【正文】 彈性模量（ MPa） 質(zhì)量密度（ kg/m179。 在 sap2021 中定義人群、車道荷載工況如下： 圖 人群荷載 P q 圖 車道荷載圖式 14 圖 車道荷載 圖 荷載工況 2021屆理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 15 在 sap2021 中拱橋模型的展示 本橋是用 sap2021 建立平面模型圖，共分為 269 個節(jié)點， 241 個桿單元，其模型圖如下： 圖 平面模型透視圖 圖 模型 3d效果圖 16 第 3 章 橋梁結(jié)構(gòu)分析 靜力試驗 靜力試驗是橋梁結(jié)構(gòu)試驗中最大量、最常見的基本試驗。本橋靜力試驗截面及觀測內(nèi)容詳見表 。 其中活載作用彎矩總和 （式 ） (1+μ )—— 按規(guī)范取用的汽車沖擊系數(shù)值。然后調(diào)整試驗荷載使該截面內(nèi)力逐級達到此控制值。以使試驗荷載逐級達到該截面的設(shè)計內(nèi)力，實現(xiàn)預(yù)定的加載效率。 2021屆理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 21 表 試驗工況 試驗結(jié)果分析 由此得出每個試驗工況下的試驗車輛布載，通過對各個工況的運行分析，得出各部位的內(nèi)力及加載效率。 控制截面 截面屬性 軸應(yīng)力（ MPa） 正彎曲應(yīng)力（ MPa） 負彎曲應(yīng)力（ MPa） 正應(yīng)力（ MPa） 負應(yīng)力（ MPa） 面積A(m2) 慣性矩I（ m4） 距離 y（ m） 拱腳 3/8拱 1/4拱 拱頂 ——— ——— 2021屆理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 23 由于在實測中測試拱圈撓度比較困難，而經(jīng)過模型驗算，發(fā)現(xiàn)立柱對橋面和拱圈的豎向變形影響很小，因此在橋面采用精密水準(zhǔn)儀測試橋面對應(yīng)截面的撓度來與橋面豎向變形的理論值做比較。 橋梁結(jié)構(gòu)的振動分析是橋梁結(jié)構(gòu)分析的又一項重要內(nèi)容。首先，引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動的振源(例如車輛、人群、陣風(fēng)或地震力等 )和結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)都是隨時間而變化，而且結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的響應(yīng)與結(jié)構(gòu)本身的動力特性有密切關(guān)系。 (3) 橋梁在風(fēng)力、流冰幢擊和地震力等動力荷載作用下的動力性能試驗，只宜在專門的長期觀測中實現(xiàn)。 (5) 運轉(zhuǎn)頻率可調(diào)節(jié)的起振機 (可測定不同振型的頻率 )。如果車身連同貨物的慣性力使輪壓發(fā)生周期性的變化，則對結(jié)構(gòu)形成周期性的擾動力。因此，可以在地震時觀測地面運動及結(jié)構(gòu)物在地震荷載作用下的振動過程，從而在此基礎(chǔ)上研究分析地震荷載的特性。 (7) 車速與受迫振動頻率的關(guān)系曲線。 (4) 結(jié)構(gòu)各部分的振動速度和加速度的分布圖。1 （ 1με），根據(jù)材料的彈性模量換算測點應(yīng)力。 結(jié)構(gòu)動力荷載試驗 通過跑車、剎車、跳車、脈動測試等試驗方法，采用動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)采集結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、加速度等信號，通過對時域信號和頻譜信號進行分析，得到結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)以及結(jié)構(gòu)固有頻率、阻尼比等結(jié)構(gòu)動力特性指標(biāo)?？刂苾?nèi)力根據(jù)交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》 （ JTG D602021）的規(guī)定按設(shè)計荷載計算其控制截面的控制彎矩。 加載車過磅完畢應(yīng)及時提供車輛過磅單。 