畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-拱橋靜、動(dòng)力荷載試驗(yàn)方案畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前言拱橋是我國公路上使用很廣泛的一種橋梁體系。拱式結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，支承處不僅產(chǎn)生豎向反力，而且還產(chǎn)生水平推力，由于這個(gè)水平推力的存在，拱的彎矩將比相同跨徑梁的彎矩小很多，而使整個(gè)拱主要承受壓力。這樣便可以充分利用抗壓性能較好而抗拉性能較差的圬工材料來修建拱橋，由于拱橋的這些優(yōu)點(diǎn)，使得它成為我國公路橋梁中主要的橋型之一[1]。橋梁結(jié)構(gòu)與生物的生長衰亡周期一樣，具有其獨(dú)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。為此，在橋梁的壽命周期內(nèi)需對(duì)橋梁的使用狀況、缺陷及損傷進(jìn)行全面檢測(cè)，明確缺陷和損傷的性質(zhì)、部位、嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢(shì)，以便分析、評(píng)價(jià)缺陷及損傷對(duì)橋梁性能和承載力的影響。精確有效地評(píng)估橋梁的實(shí)際承載能力具有重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值：一方面它可以減少不必要的加固、維修費(fèi)用；另一方面，也可以確保交通基礎(chǔ)設(shè)施的安全性能。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，目前還離不開荷載試驗(yàn)[2]。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。應(yīng)在橋梁調(diào)查和檢算的基礎(chǔ)上確定試驗(yàn)項(xiàng)目，仔細(xì)地考慮試驗(yàn)的全過程，預(yù)計(jì)可能出現(xiàn)的問題及處理方法，制定切實(shí)可行的試驗(yàn)計(jì)劃，保證試驗(yàn)工作的順利進(jìn)行。荷載試驗(yàn)是要彌補(bǔ)橋梁調(diào)查和檢算中的不足，使橋梁承載能力鑒定工作進(jìn)一步深化。按橋梁荷載試驗(yàn)方法，通過對(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)施工過程中必然會(huì)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。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)量優(yōu)劣的主要技術(shù)資料和依據(jù)。(2)判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力舊橋由于構(gòu)件局部發(fā)生意外損傷，使用過程中產(chǎn)生明顯病害，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)偏低、原有設(shè)計(jì)資料遺失以及需要通過特種車輛等原因，都有必要通過荷載試驗(yàn)判定構(gòu)件損傷程度及其承載力、受力性能的下降幅度，確定其運(yùn)營荷載等級(jí)。同時(shí)，荷載試驗(yàn)也是改建、加固設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。(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。對(duì)相關(guān)理論問題的深入研究，往往也需要大量荷載試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)[4]。本文的主要工作是根據(jù)某拱橋的設(shè)計(jì)資料，通過有限元模型的建立對(duì)其進(jìn)行受力分析，充分了解其受力特性，得出最不利截面位置以及相應(yīng)的控制內(nèi)力，在這基礎(chǔ)上模擬進(jìn)行試驗(yàn)加載并求出相應(yīng)的荷載效率。最后設(shè)計(jì)一套適合本橋的荷載試驗(yàn)實(shí)施方案。指出了橋梁結(jié)構(gòu)分析中荷載試驗(yàn)的應(yīng)用以及存在的問題，并分析了今后發(fā)展的趨勢(shì)。

目錄摘要 第1章緒論1.1本文的研究背景及意義1.1.1我國既有橋梁現(xiàn)狀根據(jù)交通運(yùn)輸部和鐵道部對(duì)既有橋梁規(guī)模統(tǒng)計(jì)有：交通運(yùn)輸部統(tǒng)計(jì)結(jié)果：2010年年底，全國公路網(wǎng)總里程395萬公里，5年新增60.5萬公里；其中，高速公路通車總里程達(dá)到7.4萬公里，五年新增3.3萬公里，國家高速公路網(wǎng)骨架基本形成，居世界第二。2008年底，全國公路橋梁達(dá)59.46萬座、2524.70萬延米，比上年末增加2.46萬座、205.52萬延米。其中特大橋梁1457座、大橋39381座。2009年底，全國公路橋梁達(dá)62.19萬座、2726.06萬延米，比上年末增加2.73萬座、201.37萬延米。其中特大橋梁1699座、大橋42859座。鐵道部部統(tǒng)計(jì)結(jié)果：2007年底國家鐵路營業(yè)線路橋梁46888座、3355620延長米。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。各類鐵路橋梁總數(shù)量達(dá)到18萬座。2008年底國家鐵路營業(yè)線路橋梁47524座、3493735延長米。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。從上面的數(shù)據(jù)可知，隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國交通運(yùn)輸建設(shè)也迎來了發(fā)展高峰。橋梁建設(shè)作為其中主要組成部分也得到了相應(yīng)發(fā)展，極大的改善了交通環(huán)境，創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也發(fā)揮了巨大作用。另一方面，由于近年來交通量增長迅猛，大件運(yùn)輸車和超重車日益增多，公路運(yùn)輸對(duì)公路橋梁的通行能力和承載能力的要求越來越高，而一些舊橋陳舊老化，破損現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，許多舊橋難縱適應(yīng)日趨增長的交通量需要。為保證公路的暢通，創(chuàng)造一個(gè)安全、舒適的行車環(huán)境，加強(qiáng)橋梁試驗(yàn)檢測(cè)工作顯得十分必要。這也已成為各級(jí)公路管理部門工作的重點(diǎn)。如何保證橋梁建設(shè)的質(zhì)量，養(yǎng)護(hù)管理好現(xiàn)有橋梁，保持橋梁的完好工作狀態(tài)，延長其使用壽命，這一新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)對(duì)各級(jí)公路管理部門提出了更高要求。為確保橋梁在建設(shè)過程中的安全及其在運(yùn)營過程中的安全與健康，上至國家有關(guān)部委、下至省市交通部門采取種種措施，出臺(tái)各種規(guī)定，以避免橋梁結(jié)構(gòu)安全事故的發(fā)生。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(cái)產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，造成了極其惡劣的影響。由中國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(guān)部門遞交了咨詢報(bào)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。中國工程院院士王景全教授2007年曾指出：在未來10到20年內(nèi)，我國必將提前迎來大范圍的橋梁老化現(xiàn)象，對(duì)于已建橋梁要經(jīng)常進(jìn)行安全可靠性和承載能力的評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，加強(qiáng)維護(hù)、保養(yǎng)和加固，限載或降載通行，防止其“未老先衰”，必要時(shí)拆除重建，是一個(gè)緊迫而又必須面對(duì)的艱巨任務(wù)。1.1.2橋梁檢測(cè)工作的重要性與意義由于多重因素的影響，使得目前橋梁試驗(yàn)檢測(cè)工作的重要性日漸突出，歸結(jié)起來有以下幾個(gè)方面。(1)公路交通量劇增，加快了橋梁老化的步伐。到2010年，我國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——13萬輛。(2)超重車、集裝車、大噸位車的出現(xiàn)加重了橋梁的負(fù)荷，加快了橋梁的損壞。由于原橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)偏低，已不適應(yīng)目前超重車、集裝車、大噸位車增多的新情況，對(duì)這種現(xiàn)象如果不及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，極容易導(dǎo)致橋梁過早損壞。如江陰長江大橋由于長期的超載現(xiàn)象導(dǎo)致了設(shè)計(jì)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(shí)地檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)過往這座大橋的貨運(yùn)車輛的軸載有70%超限。(3)橋梁修建中有些質(zhì)量較低。造成橋梁使用的“先天不足”。相當(dāng)數(shù)量的橋梁，尤其是早期修建的橋梁，由于資金短缺，設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)低，加上技術(shù)管理薄弱，施工質(zhì)量不能保證這些橋梁使用壽命，有些很快就會(huì)變成危橋。