【正文】 模型進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，除了驗(yàn)證和分析橋梁的風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定性外，還可合理的選擇具有良好的空氣動(dòng)力性能的結(jié)構(gòu)斷面形式。我們知道路面的平整度是隨機(jī)變化的，由此所引起的振動(dòng)也是隨機(jī)的。在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析和抗震設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須了解并確定作用于結(jié)構(gòu)上的一切動(dòng)力荷載的特性，例如作用力的大小、方向、頻率和作用規(guī)律等，沒(méi)有這些資料就無(wú)法可靠地進(jìn)行試驗(yàn)，也不可能完善地進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的分析。(6) 對(duì)于頻率低、柔性大的橋梁可用有節(jié)奏行進(jìn)的人群作為荷載。(2) 車輛通過(guò)橋梁后的余振。（二）測(cè)定橋梁自振特性的激振荷載行車激振試驗(yàn)采用車輛以特定速度往返通過(guò)橋跨結(jié)構(gòu)，測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)在運(yùn)行車輛荷載作用于的動(dòng)力響應(yīng)。（一）檢驗(yàn)橋梁受迫振動(dòng)特性的試驗(yàn)荷載自振特性測(cè)試方法是測(cè)試環(huán)境隨機(jī)荷載激振而引起的橋跨結(jié)構(gòu)微幅振動(dòng)響應(yīng)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)記錄并實(shí)施FFT信號(hào)處理分析出頻域響應(yīng)結(jié)果。動(dòng)荷載產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)一般大于相應(yīng)的靜力效應(yīng)。它在橋梁設(shè)計(jì)或橋梁檢驗(yàn)中，是確定車輛荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用的重要技術(shù)參數(shù)，它直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全和設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性。橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)問(wèn)題影響因素復(fù)雜，僅靠理論分析還不能滿足工程應(yīng)用的需要，一般需采用理論分析與試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法解決，橋梁動(dòng)力試驗(yàn)就成為解決該問(wèn)題必不可少的手段。為滿足交通運(yùn)輸日益增長(zhǎng)的需要，不但各種交通車輛的數(shù)量有了迅速的增長(zhǎng)，而且車輛的行駛速度和載重量也有很大提高。， 。由于拱圈是等截面，因此個(gè)控制截面的截面屬性相同。 試驗(yàn)荷載下各截面內(nèi)力、荷載效率控制截面試驗(yàn)工況試驗(yàn)荷載荷載效率最大正彎矩()最大負(fù)彎矩（）軸力(kN)正彎矩荷載效率負(fù)彎矩荷載效率拱腳26941741217901/4拱45848380918483/8拱6591738041870拱頂74002———1669————試驗(yàn)荷載下（試驗(yàn)工況8）拱腳最大水平推力1660kN， 。本試驗(yàn)采用汽車進(jìn)行加載來(lái)確定試驗(yàn)荷載效應(yīng)。其次，應(yīng)計(jì)算其他控制截面在試驗(yàn)荷載作用下內(nèi)力，如未超過(guò)其設(shè)計(jì)內(nèi)力，說(shuō)明試驗(yàn)荷載的加載位置、加載等級(jí)有效且安全，如超過(guò)其設(shè)計(jì)內(nèi)力。一般在進(jìn)行橋梁靜荷載試驗(yàn)的時(shí)候其加載一般是按規(guī)范采用車輛分級(jí)加載，通過(guò)控制每級(jí)加載車的荷載大小來(lái)做到安全加載。為保證試驗(yàn)效果，根據(jù)《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》的要求，在選擇試驗(yàn)荷載大小及加載位置時(shí)應(yīng)采用靜力試驗(yàn)效率η進(jìn)行控制 （）式中，η——靜力試驗(yàn)荷載效率；Static——試驗(yàn)荷載作用下，某一加載試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的加載控制截面內(nèi)力或變位的最大計(jì)算效應(yīng)值；S——控制荷載產(chǎn)生的同一加載控制截面內(nèi)力或變位的最不利效應(yīng)計(jì)算值； (1+μ)——按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)值。由于橋梁靜力試驗(yàn)為鑒定荷載試驗(yàn)，試驗(yàn)荷載原則上應(yīng)盡量采用與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載相同的荷載。