試驗車型及加載車輛的參數(shù)如下： 圖 三軸重車加載車型圖 2021屆理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 35 表 加載車輛參數(shù) 車輛型號 車型 1 車型 2 加載車數(shù)量（臺） 4 4 前 — 中（前－后）軸距（ m） 左右 左右 中 — 后軸距（ m） 左右 左右 后軸 — 車尾距離（ m） ≤ ≤ 前軸重（ t） 中 — 后軸重（ t） 2= 2= 總重（ t） 說明： 配套方提前落實加載車輛并及時將車輛規(guī)格參數(shù)告之檢測方。 32 靜力試驗測點布置 圖 拱頂截面應(yīng)變花測點布置 圖 四分之一拱與八分之三拱截面應(yīng)變花測點布置 圖 注：圖 ，圖 中“ ?” 標(biāo)記為混凝土表面應(yīng)變花測點。 。 靜力試驗 (1) 控制截面應(yīng)力； 2021屆理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 31 (2) 控制截面最大撓度及其橫向分布規(guī)律； (3) 控制截面附近區(qū)域裂縫觀測。 結(jié)構(gòu)的換算質(zhì)量可用兩個不同重量的突加荷載依次激振，分別測定自振周期為 T和 T2其附加質(zhì)量分別為 M1和 .M2，可用 下 列關(guān)系式求得換算質(zhì)量 Mo 。 2021屆理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 27 (4) 振型。對于大跨度懸吊結(jié)構(gòu)需要考慮風(fēng)荷載的動力作用，由于結(jié)構(gòu)在風(fēng)力作用下的受力和振動情況很復(fù)雜，在理論上目前還不能很好的解決橋梁的風(fēng)振問題。 橋梁結(jié)構(gòu)在運營過程當(dāng)中，經(jīng)常會受到由車輛自身的振動所引起的動力作用，特別是當(dāng)車輛行駛在不平整的橋面上時，這種作用尤為明顯。 (1) 在預(yù)定激振位置，汽車后輪越過一根高 5─ I5 厘米的有坡面的橫木，車輪落下后立即停車。行車激振試驗包括有障礙行車試驗和無障礙行車試驗，分別模擬橋面有無損傷時橋面行車對橋跨結(jié)構(gòu)的沖擊作用。沖擊系數(shù)綜合地反映了橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性、車輛的運動性能 以及橋面的平整程度等因素的影響。同時，車輛駛過橋梁時，由于橋面起伏不平或發(fā)動機的抖動等原因都會使橋梁振動加劇。由于拱圈是等截面，因此個控制截面的截面屬性相同。靜力試驗荷載效率為試驗方案計算值，實際荷載效率因加載車輛裝載的差異會有所變化。 試驗工況的確定 目前對于橋梁靜荷載試驗主要是測試控制截面的應(yīng)力（應(yīng)變）、撓度等。由于橋梁靜力試驗為鑒定荷載試驗，試驗荷載原則上應(yīng)盡量采用與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)荷載相同的荷載。 圖 拱橋的各個控制截面 運行荷載工況，分別得出個控制截面的彎矩影響線，從而得出個控制截面的最不利加載位置，以進一步了解橋梁的受力特性，也為確定試驗車輛的布載位置做好準(zhǔn)備工作。靜力試驗的加載過程是從零開始逐步遞增一直到預(yù)定的荷載為止。 12 表 截面特性 在 Sap2021 中定義荷載工況 在 sap2021 中定義各種荷載工況，本模型采用車道荷載和人群荷載的組合計算控制截面的控制荷載，并根據(jù)控制截面的影響線定義不同的試驗荷載工況。 主梁處理 —— 取形心軸、取計算跨徑。 通航等級：四級。拱腳段底梁寬度為 120 厘米，拱頂段底梁寬度為 100 厘米。簡單的說有限元法思想是將連續(xù)體分成有限個單元，單元間相互有結(jié)點連接的理想結(jié)點系統(tǒng)。 (6) 為以后進行荷載試驗方案的現(xiàn)場檢測結(jié)果，與有限元模型的理論值相對比，確定校驗系數(shù)，從而驗證兩者之間的一致性。同時也通過荷載試驗方案的設(shè)計掌握橋梁結(jié)構(gòu)的有限元分析方法，了解橋梁荷載試驗的全過程，并且明確模型試驗力學(xué)分析在工程實際中的應(yīng)用。 (三 ) 橋梁檢測的發(fā)展趨勢 (l) 現(xiàn)階段我國橋梁評定還過份依賴荷載試驗，而荷載試驗規(guī)范的存在一些不足： a) 檢算要點、檢算方法等方面規(guī)定的過于原則； b) 評定指標(biāo)單一，可操作性差； c) 基于檢測結(jié)果的計算分析評定方法無法很好應(yīng)用，而需大量借助昂貴的荷載試驗對舊橋加以鑒定； d) 荷載試驗鑒定比較直觀，但費用高，需中斷交通； e) 荷載試驗不能反映結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)性能、疲勞性能，以及在鑒定期內(nèi)今后材料強度和結(jié)構(gòu)響應(yīng)的不定性，以及耐久性檢測指標(biāo)等因素對結(jié)構(gòu)承載能力的影響。