(4)橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算荷載等級(jí)低，限制公路運(yùn)輸能力。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。(5)橋梁管護(hù)不善。在大自然風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕作用下以及環(huán)境污染的日益加重，造成橋梁自身老化破損，使得橋梁衰老加快，壽命縮短。因此對(duì)橋梁檢測(cè)具有以下意義[4]：橋梁養(yǎng)護(hù)的主要依據(jù)(1)由于橋梁多年的營運(yùn)使用，其主要部位出現(xiàn)缺陷，如裂縫、錯(cuò)位、沉降等，通過檢測(cè)確定橋梁各部位損壞的程度及實(shí)際承載能力。(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愈高，通過檢測(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加固來提高其荷載等級(jí)。(3)隨著我國現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)的發(fā)展.特大型工業(yè)設(shè)備、集裝箱運(yùn)輸逐漸頻繁，超重車輛必須過橋的情況時(shí)有發(fā)生，通過檢測(cè)、評(píng)價(jià)，可確定超重車輛是否能安全通過，并為臨時(shí)加固提供技術(shù)資料。(4)橋梁在遭受特大災(zāi)害時(shí)，如因地震、洪水等而受到嚴(yán)重?fù)p壞或在建造、使用過程中發(fā)生嚴(yán)重缺陷等，要通過檢測(cè)、評(píng)價(jià)，為進(jìn)行橋梁的修復(fù)加固提供可靠依據(jù)。積累技術(shù)資料、建立橋梁數(shù)據(jù)庫(1)現(xiàn)有橋梁資料不全或缺乏資料，需通過檢測(cè)重新建立和積累技術(shù)資料，為加強(qiáng)科學(xué)管理和提高橋梁技術(shù)水平提供必要條件。(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(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。檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，確定工程可靠度(1)對(duì)于一些重要的大橋或特大橋梁，在建成之后，通過檢測(cè)、評(píng)價(jià)，可評(píng)定其設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，確定工程的可靠度。(2)對(duì)采用新型結(jié)構(gòu)的橋梁，通過檢測(cè)評(píng)價(jià)，可驗(yàn)證理論的實(shí)踐性和可靠性，發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、以便對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論及結(jié)構(gòu)形式加以改進(jìn)，使其更臻完善。(3)對(duì)經(jīng)過維修加固的橋梁進(jìn)行竣工檢測(cè)，通過檢測(cè)可檢驗(yàn)維修加固的質(zhì)量，加固方法的合理性與可靠性。(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。1.2荷載試驗(yàn)的主要內(nèi)容橋梁結(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，目前還離不開荷載試驗(yàn)。荷載試驗(yàn)在結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法當(dāng)中荷載試驗(yàn)是一種最直觀、最重要的檢測(cè)方法。它是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物進(jìn)行直接加載測(cè)試的一項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)工作，通過了解橋梁結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際工作狀態(tài)，從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的安全承載能力及評(píng)價(jià)橋梁的營運(yùn)質(zhì)量。對(duì)于一些在理論上難以計(jì)算的部位通過荷載試驗(yàn)可達(dá)到直接了解其受力的目的；通過荷載試驗(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)。橋梁的荷載試驗(yàn)是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，技術(shù)含量高。應(yīng)根據(jù)荷載試驗(yàn)的目的進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)查分析，必要時(shí)進(jìn)行相關(guān)的理論分析。公路橋梁荷載試驗(yàn)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(jì)規(guī)范為依據(jù)來進(jìn)行。對(duì)于某些新結(jié)構(gòu)以及采用新材料、新工藝的橋梁，無相關(guān)條款規(guī)定時(shí)可借鑒國外或國內(nèi)其它行業(yè)的相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。荷載試驗(yàn)的主要內(nèi)容包括：(l)荷載試驗(yàn)方案的擬定(包括靜力試驗(yàn)與動(dòng)力試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目)；(2)荷載試驗(yàn)的測(cè)點(diǎn)設(shè)置與測(cè)試儀器、設(shè)備組配；(3)荷載試驗(yàn)的加載等級(jí)控制與試驗(yàn)過程安全控制；(4)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與結(jié)構(gòu)性能評(píng)定；(5)試驗(yàn)報(bào)告編寫。根據(jù)荷載試驗(yàn)的作用性質(zhì)橋梁荷載試驗(yàn)可分為靜力試驗(yàn)和動(dòng)力試驗(yàn)[5]。1.2.1靜力試驗(yàn)通過在橋梁結(jié)構(gòu)上施加與設(shè)計(jì)荷載或使用荷載基本相當(dāng)?shù)耐廨d，采用分級(jí)加載的方法，利用檢測(cè)儀器測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)的控制部位與控制截面在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下的撓度、應(yīng)力、裂縫擴(kuò)展情況等特性的變化，并將測(cè)試結(jié)果與結(jié)構(gòu)按相應(yīng)荷載作用下的計(jì)算值、有關(guān)規(guī)范規(guī)定值作比較，從而評(píng)定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力，是檢驗(yàn)橋梁性能及工作狀態(tài)（如結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度）最直接、最有效的辦法。通過校驗(yàn)系數(shù)來說明結(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)。1.2.2動(dòng)力試驗(yàn)主要是通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行脈動(dòng)測(cè)試、汽車的行車、跳車、剎車激振或其他方式的激振試驗(yàn)，測(cè)試橋梁結(jié)構(gòu)上各控制部位的動(dòng)撓度、動(dòng)應(yīng)變、模態(tài)參數(shù)（自振頻率、振型、阻尼比），然后通過模態(tài)參數(shù)識(shí)別結(jié)構(gòu)的損傷。如結(jié)構(gòu)的構(gòu)件機(jī)械磨損，結(jié)構(gòu)的剛度損失以及構(gòu)件的裂縫等。動(dòng)力試驗(yàn)反映了橋梁的整體工作性能。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)來說，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。在目前的情況下，橋梁荷載試驗(yàn)也是新型橋梁結(jié)構(gòu)性能研究、各類橋梁施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)定工作的重要手段。普及橋梁荷載試驗(yàn)技術(shù)，搞好試驗(yàn)工作并做出橋梁結(jié)構(gòu)性能的正確評(píng)價(jià)，對(duì)于推動(dòng)我國橋梁建設(shè)提高橋梁工程質(zhì)量、挖掘服役橋梁承載潛能都具有十分重要的意義。1.3國內(nèi)外橋梁檢測(cè)工作的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)橋梁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)、評(píng)估及加固是從人類有修建橋梁以來便出現(xiàn)的一個(gè)傳統(tǒng)專業(yè)。但是長期以來，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。由于橋梁類型眾多、影響因素龐雜、研究工作繁瑣及部分橋梁資料缺乏，因而，無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，橋梁荷載試驗(yàn)的評(píng)定尚無統(tǒng)一的方法，評(píng)定理論尚未系統(tǒng)化、規(guī)范化。正處于發(fā)展的初級(jí)階段，亟需加強(qiáng)和提高。