其中活載作用彎矩總和 （）(1+μ)——按規(guī)范取用的汽車沖擊系數(shù)值。各控制截面的影響線如下： 拱頂彎矩影響線 四分之一拱彎矩影響線 八分之三拱彎矩影響線 右拱腳彎矩影響線根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 》（JTG D602004），由車道荷載和人群荷載組合求得個(gè)控制截面的控制內(nèi)力。252。252。B3/8拱截面252。本節(jié)主要介紹橋梁控制截面與控制內(nèi)力的確定、試驗(yàn)荷載和試驗(yàn)工況的確定、以及各個(gè)試驗(yàn)工況下的理論值。因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)工作時(shí)的所受的荷載主要是靜力荷載，就是荷載位置隨時(shí)間而變的移動(dòng)車輛荷載，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)一般也是作為靜力來(lái)考慮的。 車道定義Pq 車道荷載圖式注：由《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》 （JTG D602004）對(duì)車道荷載有如下要求：公路—I級(jí)：q=，計(jì)算跨徑≤5m時(shí)，P=180kN，計(jì)算跨徑≥50m時(shí)，P=360kN，5m計(jì)算跨徑50m時(shí)，P直線內(nèi)插，計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)。）泊松比熱膨脹系數(shù)拱圈C40104250025000105橋墩立柱拱上立柱C30104立柱底座空心板梁蓋梁以上部件考慮其剛度、荷載、質(zhì)量。約束、限制處理[6]：約束——拱腳固定約束，樁底固定約束，左梁端固定鉸支，右梁端活動(dòng)鉸支。拱上立柱以及立柱底梁和蓋梁處理——取形心軸、確定上、下節(jié)點(diǎn)位置。設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100。人行道設(shè)有墊梁、緣石及人行道板，欄桿為鋼筋砼結(jié)構(gòu)。拱上立柱橫向?yàn)?棑，橫向尺寸為80厘米，拱腳段立柱縱向尺寸為100厘米。主拱圈為鋼筋砼箱型拱橋。分析時(shí)先進(jìn)行單元分析用結(jié)點(diǎn)位移表示單元內(nèi)力然后將單元再合成結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析建立整體平衡關(guān)系由此求出結(jié)點(diǎn)位移。有限元分析是對(duì)物理現(xiàn)象的模擬是對(duì)真實(shí)情況的數(shù)值近似。也為今后的檢測(cè)工作減輕負(fù)擔(dān)提出美好的應(yīng)用前景。在保證荷載試驗(yàn)效果的前提下確定試驗(yàn)采用的試驗(yàn)荷載和加載工況，通過(guò)運(yùn)行各種工況，得出結(jié)構(gòu)各控制截面的變形和應(yīng)力理論計(jì)算值。本文主要開(kāi)展了以下幾方面的工作：(1) 了解拱橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和發(fā)展歷史，分析橋梁檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。利用著名的結(jié)構(gòu)分析軟件Sap2000建立了大橋的有限元平面桿件單元模型。 因此，需要建立新的橋梁評(píng)定的發(fā)展方向：a) 橋梁安全與健康概念體系的建立；b) 基于橋梁安全與健康概念的評(píng)定指標(biāo)體系；c) 結(jié)構(gòu)損傷理論的應(yīng)用；d) 可靠度方法；e) 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯推理機(jī)制的專家評(píng)估系統(tǒng)；f) 在西方發(fā)達(dá)國(guó)家采用了新的方法比如日本、加拿大采用的荷載效應(yīng)的修正計(jì)算方法，專家系統(tǒng)。比如一系列課題的開(kāi)展 a) 公路橋梁檢測(cè)、評(píng)定與加固成套技術(shù)研究及推廣應(yīng)用；b) 混凝土梁式橋損傷檢測(cè)與安全可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)研究；c) 國(guó)家863項(xiàng)目“大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋長(zhǎng)期下?lián)虾烷_(kāi)裂的控制研究”；d) “在用預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁開(kāi)裂成因及處治技術(shù)研究”；e) 其他相關(guān)的科研課題?？梢韵嘈?，在這一研究領(lǐng)域內(nèi)將具有廣闊的發(fā)展前景！(一) 國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀(l) 加強(qiáng)相關(guān)政策的研究和制定由于《公路舊橋承載能力鑒定方法(試行)》 （1988）等規(guī)范頒布時(shí)間較早，且限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，隨著時(shí)間的推移，國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范匱乏，有待完善。