公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程精華詳解完整版課件全套ppt整套電子教案最全電子講義

1、公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程(JTG/T J21-01-2015)精華詳解精華詳解交流提綱交流提綱 我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況 荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù)荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù) 荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng)荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng) 荷載荷載試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備設(shè)備選取選取 荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置 荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)第一部分第一部分 我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況 荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù)荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù) 荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng)荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng) 荷載荷載試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備設(shè)備選取選取 荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置

2、 荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放30多年的發(fā)展，我國(guó)橋梁建設(shè)取得了舉世矚目的成就。截至2015年底，我國(guó)僅公路橋梁總數(shù)已近78萬(wàn)座，4592萬(wàn)延米。我國(guó)已建成的梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋這四類橋梁的跨徑均居世界同類橋梁前列。我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況然而，經(jīng)過(guò)30多年的大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)，當(dāng)前步入維修期的橋梁數(shù)量日益增多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前僅公路橋梁中危橋數(shù)量高達(dá)7.96萬(wàn)座，約占公路橋梁總數(shù)的10.5%，直接影響人民的正常安全出行。近

3、年來(lái)，由于前期建設(shè)“重設(shè)計(jì)輕養(yǎng)護(hù)”，后期管養(yǎng)理念落后、技術(shù)儲(chǔ)備不足，以及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，過(guò)橋車輛與日俱增，遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)負(fù)荷，重車嚴(yán)重超載等因素，橋梁垮塌事件時(shí)有發(fā)生，給人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失，給社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重惡劣影響。我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況第二部分第二部分 我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況 荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù)荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù) 荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng)荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng) 荷載荷載試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備設(shè)備選取選取 荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置 荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)試驗(yàn)?zāi)康呐c意義試驗(yàn)?zāi)康呐c意義荷

4、載試驗(yàn)最基本的目的是了解橋跨結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)，檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)整體的施工質(zhì)量與受力性能，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用性能、強(qiáng)度、剛度、裂縫等各項(xiàng)指標(biāo)做出全面的評(píng)價(jià)。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力做出科學(xué)的評(píng)估，為橋梁交（竣）工驗(yàn)收提供重要的科學(xué)依據(jù)，為橋梁的管養(yǎng)維護(hù)提供合理的建議。試驗(yàn)?zāi)康呐c意義試驗(yàn)?zāi)康呐c意義對(duì)于新建橋梁u 為橋梁順利的投入運(yùn)營(yíng)提供可靠依據(jù)u 為橋梁的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)提供完整的初始指紋數(shù)據(jù)u 為同類型橋梁設(shè)計(jì)與施工積累實(shí)測(cè)試驗(yàn)資料試驗(yàn)?zāi)康呐c意義試驗(yàn)?zāi)康呐c意義對(duì)于采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)、新工藝等修建的橋梁u 通過(guò)橋梁荷載試驗(yàn)可以直接測(cè)得理論分析與計(jì)算所需的相關(guān)參數(shù)，建立準(zhǔn)確的力學(xué)模式u 掌握橋梁結(jié)構(gòu)

5、在荷載作用下的實(shí)際受力和工作狀況，探索橋梁結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)u 為充實(shí)、完善和發(fā)展橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算理論和施工工藝積累科學(xué)的實(shí)踐資料試驗(yàn)?zāi)康呐c意義試驗(yàn)?zāi)康呐c意義對(duì)于既有橋梁u 通過(guò)荷載試驗(yàn)可以評(píng)估橋梁實(shí)際的使用性能和承載能力u 為既有橋梁的繼續(xù)安全使用、養(yǎng)護(hù)、加固、改建或限載提供科學(xué)的依據(jù)試驗(yàn)依據(jù)與規(guī)范試驗(yàn)依據(jù)與規(guī)范 JTG D60-2004.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范S.2004. JTG D62-2004.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S.2004. YC4-4/1978.大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法S.1982. JTG/T J21-2011.公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程S.2011. JTG

6、D60-2015.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范S.2015. JTG/T J21-01-2015.公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程S.2016. CJJ/T 233-2015.城市橋梁檢測(cè)與評(píng)定技術(shù)規(guī)范S.2016.第三部分第三部分 我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況 荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù)荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù) 荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng)荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng) 荷載荷載試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備設(shè)備選取選取 荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置 荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)流程荷載試驗(yàn)流程橋梁現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)是一項(xiàng)復(fù)雜的、系統(tǒng)的工程，有效組織與合理安排是保證試驗(yàn)順利進(jìn)行的關(guān)鍵。試驗(yàn)組織者應(yīng)熟悉荷