目前正逐漸成為具有現(xiàn)實(shí)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?？梢韵嘈牛谶@一研究領(lǐng)域內(nèi)將具有廣闊的發(fā)展前景！國內(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，國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范匱乏，有待完善。2011年第72號(hào)現(xiàn)公布《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/TJ21—2011)，作為公路工程行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，自2011年11月1日起施行，原《公路舊橋承載能力鑒定方法(試行)》（1988）同時(shí)廢止。(2)加強(qiáng)科研成果的推廣應(yīng)用力度比如江蘇省交通科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“梁式橋梁承載能力快速荷載試驗(yàn)與評(píng)定技術(shù)研究”對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)荷載試驗(yàn)方法進(jìn)行了研究，并得到很好的利用推廣。(3)加強(qiáng)對(duì)科研的投入力度。比如一系列課題的開展公路橋梁檢測(cè)、評(píng)定與加固成套技術(shù)研究及推廣應(yīng)用；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；國家863項(xiàng)目“大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋長期下?lián)虾烷_裂的控制研究”；“在用預(yù)應(yīng)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”；其他相關(guān)的科研課題。國外的研究現(xiàn)狀以美國為例，由于1967年美國西弗吉尼亞州銀橋事故橋梁檢測(cè)得到重視，并以《國家橋梁檢測(cè)規(guī)范》（NBIS）為總則外，還依托一系列的檢測(cè)收藏、橋梁評(píng)定指南等來形成整個(gè)養(yǎng)護(hù)體系，因此其檢測(cè)體系內(nèi)涵較豐富。(l)建立了基于橋梁檢測(cè)結(jié)果的承載能力評(píng)定方法體系；(2)建立了系統(tǒng)的承載能力檢測(cè)評(píng)定指標(biāo)體系；(3)各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)的定量或定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；(4)明確了各類橋梁的檢算分析要點(diǎn)。橋梁檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)(l)現(xiàn)階段我國橋梁評(píng)定還過份依賴荷載試驗(yàn)，而荷載試驗(yàn)規(guī)范的存在一些不足：檢算要點(diǎn)、檢算方法等方面規(guī)定的過于原則；評(píng)定指標(biāo)單一，可操作性差；基于檢測(cè)結(jié)果的計(jì)算分析評(píng)定方法無法很好應(yīng)用，而需大量借助昂貴的荷載試驗(yàn)對(duì)舊橋加以鑒定；荷載試驗(yàn)鑒定比較直觀，但費(fèi)用高，需中斷交通；荷載試驗(yàn)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(qiáng)度和結(jié)構(gòu)響應(yīng)的不定性，以及耐久性檢測(cè)指標(biāo)等因素對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力的影響。因此，需要建立新的橋梁評(píng)定的發(fā)展方向：橋梁安全與健康概念體系的建立；基于橋梁安全與健康概念的評(píng)定指標(biāo)體系；結(jié)構(gòu)損傷理論的應(yīng)用；可靠度方法；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)；在西方發(fā)達(dá)國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)。美國、英國采用的計(jì)算分析方法。(2)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，橋梁檢測(cè)也越來越向智能化方向發(fā)展：橋梁健康檢測(cè)系統(tǒng)的智能控制技術(shù)；傳感器的優(yōu)化布設(shè)研究和智能傳感器的研究；實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)；信息的網(wǎng)絡(luò)共享；無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。1.4本文的主要工作本文在明確橋梁檢測(cè)重要性的前提下以現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)理論、有限元分析技術(shù)為理論基礎(chǔ)，依托某實(shí)橋介紹了橋梁荷載試驗(yàn)的方法、內(nèi)容和過程。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。文章重點(diǎn)探討了用于橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)的有限元模型建立的原理、思路和過程。通過基于有限元模型的理論分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)拱橋的靜、動(dòng)力荷載試驗(yàn)方案。同時(shí)也通過荷載試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)掌握橋梁結(jié)構(gòu)的有限元分析方法，了解橋梁荷載試驗(yàn)的全過程，并且明確模型試驗(yàn)力學(xué)分析在工程實(shí)際中的應(yīng)用。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(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)。(2)明確荷載試驗(yàn)在橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)定分析中的重要性，詳細(xì)分析了荷載試驗(yàn)的基本方法、內(nèi)容和過程。(3)依據(jù)大橋的設(shè)計(jì)資料建立了該橋的有限元平面桿件模型。(4)通過有限元模型，對(duì)大橋的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性進(jìn)行理論分析，確定拱橋的控制截面和控制內(nèi)力。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。(5)設(shè)計(jì)了一套適合本橋的荷載試驗(yàn)實(shí)施方案。最后確定該橋的實(shí)際承載能力為交通職能部門對(duì)大橋今后的管理、養(yǎng)護(hù)工作提供了可靠的信息。(6)為以后進(jìn)行荷載試驗(yàn)方案的現(xiàn)場檢測(cè)結(jié)果，與有限元模型的理論值相對(duì)比，確定校驗(yàn)系數(shù)，從而驗(yàn)證兩者之間的一致性。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。第2章建立有限元模型有限元分析（FEA，F(xiàn)initeElementAnalysis），即利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。有限元方法的最廣泛應(yīng)用就是如在橋梁、房屋建筑等工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。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。通過對(duì)分析對(duì)象劃分網(wǎng)格求解有限個(gè)數(shù)值來近似模擬真實(shí)環(huán)境的無限個(gè)未知量。而進(jìn)行有限元分析的前奏就是要建立有限元分析模型。簡單的說有限元法思想是將連續(xù)體分成有限個(gè)單元，單元間相互有結(jié)點(diǎn)連接的理想結(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。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。本章主要陳述了限元分析問題的一般方法、分析步驟，并用sap2000建立了拱橋平面桿件單元模型，同時(shí)按照規(guī)范確定了車道、人群荷載工況。2.1工程概況某橋?yàn)橐豢?00米的鋼筋砼箱型拱橋，全長182米。主孔為一跨凈跨100米鋼筋砼箱型拱橋，凈矢高20米，矢跨比為1/5，供系數(shù)M=1.756的等截面懸鏈線無鉸拱。主拱圈為鋼筋砼箱型拱橋，拱圈厚度為1.6米，拱圈全寬為7.5米。拱上構(gòu)造由底梁、立柱構(gòu)成，立柱和蓋梁組成拱上排架。拱上底梁較低一側(cè)高均為40厘米，另一側(cè)高度隨著底梁位置的變化而變化。拱腳段底梁寬度為120厘米，拱頂段底梁寬度為100厘米。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。橋軸線處蓋梁高為110厘米，頂面設(shè)雙向2%的橫坡，底面為水平。行車道板采用空心板高35厘米和45厘米兩種，中板寬127厘米，邊板寬129.5厘米，中間設(shè)置三孔直徑為19厘米（板高35厘米）和26厘米（板高45厘米）的圓孔。行車道板鋪裝層為8厘米的C40鋼纖維砼，鋪裝層設(shè)10×10厘米的鋼筋網(wǎng)絡(luò)。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)。橋面凈寬：凈7.0米(行車道)+2×1.0米(人行道及欄桿)。