但是長(zhǎng)期以來(lái)，人們?cè)跇蛄旱臋z測(cè)和評(píng)估方面缺少系統(tǒng)的分析和理論探討，技術(shù)水平提高不快。雖然二者在試驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容上都很不相同，但對(duì)承受以車輛荷載為主的橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，這兩種性質(zhì)的荷載試驗(yàn)對(duì)于全面分析和了解橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)是同樣重要的。通過(guò)校驗(yàn)系數(shù)來(lái)說(shuō)明結(jié)構(gòu)潛在的承載力，相對(duì)殘余變形反應(yīng)了結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。對(duì)于某些新結(jié)構(gòu)以及采用新材料、新工藝的橋梁，無(wú)相關(guān)條款規(guī)定時(shí)可借鑒國(guó)外或國(guó)內(nèi)其它行業(yè)的相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。對(duì)于一些在理論上難以計(jì)算的部位通過(guò)荷載試驗(yàn)可達(dá)到直接了解其受力的目的；通過(guò)荷載試驗(yàn)還能有助于發(fā)現(xiàn)在一般性檢測(cè)中難以發(fā)現(xiàn)的隱藏病害；通過(guò)荷載試驗(yàn)可以檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量；通過(guò)荷載試驗(yàn)可以確定舊橋結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力為制定橋梁加固或改建技術(shù)方案提供科學(xué)依據(jù)。(4) 了解橋梁實(shí)際受力狀態(tài)，判斷結(jié)構(gòu)的安全承載能力和便用條件。(2) 系統(tǒng)地收集橋梁技術(shù)數(shù)據(jù)，建立橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)，為橋梁計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作，以便更好地養(yǎng)護(hù)管理好橋梁，并能指導(dǎo)今后的橋梁養(yǎng)護(hù)、加固與維修工作。(2) 人們出行需求對(duì)以前按舊標(biāo)準(zhǔn)荷載等級(jí)設(shè)計(jì)建造的橋梁要求愈來(lái)愈高，通過(guò)檢測(cè)、評(píng)價(jià)確定現(xiàn)有橋梁的荷載等級(jí)，從而決定是否需要通過(guò)加固來(lái)提高其荷載等級(jí)。由于舊有規(guī)范不能適應(yīng)交通運(yùn)輸?shù)娘w速發(fā)展，使得舊有橋梁的設(shè)計(jì)荷載偏小，這也是舊橋承載力偏低的一個(gè)重要原因。(3) 橋梁修建中有些質(zhì)量較低。到2010年，我國(guó)主要公路通道的平均交通達(dá)到30000輛/天，2020年將分別達(dá)到56000輛/天，京滬等交通量較大路段預(yù)計(jì)可達(dá)到每天10萬(wàn)——13萬(wàn)輛。由中國(guó)工程院土木水利建筑學(xué)部陳肇元、范立礎(chǔ)、劉建航等14位院士組成的工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性研究項(xiàng)目組，針對(duì)對(duì)我國(guó)土建工程的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題分別在2003年和2007年3月兩次向國(guó)家有關(guān)部門(mén)遞交了咨詢報(bào)告，指出中國(guó)建筑（包括橋梁工程）安全的現(xiàn)狀讓院士們深感憂慮。這也已成為各級(jí)公路管理部門(mén)工作的重點(diǎn)。從上面的數(shù)據(jù)可知，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國(guó)交通運(yùn)輸建設(shè)也迎來(lái)了發(fā)展高峰。其中，全長(zhǎng)（正橋長(zhǎng)度與引橋長(zhǎng)度之和）500米以上的特大橋826座，全長(zhǎng)100米以上至500米的大橋5459座，全長(zhǎng)20米以上至100米的中橋13872座，全長(zhǎng)不足20米的小橋26731座。其中特大橋梁1457座、大橋39381座。最后針對(duì)靜力、動(dòng)力試驗(yàn)各個(gè)加載工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算：計(jì)算試驗(yàn)內(nèi)力、計(jì)算荷載效率、計(jì)算試驗(yàn)荷載作用下控制截面的應(yīng)力、撓度、結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)分析。