7、載試驗(yàn)流程，同時(shí)應(yīng)具備相關(guān)專業(yè)知識(shí)及組織協(xié)調(diào)能力，對(duì)試驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精心安排，認(rèn)真做好各項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施，確保試驗(yàn)順利實(shí)施并達(dá)到預(yù)期目的。荷載試驗(yàn)一般可分為試驗(yàn)準(zhǔn)備、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施和試驗(yàn)結(jié)果分析等三個(gè)階段。荷載試驗(yàn)流程荷載試驗(yàn)流程試驗(yàn)準(zhǔn)備階段主要有：n資料收集（設(shè)計(jì)與竣工資料、養(yǎng)護(hù)與維修記錄等）n現(xiàn)場(chǎng)踏勘與外觀檢查（選取受力性能具有代表性的、易進(jìn)行試驗(yàn)的橋跨結(jié)構(gòu)、選擇合適的量測(cè)儀器等）n試驗(yàn)方案制訂與優(yōu)化（選用加載車輛或加載重物，擬定加載位置等）等內(nèi)容荷載試驗(yàn)流程荷載試驗(yàn)流程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施階段主要包括：n現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備（測(cè)點(diǎn)與載位布置、儀器設(shè)備安裝與調(diào)試等）n預(yù)加載試驗(yàn)（整個(gè)試驗(yàn)觀測(cè)系統(tǒng)工作狀況的檢驗(yàn)與調(diào)試等）n正

8、式試驗(yàn)（數(shù)據(jù)采集、判別與存盤、分級(jí)加載、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等）等工作荷載試驗(yàn)流程荷載試驗(yàn)流程試驗(yàn)結(jié)果分析階段主要是：n根據(jù)實(shí)際加載載重與載位進(jìn)行理論重計(jì)算分析n數(shù)據(jù)處理與分析n荷載試驗(yàn)報(bào)告編制等注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)橋梁荷載試驗(yàn)的對(duì)象是橋梁這種大型土木工程結(jié)構(gòu)，造價(jià)高昂、社會(huì)影響大。試驗(yàn)方案與實(shí)施過(guò)程必須遵循科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、安全的原則。對(duì)試驗(yàn)方案應(yīng)反復(fù)推敲，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)反饋，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，必要時(shí)終止加載。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)試驗(yàn)荷載宜按控制截面最大內(nèi)力或位移分成45級(jí)施加，受條件所限時(shí)至少應(yīng)分成3級(jí)施加，當(dāng)試驗(yàn)加載車輛較多時(shí)應(yīng)增加分級(jí)次數(shù)。分級(jí)加卸載不僅是為了保障安全而且可以比較

9、全面地掌握試驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)力學(xué)響應(yīng)（應(yīng)變、撓度）與所加荷載之間的關(guān)系。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)分級(jí)加載測(cè)讀應(yīng)遵循以下原則：分級(jí)加載只有在前一級(jí)荷載階段內(nèi)結(jié)構(gòu)變位相對(duì)穩(wěn)定后，才能進(jìn)入下一級(jí)荷載加載。各級(jí)荷載施加完成后，裂紋、位移、應(yīng)變觀測(cè)點(diǎn)對(duì)典型部位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，待所有數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，完成數(shù)據(jù)的采集工作。每一級(jí)荷載施加后應(yīng)觀察結(jié)構(gòu)的反應(yīng)（應(yīng)變、撓度、裂紋），確定下一級(jí)荷載的施加方式（是否施加及施加位置）。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)一般地，橋梁荷載試驗(yàn)加載終止條件為：控制測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值已達(dá)到或超過(guò)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(guò)規(guī)范允許值時(shí)；由于加使結(jié)構(gòu)裂縫長(zhǎng)度、寬度急劇增加，新裂縫大量出現(xiàn)

