在实际运营中,桥梁的模态频率往往受到温度、车辆荷载等环境因素的影响发生变化。这种变化会混淆甚至掩盖掉由结构损伤引起的频率变化,给桥梁的健康状态评估带来较大困扰。本文基于大量温度和加速度实测数据,开展温度、车辆荷载与频率的相关性研究,以期揭示温度和车辆荷载对频率的影响规律。主要研究内容和结论如下:(1)温度影响频率的机理。利用Midas Civil软件建立鹤洞大桥有限元模型,分别计算由温度引起弹性模量、初始内力及支座刚度变化带来的频率改变值。对比计算结果发现:由于温度引起的弹性模量变化及支座刚度变化是引起频率变化的主要原因,当支座结冰时对频率的影响更大,而由温度引起的初始内力变化对频率影响很小,基本可以忽略。(2)频率-温度相关性。基于近10个月的监测数据进行频率-温度相关性分析,按10min、20min、30min和1h共4种时距对监测数据进行分割。用峰值拾取法获取各时段的前四阶竖弯频率值,以每个时段内全桥温度传感器测得温度值的平均值作为温度代表,以各时段的加速度均方根(ARMS)作为该时段车辆荷载代表值。同一时距下获得各阶竖弯频率样本、温度样本和ARMS样本个数相同,按时间轴一一对应,四种时距中获得的样本组数分別为27504、13752、9168、4584。为去除车辆荷载影响,选择ARMS值为[0.0070,0.0072]的频率、温度样本进行相关性分析。分析发现:频率与温度负相关,其中,第三阶竖弯频率的相关性最大,第二阶竖弯频率的相关性最小;随着分析时距的增大,各阶竖弯频率的离散程度减小,同时与温度的负相关性增强;剔除车辆荷载影响后,频率与温度的相关性更明显。(3)频率-车辆荷载相关性。基于以上实测数据进行频率-车辆荷载相关性分析,由上文分析得知分析时距不宜过小,故在频率-车辆荷载相关性研究中只采取30min和1h两种时距分析。为剔除温度的影响,通过对温度数据的统计分析选择温度值为[21,22]的频率、ARMS样本进行相关性分析。经分析发现:频率与车辆荷载负相关,各阶竖弯频率与车辆荷载的相关性均较强,其中第四阶竖弯频率的相关性最大,第三阶竖弯频率的相关性最小;两种分析时距中,随着分析时距的增大,各阶竖弯频率的离散程度减小,同时与车辆荷载的负相关性增强;