目 錄摘 要 1ABSTRACT 2第1章 緒 論 1 本文的研究背景及意義 1 我國(guó)既有橋梁現(xiàn)狀 1 橋梁檢測(cè)工作的重要性與意義 2 3 靜力試驗(yàn) 4 動(dòng)力試驗(yàn) 5 國(guó)內(nèi)外橋梁檢測(cè)工作的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 5 本文的主要工作 7第2章 建立有限元模型 8 8 CAD中模型的繪制 9 在Sap2000建立平面桿件單元模型 10 在Sap2000中的幾何處理和約束限制處理 10 在Sap2000中定義材料和截面特性 11 在Sap2000中定義荷載工況 12 在sap2000中拱橋模型的展示 15第3章 橋梁結(jié)構(gòu)分析 16 靜力試驗(yàn) 16 試驗(yàn)的主要內(nèi)容及觀測(cè)項(xiàng)目 16 控制截面以及控制內(nèi)力的計(jì)算 17 荷載效率的概念 19 試驗(yàn)工況的確定 20 試驗(yàn)結(jié)果分析 21 動(dòng)力試驗(yàn) 24 橋梁動(dòng)力試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容與方法 24 橋梁動(dòng)荷載的特性 25 橋梁模態(tài)分析的振型圖 28第4章 荷載試驗(yàn)實(shí)施方案 30 試驗(yàn)依據(jù) 30 試驗(yàn)?zāi)康?30 主要試驗(yàn)內(nèi)容及檢測(cè)方法 30 主要試驗(yàn)內(nèi)容 30 試驗(yàn)檢測(cè)方法 31 試驗(yàn)橋跨控制截面及測(cè)點(diǎn)布置 31 靜力試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置 32 動(dòng)力試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置 33 34 控制荷載 34 試驗(yàn)荷載 34 試驗(yàn)工況 35 36 40 40 動(dòng)力試驗(yàn) 40 量測(cè)要求 40 試驗(yàn)加載組織、控制與安全措施 41 試驗(yàn)加載組織 41 試驗(yàn)的荷載的控制與安全措施 41 檢測(cè)信息整理分析及處理反饋 43第5章 總結(jié)與展望 44 44 44致 謝 45參考文獻(xiàn) 46 學(xué)習(xí)好幫手. . . .. .摘 要本文詳細(xì)論述了拱橋結(jié)構(gòu)荷載試驗(yàn)的原理、方法和內(nèi)容，同時(shí)根據(jù)某橋設(shè)計(jì)資料建立有限元平面桿件單元模型。對(duì)相關(guān)理論問(wèn)題的深入研究，往往也需要大量荷載試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)[4]。在竣工后一般還要求進(jìn)行荷載試驗(yàn)，以檢驗(yàn)橋梁整體受力性能和承載能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)文件和規(guī)范的要求，并把試驗(yàn)結(jié)果作為評(píng)定工程質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要技術(shù)資料和依據(jù)。橋梁荷載試驗(yàn)是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，技術(shù)含量高，涉及面廣。而在橋梁結(jié)構(gòu)的生命周期內(nèi)發(fā)生的結(jié)構(gòu)缺陷和損傷將不可避免地影響橋梁的使用性能。. . . .. .畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前 言拱橋是我國(guó)公路上使用很廣泛的一種橋梁體系。橋梁結(jié)構(gòu)與生物的生長(zhǎng)衰亡周期一樣，具有其獨(dú)特的生命周期。橋梁結(jié)構(gòu)的鑒定主要包括既有橋梁的檢算和外觀檢測(cè)工作以及荷載試驗(yàn)，通過(guò)檢算與外觀的檢測(cè)，可以基本上確定橋梁結(jié)構(gòu)物的使用狀況，然而理論推斷與實(shí)際結(jié)構(gòu)的特性往往存在著一定的差別，尤其是承載力的鑒定，目前還離不開(kāi)荷載試驗(yàn)[2]。按橋梁荷載試驗(yàn)方法，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)橋梁進(jìn)行荷載試驗(yàn)，檢測(cè)控制截面應(yīng)力、撓度、裂縫及橋梁動(dòng)力特性指標(biāo)，以達(dá)到下述目的[3]： (1) 檢驗(yàn)橋梁設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量對(duì)于一些新建的大、中型橋梁或者具有特殊設(shè)計(jì)的橋梁，在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中必然會(huì)遇到許多新的問(wèn)題，為保證橋梁建設(shè)質(zhì)量，施工過(guò)程中往往要求作施工監(jiān)控。(3) 驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法對(duì)于橋梁工程中的新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，應(yīng)通過(guò)荷載試驗(yàn)驗(yàn)證橋梁的計(jì)算圖式是否正確，材料性能是否與理論相符，施工工藝是否達(dá)到預(yù)期目的。指出了橋梁結(jié)構(gòu)分析中荷載試驗(yàn)的應(yīng)用以及存在的問(wèn)題，并分析了今后發(fā)展的趨勢(shì)。其次依據(jù)交通部頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定試驗(yàn)荷載工況