設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅱ級(jí)，人群荷載3.5kN/㎡。通航等級(jí)：四級(jí)。設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100。圖2.1施工中的拱橋全景圖2.2CAD中模型的繪制圖2.2拱橋部分平面簡圖首先根據(jù)設(shè)計(jì)資料提供的數(shù)據(jù)繪制拱橋部分平面模型簡圖，為后期導(dǎo)入SAP2000建立框架體系做準(zhǔn)備，拱橋部分平面模型簡圖如下圖2.2。圖2.2拱橋部分平面簡圖根據(jù)設(shè)計(jì)資料尺寸建立拱橋拱圈部分和橋面板梁部分橫向截面形狀，在cad中查閱比如慣性矩、面積等截面特性，為后面sap2000定義框架截面以及計(jì)算應(yīng)力提供數(shù)據(jù)支持。板梁截面屬性如圖2.3，拱圈截面屬性見圖2.4。圖2.3梁板截面屬性圖2.4拱圈截面屬性2.3在Sap2000建立平面桿件單元模型2.3.1在Sap2000中的幾何處理和約束限制處理幾何處理：1、拱圈處理——取形心軸，拱軸線分?jǐn)?，各段布置等分點(diǎn)，折線化。2、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。3、墩、樁處理——取形心軸墩的上節(jié)點(diǎn)位置。4、主梁處理——取形心軸、取計(jì)算跨徑。5、定義單元——主梁分段（4等分）、墩柱分段（自定）、分組拱圈單元、主梁單元、橋墩單元、立柱單元、蓋梁單元、立柱底梁單元。約束、限制處理[6]：1、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。2、限制——立柱底梁底部部：body限制，蓋梁頂部：Equal.z限制三點(diǎn)，Equal.x限制兩點(diǎn)。圖2.5拱橋桿件單元模型2.3.2在Sap2000中定義材料和截面特性表2.1材料特性結(jié)構(gòu)部件材料名稱彈性模量（MPa）質(zhì)量密度（kg/m3）重力密度（N/m3）泊松比熱膨脹系數(shù)拱圈C403.3×1042500250000.23.0×10-5橋墩立柱拱上立柱C303.0×104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(xiàng)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0.80.80.64——22拱上立柱（拱腳端）矩形1.00.80.80——22橋墩立柱矩形1.01.01.0——22橫系梁矩形0.60.80.48——11拱肋通用型7.51.6121.74311空心板梁通用型9.00.454.050.0611蓋梁通用型9.31.110.231.98911表2.2截面特性2.3.3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(jì)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(yàn)荷載工況。首先按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）的要求完成對(duì)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。圖2.6車道定義PPq圖2.7車道荷載圖式圖2.7車道荷載圖式注：由《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）對(duì)車道荷載有如下要求：公路—I級(jí)：1、q=10.5kN/m，2、計(jì)算跨徑≤5m時(shí)，P=180kN，3、計(jì)算跨徑≥50m時(shí)，P=360kN，4、5m<計(jì)算跨徑<50m時(shí)，P直線內(nèi)插，5、計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，P乘以1.2。公路—II級(jí)：P和q取公路—I級(jí)的0.75倍。在sap2000中定義人群、車道荷載工況如下：圖2.8人群荷載圖2.9車道荷載圖2.10荷載工況2.3.4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(gè)節(jié)點(diǎn)，241個(gè)桿單元，其模型圖如下：圖2.11平面模型透視圖圖2.12模型3d效果圖第3章橋梁結(jié)構(gòu)分析3.1靜力試驗(yàn)靜力試驗(yàn)是橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中最大量、最常見的基本試驗(yàn)。所謂橋梁靜力試驗(yàn)，是將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，然后對(duì)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(cè)試，從而對(duì)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(píng)價(jià)。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考慮的。橋梁結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)一般可以通過重力或其他類型的加載設(shè)備來實(shí)現(xiàn)并能滿足試驗(yàn)要求。靜力試驗(yàn)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(yàn)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(dòng)力試驗(yàn)時(shí)一般也要先進(jìn)行靜力試驗(yàn)以測(cè)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(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。3.1.1試驗(yàn)的主要內(nèi)容及觀測(cè)項(xiàng)目常見橋梁的主要觀測(cè)項(xiàng)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(dòng)支座的變化以及裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展?fàn)顩r。本橋靜力試驗(yàn)截面及觀測(cè)內(nèi)容詳見表3.1。表3.1主要試驗(yàn)內(nèi)容及觀測(cè)項(xiàng)目截面編號(hào)截面部位應(yīng)力擾度裂縫A拱腳截面———B3/8拱截面C1/4拱截面D拱頂截面3.1.2控制截面以及控制內(nèi)力的計(jì)算根據(jù)所建立的模型，對(duì)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(jì)算時(shí)只考慮A、B、C、D四個(gè)截面。如下圖3.1。圖3.1拱橋的各個(gè)控制截面運(yùn)行荷載工況，分別得出個(gè)控制截面的彎矩影響線，從而得出個(gè)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(yàn)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：圖3.2拱頂彎矩影響線圖3.3四分之一拱彎矩影響線圖3.4八分之三拱彎矩影響線圖3.5右拱腳彎矩影響線根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004），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。設(shè)計(jì)荷載作用下控制截面的控制內(nèi)力見表3.2。表3.2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(kN.m)彎矩M(kN.m)彎矩M(kN.m)彎矩M(kN.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(yàn)結(jié)果理論值符合要求。其中活載作用彎矩總和（式3.1）(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(jì)算：1.當(dāng)f<1.5Hz時(shí)，μ=0.05；2.當(dāng)1.5Hz≤f≤14Hz時(shí)，μ=0.1767lnf-0.0157；3．當(dāng)f>14Hz時(shí)，μ=0.45；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=0.69Hz，因此按照規(guī)范規(guī)定，沖擊系數(shù)μ=0.05。3.1.3荷載效率的概念試驗(yàn)荷載效應(yīng)計(jì)算是在設(shè)計(jì)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上來確定加載位置、加載等級(jí)以及在試驗(yàn)荷載作用下結(jié)構(gòu)反應(yīng)大小的過程，也是一個(gè)反復(fù)試算的過程。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。但由于客觀條件的限制實(shí)際采用的試驗(yàn)荷載往往很難與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載一致。在不影響主要試驗(yàn)?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(jì)算出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載對(duì)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(yàn)荷載使該截面內(nèi)力逐級(jí)達(dá)到此控制值。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3.2）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。η取值宜在0.8—1.05之間。