【正文】 模型進行風洞試驗，除了驗證和分析橋梁的風動穩(wěn)定性外，還可合理的選擇具有良好的空氣動力性能的結(jié)構(gòu)斷面形式。我們知道路面的平整度是隨機變化的，由此所引起的振動也是隨機的。在對橋梁結(jié)構(gòu)進行動力分析和抗震設計時，首先必須了解并確定作用于結(jié)構(gòu)上的一切動力荷載的特性，例如作用力的大小、方向、頻率和作用規(guī)律等，沒有這些資料就無法可靠地進行試驗，也不可能完善地進行試驗結(jié)果的分析。(6) 對于頻率低、柔性大的橋梁可用有節(jié)奏行進的人群作為荷載。(2) 車輛通過橋梁后的余振。（二）測定橋梁自振特性的激振荷載行車激振試驗采用車輛以特定速度往返通過橋跨結(jié)構(gòu)，測定橋跨結(jié)構(gòu)在運行車輛荷載作用于的動力響應。（一）檢驗橋梁受迫振動特性的試驗荷載自振特性測試方法是測試環(huán)境隨機荷載激振而引起的橋跨結(jié)構(gòu)微幅振動響應，并通過計算機記錄并實施FFT信號處理分析出頻域響應結(jié)果。動荷載產(chǎn)生的動力效應一般大于相應的靜力效應。它在橋梁設計或橋梁檢驗中，是確定車輛荷載對結(jié)構(gòu)的動力作用的重要技術(shù)參數(shù)，它直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全和設計的經(jīng)濟合理性。橋梁結(jié)構(gòu)的振動問題影響因素復雜，僅靠理論分析還不能滿足工程應用的需要，一般需采用理論分析與試驗測試相結(jié)合的方法解決，橋梁動力試驗就成為解決該問題必不可少的手段。為滿足交通運輸日益增長的需要，不但各種交通車輛的數(shù)量有了迅速的增長，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，因此個控制截面的截面屬性相同。 試驗荷載下各截面內(nèi)力、荷載效率控制截面試驗工況試驗荷載荷載效率最大正彎矩()最大負彎矩（）軸力(kN)正彎矩荷載效率負彎矩荷載效率拱腳26941741217901/4拱45848380918483/8拱6591738041870拱頂74002———1669————試驗荷載下（試驗工況8）拱腳最大水平推力1660kN， 。本試驗采用汽車進行加載來確定試驗荷載效應。其次，應計算其他控制截面在試驗荷載作用下內(nèi)力，如未超過其設計內(nèi)力，說明試驗荷載的加載位置、加載等級有效且安全，如超過其設計內(nèi)力。一般在進行橋梁靜荷載試驗的時候其加載一般是按規(guī)范采用車輛分級加載，通過控制每級加載車的荷載大小來做到安全加載。為保證試驗效果，根據(jù)《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》的要求，在選擇試驗荷載大小及加載位置時應采用靜力試驗效率η進行控制 （）式中，η——靜力試驗荷載效率；Static——試驗荷載作用下，某一加載試驗項目對應的加載控制截面內(nèi)力或變位的最大計算效應值；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計算值； (1+μ)——按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)值。由于橋梁靜力試驗為鑒定荷載試驗，試驗荷載原則上應盡量采用與設計標準荷載相同的荷載。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)《公路橋涵設計通用規(guī)范 》（JTG D602004），由車道荷載和人群荷載組合求得個控制截面的控制內(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、試驗荷載和試驗工況的確定、以及各個試驗工況下的理論值。因為橋梁結(jié)構(gòu)工作時的所受的荷載主要是靜力荷載，就是荷載位置隨時間而變的移動車輛荷載，在設計計算時一般也是作為靜力來考慮的。 車道定義Pq 車道荷載圖式注：由《公路橋涵設計通用規(guī)范》 （JTG D602004）對車道荷載有如下要求：公路—I級：q=，計算跨徑≤5m時，P=180kN，計算跨徑≥50m時，P=360kN，5m計算跨徑50m時，P直線內(nèi)插，計算剪力效應時。）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)點位置。設計洪水頻率：1/100。人行道設有墊梁、緣石及人行道板，欄桿為鋼筋砼結(jié)構(gòu)。