10、，寬度超出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)；注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 發(fā)生其它破壞，如預(yù)應(yīng)力筋崩斷、混凝土壓碎、橋墩偏位、支座損壞、變形過(guò)大并超過(guò)規(guī)范允許值等影響橋梁承載能力或正常使用時(shí)； 橋體發(fā)出異常響聲或其他異常情況； 斜拉索或吊索（桿）索力增量實(shí)測(cè)值超過(guò)計(jì)算時(shí)。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)對(duì)于新建橋梁來(lái)說(shuō)，需要通過(guò)預(yù)加載來(lái)消除非試驗(yàn)荷載引起的結(jié)構(gòu)變形，對(duì)于尚未進(jìn)行橋面鋪裝層施工的新建橋梁，進(jìn)行荷載試驗(yàn)時(shí)還需要考慮橋面鋪裝這部分的受力影響。對(duì)于既有橋梁而言，在進(jìn)行荷載試驗(yàn)前必須進(jìn)行詳盡的外觀檢查以及試驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格的分級(jí)加載，以防止給結(jié)構(gòu)形成新的損傷與安全隱患，造成意外發(fā)生。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)

11、對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，還必須鑿出鋼筋用以測(cè)試試驗(yàn)荷載作用下鋼筋的受力性能。當(dāng)橋梁跨度較大，所需車輛較多時(shí)，應(yīng)合理安排加載車擺放位置與順序，以防止非加載橋跨或橋梁相近結(jié)構(gòu)因加載車集中放置造成結(jié)構(gòu)損傷與安全隱患。第四部分第四部分 我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況 荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù)荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù) 荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng)荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng) 荷載荷載試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備設(shè)備選取選取 荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置 荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)設(shè)備選取原則設(shè)備選取原則對(duì)于橋梁荷載試驗(yàn)，量測(cè)儀器的選擇應(yīng)多因素綜合考慮，以滿足試驗(yàn)?zāi)康臑榍疤?，根?jù)儀器的技術(shù)性能和試

12、驗(yàn)條件的技術(shù)要求選擇合理的量測(cè)儀器。在選用儀器設(shè)備時(shí)，宜注意以下幾點(diǎn)：滿足量測(cè)所需的量程及精度要求，在選用儀表前，應(yīng)先對(duì)被測(cè)值進(jìn)行估算。同一試驗(yàn)中選用的儀器種類盡可能少，便于設(shè)備調(diào)配和量測(cè)實(shí)施以及精度控制，減少數(shù)據(jù)處理工作量和避免差錯(cuò)。設(shè)備選取原則設(shè)備選取原則所選用測(cè)試設(shè)備的精度應(yīng)與實(shí)際的測(cè)量值相匹配，既能滿足測(cè)量范圍的需要，又能保證足夠的精度。選用儀表時(shí)應(yīng)考慮試驗(yàn)的環(huán)境條件，盡可能避免因環(huán)境變化而產(chǎn)生的測(cè)量誤差，特別是對(duì)由溫度變化而產(chǎn)生的誤差，在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)給予高度重視。對(duì)于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的量測(cè)儀表，除線性范圍、靈敏度、幅頻特性以及相頻特性都應(yīng)滿足試驗(yàn)要求以外，還需充分考慮橋梁結(jié)構(gòu)超低頻振動(dòng)以及振動(dòng)量

13、值較小等的特點(diǎn)，選用靈敏度高、低頻特性好的測(cè)振儀器。第五部分第五部分 我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況 荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù)荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù) 荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng)荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng) 荷載荷載試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備設(shè)備選取選取 荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置 荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)截面選取截面選取對(duì)于驗(yàn)收性荷載試驗(yàn)，q取值0.851.05；對(duì)于鑒定性荷載試驗(yàn)，q取值0.951.05。1statqSS對(duì)于橋梁荷載試驗(yàn)，建議采用三軸載重車輛。當(dāng)設(shè)計(jì)荷載為汽車超20級(jí)或公路級(jí)時(shí)，采用兩輛三軸車輛模擬55t重車是目前國(guó)內(nèi)比較常見(jiàn)的做法。同時(shí)為了保證橋梁不會(huì)