當(dāng)橋梁調(diào)查、驗(yàn)算工作比較充分完善時(shí)可采用低限值，當(dāng)橋梁調(diào)查、驗(yàn)算工作不充分尤其是缺乏設(shè)計(jì)資料時(shí)可采用高限值。3.1.4試驗(yàn)工況的確定目前對(duì)于橋梁靜荷載試驗(yàn)主要是測(cè)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(yàn)的時(shí)候其加載一般是按規(guī)范采用車輛分級(jí)加載，通過控制每級(jí)加載車的荷載大小來做到安全加載。這里僅討論荷載試驗(yàn)采用車輛加載的情況。首先，依據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）對(duì)車輛荷載的要求，根據(jù)控制截面的設(shè)計(jì)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(jí)。以使試驗(yàn)荷載逐級(jí)達(dá)到該截面的設(shè)計(jì)內(nèi)力，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加載效率。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，如未超過其設(shè)計(jì)內(nèi)力，說明試驗(yàn)荷載的加載位置、加載等級(jí)有效且安全，如超過其設(shè)計(jì)內(nèi)力。則應(yīng)重新調(diào)整試驗(yàn)荷載的加載位置、加載等級(jí)，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(yàn)荷載作用下不超過其設(shè)計(jì)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(shí)際情況形成嚴(yán)密可行的加載程序，以便試驗(yàn)時(shí)的實(shí)施。靜力試驗(yàn)荷載效率為試驗(yàn)方案計(jì)算值，實(shí)際荷載效率因加載車輛裝載的差異會(huì)有所變化。本試驗(yàn)采用汽車進(jìn)行加載來確定試驗(yàn)荷載效應(yīng)。以設(shè)計(jì)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(yàn)荷載效率滿足檢測(cè)規(guī)程的要求。在sap2000中定義好試驗(yàn)車輛荷載工況。工況序號(hào)工況名稱測(cè)試內(nèi)容備注1拱腳最大正彎矩的加載試驗(yàn)拱腳處應(yīng)力及位移試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)拱腳處應(yīng)力表3.3試驗(yàn)工況3.1.5試驗(yàn)結(jié)果分析由此得出每個(gè)試驗(yàn)工況下的試驗(yàn)車輛布載，通過對(duì)各個(gè)工況的運(yùn)行分析，得出各部位的內(nèi)力及加載效率。表3.4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(kN.m)最大負(fù)彎矩（kN.m）軸力(kN)正彎矩荷載效率負(fù)彎矩荷載效率拱腳1、26941741217900.951.041/4拱3、45848380918481.020.953/8拱5、65917380418701.011.00拱頂74002———16690.94————試驗(yàn)荷載下（試驗(yàn)工況8）拱腳最大水平推力1660kN，荷載效率為0.94。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(yàn)荷載的彎矩和軸力計(jì)算出測(cè)試部位的應(yīng)力σ：（式3.3）式中F為測(cè)試截面的軸力，M為測(cè)試截面的彎矩，A為測(cè)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(yàn)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(gè)控制截面的截面屬性相同。由此可以計(jì)算出每個(gè)控制截面在試驗(yàn)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(cè)結(jié)果相比較，可以驗(yàn)證了兩者之間的一致性。也為以后橋梁評(píng)定減小工作量作出相應(yīng)的理論依據(jù)。表3.5試驗(yàn)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4.581.740.80.393.193.652.804.043/8拱0.402.091.331.681.741/4拱0.402.691.812.292.21拱頂0.362.23———1.87———由于在實(shí)測(cè)中測(cè)試拱圈撓度比較困難，而經(jīng)過模型驗(yàn)算，發(fā)現(xiàn)立柱對(duì)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(cè)試橋面對(duì)應(yīng)截面的撓度來與橋面豎向變形的理論值做比較。撓度測(cè)點(diǎn)如圖3.6，測(cè)的各截面擾度結(jié)果見表3.6。圖3.6擾度測(cè)點(diǎn)布置表3.6各試驗(yàn)工況下?lián)隙葴y(cè)點(diǎn)的撓度值試驗(yàn)工況撓度測(cè)點(diǎn)工況1工況2工況3工況4工況5工況6工況7Y1（mm）10.69.310.38.49.29.43.5Y2（mm）15.112.313.211.914.312.57.2Y3（mm）16.913.716.513.717.113.716.6Y4（mm）12.412.59.89.812.212.322.6Y5（mm）11.612.69.211.711.810.422.6Y6（mm）15.49.612.510.210.79.616.6Y7（mm）16.87.212.68.69.69.37.1Y8（mm）12.44.29.66.29.34.63.43.2動(dòng)力試驗(yàn)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(dòng)的車輛、人群、風(fēng)力和地震等動(dòng)力荷載作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，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(shí)，車輛駛過橋梁時(shí)，由于橋面起伏不平或發(fā)動(dòng)機(jī)的抖動(dòng)等原因都會(huì)使橋梁振動(dòng)加劇。為滿足交通運(yùn)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(jì)算理論不斷的完善，以及新結(jié)構(gòu)型式和輕質(zhì)高強(qiáng)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(dòng)力荷載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊和振動(dòng)影響，己成為橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算分析中不容忽視的重要因素之一。橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析是橋梁結(jié)構(gòu)分析的又一項(xiàng)重要內(nèi)容。橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)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(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法解決，橋梁動(dòng)力試驗(yàn)就成為解決該問題必不可少的手段。橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性（振型、頻率和阻尼比）是橋梁承載力評(píng)定的重要參數(shù)，同時(shí)也是識(shí)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(jì)實(shí)踐中，車輛荷載的動(dòng)力作用是用一個(gè)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(dòng)力特性、車輛的運(yùn)動(dòng)性能以及橋面的平整程度等因素的影響。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。因此，在橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)的研究中，車輛荷載沖擊系數(shù)的試驗(yàn)研究是一個(gè)重要課題。橋梁的動(dòng)力試驗(yàn)與靜力試驗(yàn)相比具有其特殊性。首先，引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)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(dòng)響應(yīng)都是隨時(shí)間而變化，而且結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下的響應(yīng)與結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性有密切關(guān)系。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)。3.2.1橋梁動(dòng)力試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容與方法動(dòng)力測(cè)試主要包括自振特性測(cè)試和行車激振試驗(yàn)。自振特性測(cè)試是測(cè)試主梁、主塔的自振頻率和振型。行車激振試驗(yàn)包括有障礙行車試驗(yàn)和無障礙行車試驗(yàn)，分別模擬橋面有無損傷時(shí)橋面行車對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)的沖擊作用。