拱上立柱橫向為2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。分析時先進行單元分析用結(jié)點位移表示單元內(nèi)力然后將單元再合成結(jié)構(gòu)進行整體分析建立整體平衡關系由此求出結(jié)點位移。有限元分析是對物理現(xiàn)象的模擬是對真實情況的數(shù)值近似。也為今后的檢測工作減輕負擔提出美好的應用前景。在保證荷載試驗效果的前提下確定試驗采用的試驗荷載和加載工況，通過運行各種工況，得出結(jié)構(gòu)各控制截面的變形和應力理論計算值。本文主要開展了以下幾方面的工作：(1) 了解拱橋的結(jié)構(gòu)特點和發(fā)展歷史，分析橋梁檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。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定指標體系；c) 結(jié)構(gòu)損傷理論的應用；d) 可靠度方法；e) 基于神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊邏輯推理機制的專家評估系統(tǒng)；f) 在西方發(fā)達國家采用了新的方法比如日本、加拿大采用的荷載效應的修正計算方法，專家系統(tǒng)。比如一系列課題的開展 a) 公路橋梁檢測、評定與加固成套技術(shù)研究及推廣應用；b) 混凝土梁式橋損傷檢測與安全可靠性評價技術(shù)研究；c) 國家863項目“大跨度預應力混凝土連續(xù)箱梁橋長期下?lián)虾烷_裂的控制研究”；d) “在用預應力連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁開裂成因及處治技術(shù)研究”；e) 其他相關的科研課題?？梢韵嘈?，在這一研究領域內(nèi)將具有廣闊的發(fā)展前景！(一) 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀(l) 加強相關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)范頒布時間較早，且限于當時的技術(shù)水平，隨著時間的推移，國內(nèi)相關標準和規(guī)范匱乏，有待完善。但是長期以來，人們在橋梁的檢測和評估方面缺少系統(tǒng)的分析和理論探討，技術(shù)水平提高不快。雖然二者在試驗目的和內(nèi)容上都很不相同，但對承受以車輛荷載為主的橋梁結(jié)構(gòu)來說，這兩種性質(zhì)的荷載試驗對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。通過校驗系數(shù)來說明結(jié)構(gòu)潛在的承載力，相對殘余變形反應了結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。對于某些新結(jié)構(gòu)以及采用新材料、新工藝的橋梁，無相關條款規(guī)定時可借鑒國外或國內(nèi)其它行業(yè)的相關規(guī)范、規(guī)程的有關規(guī)定。對于一些在理論上難以計算的部位通過荷載試驗可達到直接了解其受力的目的；通過荷載試驗還能有助于發(fā)現(xiàn)在一般性檢測中難以發(fā)現(xiàn)的隱藏病害；通過荷載試驗可以檢驗橋梁結(jié)構(gòu)的設計與施工質(zhì)量；通過荷載試驗可以確定舊橋結(jié)構(gòu)的實際承載能力為制定橋梁加固或改建技術(shù)方案提供科學依據(jù)。(4) 了解橋梁實際受力狀態(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，為橋梁計算機管理系統(tǒng)的基礎工作，以便更好地養(yǎng)護管理好橋梁，并能指導今后的橋梁養(yǎng)護、加固與維修工作。(2) 人們出行需求對以前按舊標準荷載等級設計建造的橋梁要求愈來愈高，通過檢測、評價確定現(xiàn)有橋梁的荷載等級，從而決定是否需要通過加固來提高其荷載等級。由于舊有規(guī)范不能適應交通運輸?shù)娘w速發(fā)展，使得舊有橋梁的設計荷載偏小，這也是舊橋承載力偏低的一個重要原因。(3) 橋梁修建中有些質(zhì)量較低。到2010年，我國主要公路通道的平均交通達到30000輛/天，2020年將分別達到56000輛/天，京滬等交通量較大路段預計可達到每天10萬——13萬輛。