【文章內(nèi)容簡介】 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。橫系梁C30————25000————橋面鋪裝C40————————人行道板C30————————以上結(jié)構(gòu)部件考慮其荷載，忽略其剛度、質(zhì)量。項目部位截面形狀幾何特性修正系數(shù)寬度（m）高度（m）截面積（m2）抗彎慣矩I33（m4）截面積抗彎慣矩拱上立柱矩形——22拱上立柱（拱腳端）矩形——22橋墩立柱矩形——22橫系梁矩形——11拱肋通用型1211空心板梁通用型11蓋梁通用型11 截面特性 在Sap2000中定義荷載工況在sap2000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。首先按照《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》 （JTG D602004）的要求完成對車道、人群、車輛荷載的定義，其次定義車輛類別，最后定義荷載組合。 車道定義Pq 車道荷載圖式注：由《公路橋涵設(shè)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(yīng)時。公路—II級：P和q取公路—。在sap2000中定義人群、車道荷載工況如下： 人群荷載 車道荷載 荷載工況 在sap2000中拱橋模型的展示本橋是用sap2000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： 平面模型透視圖 模型3d效果圖第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。所謂橋梁靜力試驗，是將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，然后對橋梁結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參量進(jìn)行測試，從而對橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能及使用能力做出評價。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(shè)計計算時一般也是作為靜力來考慮的。橋梁結(jié)構(gòu)靜力試驗一般可以通過重力或其他類型的加載設(shè)備來實現(xiàn)并能滿足試驗要求。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。靜力試驗是了解結(jié)構(gòu)特性的重要手段，不僅用它來直接解決結(jié)構(gòu)的靜力問題，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力試驗時一般也要先進(jìn)行靜力試驗以測定結(jié)構(gòu)有關(guān)的特性參數(shù)。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。 試驗的主要內(nèi)容及觀測項目常見橋梁的主要觀測項目有：結(jié)構(gòu)的撓度、支座沉降、結(jié)構(gòu)最大拉、壓應(yīng)力和中性軸位置、支座附近截面的主拉應(yīng)力、活動支座的變化以及裂縫的出現(xiàn)和擴展?fàn)顩r。表 主要試驗內(nèi)容及觀測項目截面編號截面部位應(yīng)力擾度裂縫A拱腳截面252。———252。B3/8拱截面252。252。252。C1/4拱截面252。252。252。D拱頂截面252。252。252。 控制截面以及控制內(nèi)力的計算根據(jù)所建立的模型，對于拱橋來說，一般選取拱腳、1/4拱、3/8拱、拱頂截面作為控制截面。計算時只考慮A、B、C、D四個截面。 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(jìn)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。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。 。 控制內(nèi)力控制截面ABCD拱腳3/8拱1/4拱拱頂控制內(nèi)力彎矩M()彎矩M()彎矩M()彎矩M()最大負(fù)彎矩車道605731983323——人群752441511——總和711137984000——最大正彎矩車道6074511550363724人群947467442351總和7324583757294261拱腳處在的最大水平推力為1773kN。由拱橋的受力特性可知，拱腳處承受的彎矩最大，試驗結(jié)果理論值符合要求。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。沖擊系數(shù)可由以下式計算：，μ=；≤f≤14Hz時，μ=；3．當(dāng)f14Hz時，μ=； 式中f為結(jié)構(gòu)基頻Hz。由于本橋跨徑小于150m，所以不考慮縱向折減系數(shù)，在sap2000中求得結(jié)構(gòu)的基頻為f=，因此按照規(guī)范規(guī)定，沖擊系數(shù)μ= 。 荷載效率的概念試驗荷載效應(yīng)計算是在設(shè)計內(nèi)力計算結(jié)果的基礎(chǔ)上來確定加載位置、加載等級以及在試驗荷載作用下結(jié)構(gòu)反應(yīng)大小的過程，也是一個反復(fù)試算的過程。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。但由于客觀條件的限制實際采用的試驗荷載往往很難與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)荷載一致。在不影響主要試驗?zāi)康牡那疤嵯乱话悴捎脙?nèi)力或變形等效的加載方式：即計算出設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)荷載對控制截面產(chǎn)生的最不利內(nèi)力，以此作為控制值。然后調(diào)整試驗荷載使該截面內(nèi)力逐級達(dá)到此控制值。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(yīng)采用靜力試驗效率η進(jìn)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(yīng)的加載控制截面內(nèi)力或變位的最大計算效應(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)計算值； (1+μ)——按規(guī)范取用的沖擊系數(shù)值。