（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。(1)通常采用接近運(yùn)營條件的汽車，列車或單輛重車以不同車速通過橋梁，要求每次實(shí)驗(yàn)時(shí)車輛在橋上的行駛速度保持不變；或在橋梁動(dòng)力效應(yīng)最大的檢測(cè)位置行剎車或起動(dòng))試驗(yàn)。(2)進(jìn)行特殊科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的橋梁進(jìn)行模擬船舶披擊橋墩、汽車撞擊防護(hù)構(gòu)造和彈藥爆炸等沖擊荷載試驗(yàn)。(3)橋梁在風(fēng)力、流冰幢擊和地震力等動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力性能試驗(yàn)，只宜在專門的長期觀測(cè)中實(shí)現(xiàn)。（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)。障礙行車(跳車)試驗(yàn)是在測(cè)試截面所對(duì)應(yīng)的橋面上設(shè)置障礙物來模擬橋面鋪裝局部損傷狀態(tài)，來測(cè)定橋跨結(jié)構(gòu)在橋面處于不良狀態(tài)時(shí)運(yùn)行車輛荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)。由動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀測(cè)試主梁的動(dòng)態(tài)應(yīng)變，并由橋梁光電撓度儀測(cè)試主梁的動(dòng)撓度。(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。(2)車輛通過橋梁后的余振。(3)撞擊或沖擊荷載(如落錘、火箭發(fā)射器等)。(4)突然卸載(如釋放)。(5)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率可調(diào)節(jié)的起振機(jī)(可測(cè)定不同振型的頻率)。(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。3.2.2橋梁動(dòng)荷載的特性引起橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)的荷載，主要是經(jīng)常行駛于橋上的各種車輛荷載，此外還有風(fēng)動(dòng)荷載和地震荷載等。上述各種荷載產(chǎn)生的動(dòng)力荷載大致可分為三種類型：沖擊荷載、振動(dòng)荷載以及二者聯(lián)合作用的動(dòng)力荷載。橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)營過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)受到由車輛自身的振動(dòng)所引起的動(dòng)力作用，特別是當(dāng)車輛行駛在不平整的橋面上時(shí)，這種作用尤為明顯。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，沒有這些資料就無法可靠地進(jìn)行試驗(yàn)，也不可能完善地進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的分析。車輛荷載行駛在橋上時(shí)，由于橋上路面的不平整會(huì)激起車輛的振動(dòng)。此時(shí)，車輪與路面之間荷載的波動(dòng)則是造成橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)的激振力。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(duì)結(jié)構(gòu)形成周期性的擾動(dòng)力。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。在移動(dòng)的車輛荷載對(duì)橋梁振動(dòng)的影響當(dāng)中，不平整的橋面起著控制作用。橋梁結(jié)構(gòu)在使用期間，除了經(jīng)常受到使用荷載，即各種車輛荷載的動(dòng)力作用外，有時(shí)也要考慮到風(fēng)荷載和地震荷載的作用。對(duì)于大跨度懸吊結(jié)構(gòu)需要考慮風(fēng)荷載的動(dòng)力作用，由于結(jié)構(gòu)在風(fēng)力作用下的受力和振動(dòng)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。對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)通常是通過結(jié)構(gòu)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。對(duì)于地震荷載的特性可利用強(qiáng)震觀測(cè)所獲得的地面運(yùn)動(dòng)過程及結(jié)構(gòu)對(duì)它的反映等資料進(jìn)行分析研究。在地震荷載作用下，橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫振動(dòng)一方面取決于地面運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，另一方面也同結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性有關(guān)。因此，可以在地震時(shí)觀測(cè)地面運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)物在地震荷載作用下的振動(dòng)過程，從而在此基礎(chǔ)上研究分析地震荷載的特性。(一)橋梁受迫振動(dòng)特性(1)動(dòng)力試驗(yàn)荷載效率ηdyn=Sdyn/S式(3.4)式中:Sdyn—?jiǎng)恿υ囼?yàn)荷載(按靜力重量考慮)作用下檢測(cè)部位的變形或力的計(jì)算數(shù)值；S—設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活荷載作用下，檢測(cè)部位變位或力的計(jì)算值(不計(jì)動(dòng)力系數(shù))；(2)動(dòng)力系數(shù)σmax=Smax/Smean式(3.5)式中：Smax—?jiǎng)恿奢d引起檢測(cè)部位的實(shí)測(cè)最大動(dòng)力變形或力值(即最大波峰值)；Smean靜力荷載引起同一檢測(cè)部位的實(shí)測(cè)最大靜力變形或力值Smean=1/2(Smax+Smin)式(3.6)Smin與Smax為相應(yīng)的最小值，即同一周期的波谷值。(3)結(jié)構(gòu)受迫振動(dòng)頻率、振幅與加速度。加速度可用儀器直接測(cè)出，也可按公式a=4π2f2A式(3.7)求得，式中：f——受迫振動(dòng)頻率，A——振幅。(4)振型?？蓪⒔Y(jié)構(gòu)分成若干段，在各分界點(diǎn)安放測(cè)振儀器，在同一瞬間求出個(gè)測(cè)點(diǎn)的振幅和相位差，即可給出振型。(5)動(dòng)力系數(shù)與車速的關(guān)系曲線。(6)動(dòng)力系數(shù)與受迫振動(dòng)頻率的關(guān)系曲線。(7)車速與受迫振動(dòng)頻率的關(guān)系曲線。(8)卸載后(車輛出橋后)的結(jié)構(gòu)自振頻率。（二）橋梁自振特性的資料，包括：(l)結(jié)構(gòu)自振頻率f0(或周期T0)。當(dāng)激振荷載對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)具有附加質(zhì)量影響(如用汽車跳車或落錘激振)時(shí)，應(yīng)采用下列近似公式求得自振周期：式(3.8)式中：To—自振周期，；T——有附加質(zhì)量影響的實(shí)測(cè)周期，T=1/f，f為有附加質(zhì)量影響的實(shí)測(cè)頻率；M0——結(jié)構(gòu)在激振處的換算質(zhì)量；M——附加質(zhì)量。結(jié)構(gòu)的換算質(zhì)量可用兩個(gè)不同重量的突加荷載依次激振，分別測(cè)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。式(3.9)式(3.10)(2)結(jié)構(gòu)的阻尼特性圖3.7阻尼自由衰減時(shí)程曲線平均衰減系數(shù)：式(3.11)式中:m—波數(shù)；—m個(gè)波所需的時(shí)間；T—阻尼振動(dòng)的周期；和—m個(gè)波最初和最終的振幅。平均阻尼比值：式(3.12)式中:—阻尼振動(dòng)園頻率；(3)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形式(振動(dòng)彈性曲線)。表示沿橋跨各測(cè)點(diǎn)的振幅和振動(dòng)相位的關(guān)系。(4)結(jié)構(gòu)各部分的振動(dòng)速度和加速度的分布圖。3.2.3橋梁模態(tài)分析的振型圖圖3.8一階振型圖圖3.9二階振型圖圖3.10三階振型圖圖3.11四階振型圖圖3.12五階振型圖

