监测从结果检测扩展到监测整个裂缝产生过程。Koichi等[103]分析调查涡流密度和磁场的分布，提出了一种涡流测试方法，提高了测试时对高碳纤维增强塑料的分层敏感性，如图25所示。 扫描电镜常用来观测材料的破坏界面，Pedram等[104]使用扫描电镜研究了暴露一年之后环氧聚合物混凝土微观结构的变化，Maricely等[105]使用扫描电镜确定了静态横向载荷与静态-循环拉伸载荷结合时双相不锈钢丝破坏和疲劳损伤机制，如图26所示。金属磁记忆技术同样可用于金属内部腐蚀探伤，周建庭等[106]提出的基于金属磁记忆技术的镀锌钢绞线拉索腐蚀检测新技术，成功解决常规技术难以检测镀锌钢绞线拉索内部腐蚀的问题。图26 扫描电镜观测下的钢丝变形及断裂缺口[105] 基于上述研究可知，模型试验是探究各类新形结构或新材料力学性能的最有效手段之一，也是研究复杂受力结构体系安全性、耐久性、功能性的常用手段，而新型测试技术的出现也为更深入地探析桥梁结构的力学性能、传力机理奠定了基础。关于桥梁模型试验及测试技术的未来发展方向，笔者提出以下几个建议： 1）试验设备的发展与建设：随着桥梁跨径、规模的不断发展，桥梁关键结构构件的尺寸同样不断发展，试验模型的尺寸与规模同样越来越大；与此同时，模型试验的比例尺越大则其等效性越好，而疲劳试验通常是足尺的，试验模型规模更大，试验加载模式亦更复杂，因此，对静动力的多向、复杂加载设备的需求增多，如：500至1000吨级以上大吨位伺服式数控加载设备、大吨位作动器（MTS等）、双向/三向异相位加载系统（在疲劳试验中，需要考虑竖向、横向、纵向多方向下不同加载力、加载频率、加载相位的复杂受力模拟）、大尺寸盐雾试验箱（温、湿、盐侵蚀、荷载耦合模拟复杂侵蚀环境）等； 2）高精度新型测试传感器发展：随着试验要求的提高，为更深入地研究桥梁结构力学性能，需要发展高精尖的测试传感器技术，如分布式光栅传感器、多点激光位移计、分布式裂缝传感器、裂纹图像识别传感器等；此外，未来桥梁模型试验可能引入更多的医疗、机械、航天航空方面的测试方法，并结合5G技术实现检测、监测数据的高速无损传输； 3）无损探伤及金属断口电镜设施：为了更深入地探究开裂或损伤的物理机理，需利用无损探伤设备准确及时识别试验过程中混凝土开裂、钢构件开裂等现象，同时在试验后对材料、结构构件破坏形态进行分析，高精度电子显微镜的合理应用越来越重要； 4）试验数据处理及误差分离技术：随着试验测试数量的增多，相关数据的快速处理、测试误差分离技术十分重要，将直接影响试验结果分析的准确性； 5）数值仿真分析与模型试验的结合：桥梁模型试验等效设计、试验测试控制与试验后数据对比分析均离不开仿真分析，模型试验校核并修正仿真分析，仿真分析进一步作参数分析拓展模型试验成果。注：参与本文撰写的还有：陈良军、杨仕力、徐希堃、王涵玉、刘雨1、宁波铁路枢纽北环线甬江桥正交异性桥面疲劳模型试验3、宁波铁路枢纽北环线甬江桥钢混结合段静力模型试验4、宁波铁路枢纽北环线甬江桥钢混结合段疲劳性能能模型试验8、贵广铁路思贤窖特大桥水平K撑桥面受力传力特性试验15、中山市西外环高速公路中央墩大悬臂盖梁静力试验16、中山市西外环高速公路折线配筋35m先张工字梁静力试验19、泉州湾跨海大桥耐候钢-混凝土组合梁疲劳性能及承载力试验研究 长期从事桥梁结构行为、健康监测、大数据方法在桥梁工程中的应用等方面研究。近五年来，负责/参加完成“城市典型交通基础设施运维安全关键技术研究”等10余项国家重点研发计划项目、国家科技支撑项目、国家自然科学基金项目、省科技厅项目等。