—。當(dāng)橋梁調(diào)查、驗算工作比較充分完善時可采用低限值，當(dāng)橋梁調(diào)查、驗算工作不充分尤其是缺乏設(shè)計資料時可采用高限值。 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。一般在進(jìn)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。這里僅討論荷載試驗采用車輛加載的情況。首先，依據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 》（JTG D602004）對車輛荷載的要求，根據(jù)控制截面的設(shè)計內(nèi)力、控制截面的影響線，以及加載設(shè)備的種類，初步確定加載車輛、加載位置、加載等級。以使試驗荷載逐級達(dá)到該截面的設(shè)計內(nèi)力，實現(xiàn)預(yù)定的加載效率。其次，應(yīng)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(shè)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(shè)計內(nèi)力。則應(yīng)重新調(diào)整試驗荷載的加載位置、加載等級，直至找到既可使控制截面達(dá)到其加載效率、又可使其它截面在試驗荷載作用下不超過其設(shè)計內(nèi)力的加載方式為止。最后，在上述工作的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場實際情況形成嚴(yán)密可行的加載程序，以便試驗時的實施。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。本試驗采用汽車進(jìn)行加載來確定試驗荷載效應(yīng)。以設(shè)計正常使用荷載作為加載控制按控制截面內(nèi)力、軸力等效原則進(jìn)行布載，并使控制截面的試驗荷載效率滿足檢測規(guī)程的要求。在sap2000中定義好試驗車輛荷載工況。工況序號工況名稱測試內(nèi)容備注1拱腳最大正彎矩的加載試驗拱腳處應(yīng)力及位移 試驗車輛及其布置方式詳見第4章2拱腳最大負(fù)彎矩的加載試驗拱腳處應(yīng)力及各截面位移31/4拱最大正彎矩的加載試驗1/4拱處應(yīng)力與各截面位移41/4拱最大負(fù)彎矩的加載試驗3/8拱處應(yīng)力與各截面位移53/8拱最大正彎矩的加載試驗3/8拱處應(yīng)力與各截面位移63/8拱最大負(fù)彎矩的加載試驗3/8拱處應(yīng)力與各截面位移7拱頂最大正彎矩的加載試驗拱頂截面應(yīng)力與各截面位移8拱腳最大水平推力的加載試驗拱腳處應(yīng)力 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。 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(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————試驗荷載下（試驗工況8）拱腳最大水平推力1660kN， 。荷載效率滿足規(guī)范要求。由于拱圈主要受彎矩和軸力作用的組合變形，因此由試驗荷載的彎矩和軸力計算出測試部位的應(yīng)力σ： （）式中F為測試截面的軸力， M為測試截面的彎矩，A為測試截面的面積， I為截面繞x軸的慣性矩，y為截面邊緣到中性軸的距離。其中F、M可由sap2000試驗工況確定，A、I、y由在CAD中查找截面屬性確定。由于拱圈是等截面，因此個控制截面的截面屬性相同。由此可以計算出每個控制截面在試驗荷載下的應(yīng)力，此即為拱橋的仿真模型的分析結(jié)果，通過與現(xiàn)場檢測結(jié)果相比較，可以驗證了兩者之間的一致性。也為以后橋梁評定減小工作量作出相應(yīng)的理論依據(jù)。 試驗荷載作用下的應(yīng)力控制截面截面屬性軸應(yīng)力（MPa）正彎曲應(yīng)力（MPa）負(fù)彎曲應(yīng)力（MPa）正應(yīng)力（MPa）負(fù)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——————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。， 。 擾度測點布置 各試驗工況下?lián)隙葴y點的撓度值試驗工況 撓度測點工況1工況2工況3工況4工況5工況6工況7Y1（mm）Y2（mm）Y3（mm）Y4（mm）Y5（mm）Y6（mm）Y7（mm）Y8（mm） 動力試驗橋梁結(jié)構(gòu)是承受以自重荷載和各種車輛為主要荷載的結(jié)構(gòu)物。橋梁結(jié)構(gòu)在移動的車輛、人群、風(fēng)力和地震等動力荷載作用下會產(chǎn)生振動，但主要是由于車輛荷載以一定的速度在橋上通過而產(chǎn)生的。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。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。并且近年來由于計算理論不斷的完善，以及新結(jié)構(gòu)型式和輕質(zhì)高強材料的應(yīng)用，都促使橋梁結(jié)構(gòu)逐漸輕型化。因此，車輛荷載或其它動力荷載對橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊和振動影響，己成為橋梁結(jié)構(gòu)計算分析中不容忽視的重要因素之一。 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。橋梁結(jié)構(gòu)的振動問題影響因素復(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。橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性（振型、頻率和阻尼比）是橋梁承載力評定的重要參數(shù)，同時也是識別橋梁結(jié)構(gòu)工作性能和橋梁抗震分析的重要參數(shù)。 在橋梁的設(shè)計實踐中，車輛荷載的動力作用是用一個綜合性的技術(shù)指標(biāo) “沖擊系數(shù)”來反映的，它因結(jié)構(gòu)型式、跨度和車輛的類型而異。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