第4章荷載試驗(yàn)實(shí)施方案4.1試驗(yàn)依據(jù)交通部部頒《公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）》（1988）；交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD61-2005）；交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62-2004）；交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）；交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGTH21-2011）；試驗(yàn)橋梁相關(guān)設(shè)計(jì)文件；橋梁荷載試驗(yàn)合同文件。4.2試驗(yàn)?zāi)康陌礃蛄汉奢d試驗(yàn)方法，通過對(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)力特性等指標(biāo)，以達(dá)到下述目的：1、考察橋梁結(jié)構(gòu)的整體變形規(guī)律，評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)和工作狀況；2、檢驗(yàn)橋梁的動(dòng)力性能是否滿足正常使用的要求；3、檢驗(yàn)橋梁的承載能力是否滿足設(shè)計(jì)要求，為橋梁的運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)和管理提供依據(jù)。4.3主要試驗(yàn)內(nèi)容及檢測(cè)方法4.3.1主要試驗(yàn)內(nèi)容1、結(jié)構(gòu)外觀檢測(cè)(1)橋梁外觀檢測(cè)（采用目測(cè)和高倍望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)橋臺(tái)、橋墩、空心板梁、橋面鋪裝、伸縮縫、欄桿等外觀狀況）；(2)空心板梁控制截面附近區(qū)域開裂情況檢測(cè)。2、靜力試驗(yàn)(1)控制截面應(yīng)力；(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(cè)。3、動(dòng)力試驗(yàn)(1)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性，包括固有頻率和阻尼比。(2)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)，包括控制截面動(dòng)應(yīng)變、沖擊效應(yīng)等。4.3.2試驗(yàn)檢測(cè)方法1、應(yīng)力控制截面應(yīng)力采用工具式應(yīng)變傳感器和應(yīng)變儀檢測(cè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變，測(cè)試分辨率為±1×1e.6（1με），根據(jù)材料的彈性模量換算測(cè)點(diǎn)應(yīng)力。試驗(yàn)橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)變測(cè)點(diǎn)主要布置在試驗(yàn)橋跨各片T梁下緣混凝土表面，以檢測(cè)截面的最大應(yīng)力和應(yīng)力橫向分布。對(duì)梁端剪力控制截面，在腹板的中性軸附近布置應(yīng)變花測(cè)點(diǎn)，根據(jù)應(yīng)變分析確定腹板的主拉應(yīng)力。2、變位控制截面撓度采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試分辨率為±0.01mm。沿?fù)隙瓤刂平孛鏅M向布置2個(gè)測(cè)點(diǎn)，以檢測(cè)撓度橫向分布規(guī)律；并沿縱向截面布置8測(cè)點(diǎn)，以測(cè)試拱的縱向變形規(guī)律。3、試驗(yàn)荷載作用下裂縫觀測(cè)主要采用目測(cè)的方法檢測(cè)荷載作用下控制截面的開裂情況，如若發(fā)現(xiàn)裂縫，采用裂縫觀測(cè)儀測(cè)量其寬度，測(cè)試分辨率為±0.02mm。4、結(jié)構(gòu)動(dòng)力荷載試驗(yàn)通過跑車、剎車、跳車、脈動(dòng)測(cè)試等試驗(yàn)方法，采用動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)采集結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、加速度等信號(hào)，通過對(duì)時(shí)域信號(hào)和頻譜信號(hào)進(jìn)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(dòng)力特性指標(biāo)。4.4試驗(yàn)橋跨控制截面及測(cè)點(diǎn)布置試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置的合理科學(xué)與否，是決定試驗(yàn)效果的關(guān)鍵因素。經(jīng)第三章的分析，將拱橋的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)及撓度測(cè)點(diǎn)布置詳圖如下，此外還應(yīng)在控制截面附近區(qū)域觀測(cè)主拱圈的開裂情況。在做拱腳最大水平推力試驗(yàn)時(shí)，還應(yīng)該觀測(cè)橋墩處的開裂及水平方向位移情況。4.4.1靜力試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置圖4.1拱頂截面應(yīng)變花測(cè)點(diǎn)布置圖4.2四分之一拱與八分之三拱截面應(yīng)變花測(cè)點(diǎn)布置注：圖4.1，圖4.2中“注：圖4.1，圖4.2中“”標(biāo)記為混凝土表面應(yīng)變花測(cè)點(diǎn)。圖4.3控制截面位置圖4.4橫截面方向撓度測(cè)點(diǎn)布置圖4.5拱跨方向撓度測(cè)點(diǎn)布置注：圖4.4，圖4.5中“”標(biāo)記為靜撓度測(cè)點(diǎn)，采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)試。4.4.1動(dòng)力試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置加速度測(cè)點(diǎn)布置在拱腳截面、四分之一拱截面、拱頂截面，及圖4.3的A、B、D三個(gè)截面，布置位置見圖圖4.6加速度計(jì)布置位置注：圖4.6中“”代表加速度測(cè)點(diǎn)。4.5試驗(yàn)荷載及試驗(yàn)工況4.5.1控制荷載設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅱ級(jí)，人群荷載3.5kN/㎡?？刂苾?nèi)力根據(jù)交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）的規(guī)定按設(shè)計(jì)荷載計(jì)算其控制截面的控制彎矩。其中，汽車荷載按規(guī)范考慮沖擊效應(yīng)。4.5.2試驗(yàn)荷載以設(shè)計(jì)正常使用荷載作為加載控制，按控制截面內(nèi)力等效原則進(jìn)行布載，并使控制截面試驗(yàn)荷載效率滿足檢測(cè)規(guī)程的要求。采用2臺(tái)30t三軸載重車和2臺(tái)42t三軸載重車對(duì)試驗(yàn)跨進(jìn)行等效布載，正式加載試驗(yàn)之前，須對(duì)每臺(tái)車輛均進(jìn)行過磅稱重。試驗(yàn)車型及加載車輛的參數(shù)如下：圖4.7三軸重車加載車型圖圖4.7三軸重車加載車型圖表4.1加載車輛參數(shù)車輛型號(hào)車型1車型2加載車數(shù)量（臺(tái)）44前—中（前－后）軸距（m）4.00左右4.00左右中—后軸距（m）1.40左右1.40左右后軸—車尾距離（m）≤2.00≤2.00前軸重（t）6.06.0中—后軸重（t）18.0×2=36.012.0×2=24.0總重（t）42.030.0說明：1、配套方提前落實(shí)加載車輛并及時(shí)將車輛規(guī)格參數(shù)告之檢測(cè)方。2、加載車輛的軸重分配應(yīng)與表盡量一致。3、軸重誤差應(yīng)控制在1噸以內(nèi)4臺(tái)加載車的總重偏差應(yīng)控制在±1%以內(nèi)。4、加載車過磅完畢應(yīng)及時(shí)提供車輛過磅單。過磅單中應(yīng)有車輛牌號(hào)、前軸重、中-后軸重、總重、過磅員簽字、過磅單位印章等信息。5、加載車輛租用時(shí)間應(yīng)考慮途中、重物裝在以及調(diào)整、車輛過磅等時(shí)間。6、現(xiàn)場實(shí)際用車時(shí)間可能會(huì)有所延長。4.5.3試驗(yàn)工況根據(jù)本試驗(yàn)采用汽車進(jìn)行加載來確定試驗(yàn)荷載效應(yīng)。以設(shè)計(jì)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(yàn)荷載效率滿足檢測(cè)規(guī)程的要求，試驗(yàn)工況分為靜力試驗(yàn)工況和動(dòng)力試驗(yàn)工況。靜力試驗(yàn)工況及荷載效率見下表：表4.2試驗(yàn)工況工況序號(hào)工況名稱測(cè)試內(nèi)容1拱腳最大正彎矩的加載試驗(yàn)拱腳處應(yīng)力及各截面撓度2拱腳最大負(fù)彎矩的加載試驗(yàn)3四分之一拱最大正彎矩的加載試驗(yàn)四分之一拱處應(yīng)力及各截面撓度4四分之一拱最大負(fù)彎矩的加載試驗(yàn)5八分之三拱最大正彎矩的加載試驗(yàn)八分之三拱應(yīng)力及各截面撓度6八分之三個(gè)最大負(fù)彎矩的加載試驗(yàn)7拱頂最大正彎矩的加載試驗(yàn)拱頂處應(yīng)力及各截面撓度8拱腳最大水平推力的加載試驗(yàn)拱腳處應(yīng)力表4.3靜力試驗(yàn)荷載效率工況控制截面用車數(shù)量控制荷載內(nèi)力試驗(yàn)荷載內(nèi)力荷載效率最大正彎矩(kN.m)最大負(fù)彎矩（kN.m）最大正彎矩(kN.m)最大負(fù)彎矩（kN.m）正效率負(fù)效率1、2拱腳473247111694174120.951.043、41/4拱457294000584838091.020.955、63/8拱458373798591738041.011.007拱頂44637——4852——0.94——8拱腳8水平推力（kN）水平推力（kN）0.9417731670說明：表中荷載效率為試驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)值，實(shí)際荷載效率因加載車輛實(shí)際裝載情況會(huì)有所變化。動(dòng)力試驗(yàn)：a、跑車試驗(yàn)（跑車速度根據(jù)現(xiàn)場情況確定）；b、30km/h車速跨中截面緊急剎車試驗(yàn)；c、跳車試驗(yàn)；d、脈動(dòng)試驗(yàn)。4.5.4加載車布置加載車橫向布置和縱向布置見圖4.8。其中，拱腳最大正彎矩工況采用兩臺(tái)30噸三軸重車，其余工況采用如圖所示的兩種三軸重車。