14、發(fā)生局部加載破壞或嚴(yán)重開(kāi)裂，加載車單單軸重軸重不應(yīng)大于140kN，否則否則須驗(yàn)算橋面板的裂縫寬度和極限承載力。截面選取截面選取試驗(yàn)控制截面應(yīng)根據(jù)具體的測(cè)試項(xiàng)目而定，在滿足評(píng)定橋梁承載能力的前提下，加載試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)抓住重點(diǎn)，不宜過(guò)多。測(cè)試截面選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力包絡(luò)圖，按照最不利受力原則選定截面，然后擬定相應(yīng)的試驗(yàn)工況。截面選取截面選取序號(hào)橋型內(nèi)力或位移控制截面1簡(jiǎn)支梁橋主要1、跨中截面最大正彎矩和撓度；2、支點(diǎn)截面最大剪力。附加1、L/4截面最大正彎矩和撓度；2、墩臺(tái)最大垂直力。2連續(xù)梁橋、 連續(xù)剛構(gòu)主要1、跨中最大正彎矩和撓度；2、內(nèi)支點(diǎn)截面最大負(fù)彎矩；3、L/4截面最大彎矩和撓度。附

15、加1、端支點(diǎn)截面的最大剪力；2、L/4截面最大彎剪力；3、墩臺(tái)最大垂直力；4、連續(xù)剛構(gòu)固結(jié)墩墩身控制截面的最大彎矩。3懸臂梁橋、 T型剛構(gòu)主要1、錨固跨跨中最大正彎矩和撓度；2、支點(diǎn)最大負(fù)彎矩；3、掛梁跨中最大正彎矩和撓度。附加1、支點(diǎn)最大剪力；2、掛梁支點(diǎn)截面或懸臂端截面最大剪力。4拱橋主要1、拱頂截面最大正彎矩和撓度、拱腳截面最大負(fù)彎矩；2、剛架拱上弦桿跨中最大正彎矩。附加1、拱腳最大水平推力；2、L/4截面最大正、負(fù)彎矩及其最大正、負(fù)撓度絕對(duì)值之和；3、剛架拱斜腿根部截面最大負(fù)彎矩。5剛架橋（包括框架、斜腿剛構(gòu)和剛架-拱式組合體系）主要1、跨中截面最大正彎矩和撓度；2、結(jié)點(diǎn)截面的最大負(fù)彎

16、矩。附加1、柱腳截面最大負(fù)彎矩、最大水平推力。6鋼桁橋主要1、跨中、支點(diǎn)截面的主桁桿件最大內(nèi)力；2、跨中截面的撓度。附加1、L/4截面的主桁桿件最大內(nèi)力和撓度；2、橋面系結(jié)構(gòu)構(gòu)件控制截面的最大內(nèi)力和變位；3、墩臺(tái)最大垂直力。7斜拉橋、 懸索橋主要1、主梁最大撓度；2、主梁控制截面最大內(nèi)力；3、索塔塔頂水平變位；4、主纜最大拉力，斜拉索最大拉力。附加1、主梁最大縱向漂移；2、主塔控制截面最大內(nèi)力；3、吊索最大索力。測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)布置必須能夠反應(yīng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件最不利受力特征，同時(shí)應(yīng)能滿足分析和推斷結(jié)構(gòu)工作狀況最低的需要，確保實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，并應(yīng)遵循必要、適量、方便觀測(cè)的原則，具體如下：測(cè)點(diǎn)布置

17、應(yīng)具有代表性測(cè)點(diǎn)布置要有針對(duì)性測(cè)點(diǎn)布置要有利于儀器安裝和觀測(cè)讀數(shù)，對(duì)試驗(yàn)操作是安全的為保證測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性，測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)是足夠的，利用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱互等原理，可適當(dāng)減少測(cè)點(diǎn)布置數(shù)量。測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)布置橋梁動(dòng)力荷載試驗(yàn)的測(cè)試截面應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)振型特征和行車動(dòng)力響應(yīng)最大的原則確定。動(dòng)力特性傳感器布置應(yīng)根據(jù)事先計(jì)算的理論最大值位置（即振幅最大，波峰、波谷處）進(jìn)行布置，同時(shí)要避免振型節(jié)點(diǎn)位置。測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)布置測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)振型，可采用下述兩種方法：I.在所要測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)振型的峰、谷點(diǎn)上布設(shè)測(cè)振傳感器（拾振器），用放大特性相同的多路放大器和記錄特性相同的多路記錄儀，同時(shí)測(cè)記各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。II.將結(jié)構(gòu)分成若