发表国内外学术论文200余篇，出版专著1部，授权发明专利20余项，参编《城市轨道交通桥梁设计规范》等国家标准2部。获国家科技进步奖2项、省科技进步奖3项、中国交通运输协会科学技术奖一等奖1项，宏宇优秀教师奖，陆氏青年教师奖等。担任中国土木工程学会理事、中国灾害防治协会理事、四川省建设工程质量安全与监理协会鉴定分会主任、四川省桥梁专委会副主任等。 侧重于预应力混凝土桥梁结构和钢管混凝土桥梁结构研究，近几年主持完成的交通部西部科技项目山区大跨径钢筋混凝土箱型拱桥的设计及施工技术研究，高速铁路特殊桥梁新结构钢管混凝土收缩徐变试验研究等部省项目多项，发表科研论文60余篇，参编教材专著2本、译著1本。获铁道部科技进步一等奖，中国交通运输协会科学技术奖一等奖、四川省科技进步二等奖等。 电子邮箱：yangyongqingx@swjtu.edu.cn 长期从事复杂自然环境下铁路桥梁服役安全领域应用基础研究工作。主持和参与完成了纵向科研项目40余项。一作/通讯作者在本领域知名学术期刊上发表论文120余篇，其中SCI收录40篇，ESI高被引论文3篇。一作申请及授权中国发明专利21件，授权软件著作权10项。出版学术专著1部。获2019年度茅以升科学技术奖桥梁青年奖、2019年度中国交通运输协会科学技术进步一等奖等。担任《中南大学学报（英文版）》青年编委、茅以升科技教育基金会桥梁委员会委员、桥梁智能检测联盟副理事长、四川省科技青年联合会理事等。 电子邮箱：gouhongye@swjtu.edu.cn 主持和参与各类科研项目20余项。发表科技论文70余篇。获得授权发明专利5项。 参与科研项目获得“中国铁道学会科学技术奖”一等奖，“施工企业管理协会科学技术奖”特等奖等科技奖项共10项目。《Structural Health Monitoring》、《东南大学学报》（自然科学版）、《工程力学》、《振动、测试与诊断》等杂志审稿人，教育部学位与研究生教育发展中心通讯评议专家。先后参与“京沪高速铁路南京大胜关长江大桥”、“沪通铁路长江大桥”、“连镇铁路五峰山长江大桥”等大桥的科研工作。长期从事桥梁结构模型试验等方面的研究工作，近8年负责完成甬江特大桥的正交异性桥面及钢混结合段静载及疲劳试验、昌赣高铁赣州赣江特大桥钢混叠合梁梁段静载试验，大型桥梁关键局部模型试验、潜江铁路岳口汉江特大桥锚拉板疲劳试验、深茂铁路潭江特大桥钢混结合段静载试验等共10项。 长期从事桥梁结构评估及快速加固技术、健康监测、桥梁荷载试验以及产品研发工作。近年来负责/参与十余项铁道部科研项目、交通部科研项目以及重大工程项目，发表论文20余篇，授权发明专利、软件著作权4项，参编《轨道交通结构检测监测技术规范》1部，获中国交通运输协会科技进步一等奖1项。 电子邮箱：lixiaobin19990196@163.com 长期从事桥梁结构检测与维护，大型桥梁结构监测与控制，桥梁结构健康监测等方面的研究与工程实践。参与完成的各类桥梁检测与评定项目达50余项，主持完成大型桥梁结构施工监测与控制项目达60余项，发表论文20余篇，授权发明专利2项、实用新型专利2项、软件著作权3项。 致力于桥梁结构健康监测、结构受力行为研究。近年来，参与了多项铁路总公司的科研项目，以一作/通讯作者发表国内外高水平学术论文10余篇，担任了多个SCI期刊的审稿人。[1] 刘自明. 桥梁结构模型试验研究[J]. 桥梁建设, 1999(04): 1-7 12.
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