目前正逐漸成為具有現(xiàn)實意義的重要研究課題，越來越廣泛地得到橋梁工程技術(shù)人員和管理人員的高度重視。動力試驗反映了橋梁的整體工作性能。公路橋梁荷載試驗應(yīng)以國家和交通部頒布的有關(guān)公路橋涵的法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計規(guī)范為依據(jù)來進行。 (3) 對經(jīng)過維修加固的橋梁進行竣工檢測，通過檢測可檢驗維修加固的質(zhì)量，加固方法的合理性與可靠性。 因此對橋梁檢測具有以下意義 [4]： (一 ) 橋梁養(yǎng)護的主要依據(jù) (1) 由于橋梁多年的營運使用，其主要部位出現(xiàn)缺陷，如裂縫、錯位、沉降等，通過檢測確定橋梁各部位損壞的程度及 實際承載能力。如江陰長江大橋由于長期的超載現(xiàn)象導(dǎo)致了設(shè)計使用年限為 12年的橋面鋪裝層經(jīng)過 3年就發(fā)生大面積開裂，交通部門通過實地檢測，發(fā)現(xiàn)過往這座大橋的貨運車輛的軸載有 70%超限。盡管如此，總體而言我國的橋梁結(jié)構(gòu)安全現(xiàn)狀仍不樂觀，橋梁事故屢屢發(fā)生，給人民的生命財產(chǎn)和國民經(jīng)濟造成巨大損失，造成了極其惡劣的影響。其中，全長（正橋長度與引橋長度之和） 500 米以上的特大橋 872 座，全長 100 米以上至 500 米的大橋 5637 座，全長 20 米以上至 100 米的中橋 14188 座 ，全長不足 20 米的小橋 26827座。 2021 年底，全國公路橋梁達 萬座、 萬延米，比上年末增加 萬座、 萬延米。指出了橋梁結(jié)構(gòu)分析中荷載試驗的應(yīng)用以及存在的問題，并分析了今后發(fā)展的 趨勢。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(yīng)力、撓度、裂縫及橋梁動力特性指標(biāo)，以達到下述目的 [3]： (1) 檢驗橋梁設(shè)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(shè)計的橋梁，在設(shè)計施工過程中必然會遇到許多新的 問題，為保證橋梁建設(shè)質(zhì)量，施工過程中往往要求作施工監(jiān)控。 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。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。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(shè)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)。 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................ 1 ABSTRACT...................................................................................................................... 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 荷載試驗的主要內(nèi)容 ........................................................................................ 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 工程概況 ............................................................................................................ 8 CAD 中模型的繪制 ...................................................................................