由中國工程院土木水利建筑學部陳肇元、范立礎、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目組，針對對我國土建工程的現(xiàn)狀和存在的問題分別在2003年和2007年3月兩次向國家有關部門遞交了咨詢報告，指出中國建筑（包括橋梁工程）安全的現(xiàn)狀讓院士們深感憂慮。這也已成為各級公路管理部門工作的重點。從上面的數(shù)據(jù)可知，隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國交通運輸建設也迎來了發(fā)展高峰。其中，全長（正橋長度與引橋長度之和）500米以上的特大橋826座，全長100米以上至500米的大橋5459座，全長20米以上至100米的中橋13872座，全長不足20米的小橋26731座。其中特大橋梁1457座、大橋39381座。最后針對靜力、動力試驗各個加載工況進行結(jié)構(gòu)分析計算：計算試驗內(nèi)力、計算荷載效率、計算試驗荷載作用下控制截面的應力、撓度、結(jié)構(gòu)固有振動分析。目 錄摘 要 1ABSTRACT 2第1章 緒 論 1 本文的研究背景及意義 1 我國既有橋梁現(xiàn)狀 1 橋梁檢測工作的重要性與意義 2 3 靜力試驗 4 動力試驗 5 國內(nèi)外橋梁檢測工作的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 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 16 試驗的主要內(nèi)容及觀測項目 16 控制截面以及控制內(nèi)力的計算 17 荷載效率的概念 19 試驗工況的確定 20 試驗結(jié)果分析 21 動力試驗 24 橋梁動力試驗測試內(nèi)容與方法 24 橋梁動荷載的特性 25 橋梁模態(tài)分析的振型圖 28第4章 荷載試驗實施方案 30 試驗依據(jù) 30 試驗目的 30 主要試驗內(nèi)容及檢測方法 30 主要試驗內(nèi)容 30 試驗檢測方法 31 試驗橋跨控制截面及測點布置 31 靜力試驗測點布置 32 動力試驗測點布置 33 34 控制荷載 34 試驗荷載 34 試驗工況 35 36 40 40 動力試驗 40 量測要求 40 試驗加載組織、控制與安全措施 41 試驗加載組織 41 試驗的荷載的控制與安全措施 41 檢測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 46 學習好幫手. . . .. .摘 要本文詳細論述了拱橋結(jié)構(gòu)荷載試驗的原理、方法和內(nèi)容，同時根據(jù)某橋設計資料建立有限元平面桿件單元模型。對相關理論問題的深入研究，往往也需要大量荷載試驗的實測數(shù)據(jù)[4]。在竣工后一般還要求進行荷載試驗，以檢驗橋梁整體受力性能和承載能力是否達到設計文件和規(guī)范的要求，并把試驗結(jié)果作為評定工程質(zhì)量優(yōu)劣的主要技術(shù)資料和依據(jù)。橋梁荷載試驗是一項復雜而細致的工作，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)設計（論文）前 言拱橋是我國公路上使用很廣泛的一種橋梁體系。橋梁結(jié)構(gòu)與生物的生長衰亡周期一樣，具有其獨特的生命周期。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工作以及荷載試驗，通過檢算與外觀的檢測，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，目前還離不開荷載試驗[2]。按橋梁荷載試驗方法，通過對試驗橋梁進行荷載試驗，檢測控制截面應力、撓度、裂縫及橋梁動力特性指標，以達到下述目的[3]： (1) 檢驗橋梁設計與施工質(zhì)量對于一些新建的大、中型橋梁或者具有特殊設計的橋梁，在設計施工過程中必然會遇到許多新的問題，為保證橋梁建設質(zhì)量，施工過程中往往要求作施工監(jiān)控。(3) 驗證橋梁結(jié)構(gòu)設計理論和設計方法對于橋梁工程中的新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，應通過荷載試驗驗證橋梁的計算圖式是否正確，材料性能是否與理論相符，施工工藝是否達到預期目的。指出了橋梁結(jié)構(gòu)分析中荷載試驗的應用以及存在的問題，并分析了今后發(fā)展的趨勢。其次依據(jù)交通部頒布的行業(yè)標準確定試驗荷載工況