圖4.8試驗(yàn)車輛橫向和縱向布置圖4.9工況1、拱腳截面最大正彎矩車輛布置方式圖4.10工況2、拱腳截面最大負(fù)彎矩車輛布置方式圖4.11工況3、四分之一拱截面最大正彎矩車輛布置方式圖4.12工況4、四分之一拱截面最大負(fù)彎矩車輛布置方式圖4.13工況5、八分之三截面最大正彎矩車輛布置方式圖4.14工況6、八分之三拱截面最大負(fù)彎矩車輛布置方式圖4.15工況7、拱頂截面最大正彎矩車輛布置方式圖4.16工況8、右拱腳最大水平推力車輛布置方式4.6主要檢測(cè)儀器及量測(cè)要求4.6.1靜力試驗(yàn)1.BX120.80A應(yīng)變片；2.0~30mm電測(cè)百分表；3.YE2539高速靜態(tài)應(yīng)變儀；4.SW.LW0.101裂縫觀測(cè)儀；5.其他輔助設(shè)備。4.6.2動(dòng)力試驗(yàn)1.BX120.80A應(yīng)變片；2.0~30mm電測(cè)百分表；3.YE14105高靈敏加速度計(jì)；4.DH5938/37動(dòng)態(tài)信號(hào)采集及分析系統(tǒng)；5.其它輔助設(shè)備。4.6.3量測(cè)要求在現(xiàn)場荷載試驗(yàn)的短時(shí)間里，必須注意日照和晝夜溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)物及量測(cè)數(shù)據(jù)的影響。根據(jù)不同的量測(cè)方法和條件，采取以下措施減少溫度對(duì)結(jié)構(gòu)及測(cè)量結(jié)果的影響：（1）荷載試驗(yàn)安排在晝夜溫差小、陰天或夜間（深夜至黎明前）近乎恒溫的條件下進(jìn)行試驗(yàn)；（2）選擇氣象條件較穩(wěn)定的日期進(jìn)行試驗(yàn)。事先從當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站取得可靠的天氣預(yù)報(bào)資料，在加載試驗(yàn)前，即在無荷載作用下至少記錄24小時(shí)的氣溫變化，并采用與試驗(yàn)程序相同的間隔時(shí)間對(duì)所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)，以此修正加載試驗(yàn)過程中各測(cè)點(diǎn)的量測(cè)數(shù)據(jù)；（3）在試驗(yàn)過程中可采用連續(xù)觀測(cè)讀數(shù)、分段計(jì)算每個(gè)荷載階段讀數(shù)增量的方法（假設(shè)加載短時(shí)間內(nèi)結(jié)構(gòu)溫度場近乎不變）；（4）埋設(shè)與測(cè)點(diǎn)相同的、以傳感器制備的無應(yīng)力試件。在加載試驗(yàn)中，每次觀測(cè)應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的同時(shí)。觀測(cè)無應(yīng)力計(jì)的變化，以此修正其它量測(cè)數(shù)據(jù)。此法只能補(bǔ)償結(jié)構(gòu)均勻溫度變化和均勻收縮的影響；（5）量測(cè)儀器的精度、靜態(tài)測(cè)定時(shí)應(yīng)選用不大于預(yù)計(jì)量測(cè)值的5％，動(dòng)態(tài)測(cè)定時(shí)應(yīng)選用不大于預(yù)計(jì)量測(cè)最大值的10％；（6）測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)、如儀表架、水準(zhǔn)觀測(cè)站及標(biāo)尺等，必須牢固可靠；連同量測(cè)儀器，均應(yīng)予以防護(hù)，避免日照、風(fēng)雨、振動(dòng)和周圍其它干擾；（7）測(cè)量中選用受溫度影響小、能夠進(jìn)行自動(dòng)溫度補(bǔ)償?shù)膬x器設(shè)備。4.7試驗(yàn)加載組織、控制與安全措施4.7.1試驗(yàn)加載組織（1）召開動(dòng)員會(huì)，明確各專業(yè)組分工和各組負(fù)責(zé)人責(zé)任，為保證荷載試驗(yàn)的順利進(jìn)行對(duì)工作人員進(jìn)行如下分工：設(shè)試驗(yàn)指揮1名負(fù)責(zé)加載、卸載、儀器測(cè)讀、交通控制等指令的分布；電測(cè)組由2人組成負(fù)責(zé)靜力試驗(yàn)的電測(cè)數(shù)據(jù)（包括水準(zhǔn)撓度）采集及監(jiān)測(cè)；車輛引導(dǎo)組由1人組成具體負(fù)責(zé)車輛調(diào)度、引導(dǎo)、就位以及加載信息的記錄；保持試驗(yàn)現(xiàn)場工作人員通訊的暢通以保證試驗(yàn)指令和反饋信息的通暢。（2）經(jīng)過前期準(zhǔn)備、橋況詳查，進(jìn)行測(cè)點(diǎn)和試驗(yàn)項(xiàng)目調(diào)整；（3）設(shè)置測(cè)點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)；（4）在橋面劃出車道線、載位線；對(duì)于橋梁加載，根據(jù)控制截面位置及截面的控制內(nèi)力，進(jìn)行加載車位置劃分。（5）連接儀器設(shè)備、通電，檢測(cè)各個(gè)系統(tǒng)工作是否正常；（6）根據(jù)天氣、交通情況，最終確定加載時(shí)間。4.7.2試驗(yàn)的荷載的控制與安全措施（1）荷載試驗(yàn)的試驗(yàn)加載：按預(yù)定的加載時(shí)間、加載方案開始試驗(yàn)；按擬定的測(cè)試工況加載；發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)異常，立即中止試驗(yàn)；試驗(yàn)完成后，清理試驗(yàn)現(xiàn)場；整理試驗(yàn)資料和電子數(shù)據(jù)，確認(rèn)試驗(yàn)成果；確定試驗(yàn)現(xiàn)場作業(yè)結(jié)束。（2）荷載試驗(yàn)的控制試驗(yàn)指揮人員在加載試驗(yàn)過程中隨時(shí)掌握各方面的情況，對(duì)加載進(jìn)行控制。既要取得良好的試驗(yàn)效果，又要確保人員、儀表設(shè)備及橋梁的安全，避免不應(yīng)有的損失。1、加載控制加載控制應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的加載程序進(jìn)行加載。荷載的大小應(yīng)由小到大逐漸增加并隨時(shí)作好停止加載和卸載的準(zhǔn)備。2、測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)對(duì)加載試驗(yàn)的控制點(diǎn)應(yīng)隨時(shí)觀測(cè)、隨時(shí)計(jì)算。并將計(jì)算結(jié)果報(bào)告試驗(yàn)指揮人員。如實(shí)測(cè)值超過計(jì)算值較多，則應(yīng)暫停加載，待查明原因再?zèng)Q定是否繼續(xù)加載。試驗(yàn)人員如發(fā)現(xiàn)其它測(cè)點(diǎn)的測(cè)值有較大的反常變化也應(yīng)查找原因并及時(shí)向試驗(yàn)指揮人員報(bào)告。3、加載過程的觀測(cè)加載過程中應(yīng)指定人員隨時(shí)觀察結(jié)構(gòu)各部位可能產(chǎn)生的新裂縫，注意觀察構(gòu)件薄弱部位是否有開裂、破損組合構(gòu)件的結(jié)合面是否有開裂、錯(cuò)位支座附近混凝土是否開裂、橫隔板的接頭是否拉裂、結(jié)構(gòu)是否產(chǎn)生不正常的響聲、加載時(shí)墩臺(tái)是否發(fā)生搖晃現(xiàn)象等等。如發(fā)生這些情況應(yīng)報(bào)告試驗(yàn)指揮人員，以便采取相應(yīng)的措施。4、終止加載控制條件控制測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值已達(dá)到或超過用彈性理論按規(guī)范安全條件反算的控制應(yīng)力值時(shí)；控制測(cè)點(diǎn)變位（或撓度）超過規(guī)范允許值時(shí)；由于加載，使結(jié)構(gòu)裂縫的長度，縫寬急劇增加，新裂縫大量出現(xiàn)，裂縫寬度超過允許值的裂縫大量增多，對(duì)結(jié)構(gòu)使用壽命造成較大的影響時(shí)；加載時(shí)沿跨長方向的實(shí)測(cè)撓度曲線分布規(guī)律與計(jì)算值相差過大或?qū)崪y(cè)撓度超過計(jì)算過多時(shí)；發(fā)生其他損壞，影響橋梁承載能力或正常使用時(shí)。5、荷載試驗(yàn)過程中的交通管制進(jìn)行橋梁荷載試驗(yàn)，必須中斷交通，為此應(yīng)根據(jù)最終確定的試驗(yàn)方案、試驗(yàn)開始時(shí)間和試驗(yàn)預(yù)計(jì)歷時(shí)，編制交通管制方案，考慮道所有試驗(yàn)橋均未通車，交通管制采取封閉試。6、動(dòng)力試驗(yàn)要求及注意事項(xiàng)行車試驗(yàn)時(shí)嚴(yán)格按照預(yù)定的行車速度在行車道上均勻行駛，注意根據(jù)各控制斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)造，確定振動(dòng)測(cè)點(diǎn)位置的布置。脈動(dòng)試驗(yàn)采用的傳感器試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定。由于橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率一般比較低，信號(hào)采集系統(tǒng)要有足夠的放大倍數(shù)，另外低通濾波器截止頻率不宜太高。脈動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，合理地布置參考點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)，可以根據(jù)理論分析結(jié)果對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行合理的優(yōu)化布置，測(cè)出前幾階固有振動(dòng)特性。4.7.3檢測(cè)信息整理分析及處理反饋(1)資料的整理和保存檢測(cè)過程中做好檢測(cè)記錄，每天對(duì)檢測(cè)記錄進(jìn)行分類整理；每座橋梁對(duì)照竣工資料填寫橋梁資料卡，對(duì)資料不全，通過現(xiàn)場調(diào)查完成橋梁資料卡；并現(xiàn)場校