18、干段，選擇合適的參考點(diǎn)（不動(dòng)點(diǎn)），在參考點(diǎn)和各分界點(diǎn)分別布設(shè)測(cè)振傳感器（拾振器），用放大特性相同的多路放大器和記錄特性相同的多路記錄儀，同時(shí)測(cè)記各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。第六部分第六部分 我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況我國(guó)橋梁建設(shè)基本概況 荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù)荷載試驗(yàn)?zāi)康呐c依據(jù) 荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng)荷載試驗(yàn)流程與注意事項(xiàng) 荷載荷載試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備設(shè)備選取選取 荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置荷載試驗(yàn)截面選取與測(cè)點(diǎn)布置 荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)后處理數(shù)據(jù)后處理靜載數(shù)據(jù)后處理靜載數(shù)據(jù)后處理溫度影響修正：導(dǎo)線電阻修正：支點(diǎn)沉降修正：tSSt K 121rRrR lxxCabll 數(shù)據(jù)后處理數(shù)據(jù)后處理

19、動(dòng)載數(shù)據(jù)后處理動(dòng)載數(shù)據(jù)后處理通過(guò)對(duì)采集的動(dòng)態(tài)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行檢查和數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)判，剔除異常數(shù)據(jù)、加窗和趨勢(shì)項(xiàng)、數(shù)字濾波等必要的后處理，舍棄噪聲大、時(shí)程曲線畸變的樣本或數(shù)據(jù)段，應(yīng)保證經(jīng)過(guò)處理后的信號(hào)客觀真實(shí)，不得使有效信號(hào)受到抑制或產(chǎn)生畸變，確保用于分析計(jì)算的樣本數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)的要求。數(shù)據(jù)后處理數(shù)據(jù)后處理自振頻率可采用頻譜分析法、波形分析法或模態(tài)分析法。波形分析法適用單一頻率自振信號(hào)多 階 自 振 疊 加 信 號(hào)濾 波 后 單 一 自 振 信 號(hào)t/sa/m s-2t/sa/m s-2數(shù)據(jù)后處理數(shù)據(jù)后處理頻譜分析法可用于確定自振信號(hào)的各階頻率，用于分析的數(shù)據(jù)塊中不得包含強(qiáng)迫振動(dòng)

20、成分。t/sa/m s-2振 動(dòng) 加 速 度 信 號(hào)動(dòng) 應(yīng) 變 實(shí) 測(cè) 信 號(hào)t/s自 由 振 動(dòng) 起 始 點(diǎn)數(shù)據(jù)后處理數(shù)據(jù)后處理采用跳車激振試驗(yàn)來(lái)分析自振頻率，當(dāng)橋梁跨徑較小，激振荷載對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)具有附加質(zhì)量影響時(shí)，應(yīng)考慮橋面附加質(zhì)量的影響。000MMffM采用跑車余振激勵(lì)時(shí)，要確定車輛駛離橋梁的準(zhǔn)確時(shí)刻，以避免將強(qiáng)迫振動(dòng)當(dāng)作自由振動(dòng)進(jìn)行處理所導(dǎo)致自振頻率誤判。數(shù)據(jù)后處理數(shù)據(jù)后處理阻尼參數(shù)可采用波形分析法、半功率帶寬法或模態(tài)分析法。波形分析法只適合單一頻率的自振信號(hào)，多階自振信號(hào)疊加的波形應(yīng)首先分離為單一頻率的自振信號(hào)首先分離為單一頻率的自振信號(hào)。m TTyntntn+1tn+myn+1yn+

21、mtn+1yn+1yn+mtn+myntn112nnn mn mnnn mn myylnmTyyyyvDlnmyy數(shù)據(jù)后處理數(shù)據(jù)后處理半功率帶寬法是在自振頻譜圖上對(duì)每一階自振峰處通過(guò)確定半功率帶寬來(lái)推定阻尼比的方法。頻率分辨率f應(yīng)不大于1%的自振頻率值，以保證插值計(jì)算的精度。振幅A頻 率ff1f2Amax(f=fn)Amax/ 22112nnfDff2ff荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)靜載試驗(yàn)評(píng)價(jià)靜載試驗(yàn)評(píng)價(jià)總變位（或總應(yīng)變）：彈性變位（或彈性應(yīng)變）：殘余變位（或殘余應(yīng)變）：tIiSSSeIuSSSpteuiSSSSS荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)靜載試驗(yàn)評(píng)價(jià)靜載試驗(yàn)評(píng)價(jià)橫向增大系數(shù)：荷載橫向分布系數(shù)：校

22、驗(yàn)系數(shù)：相對(duì)殘余：emaxeSS1iiniifmfesSS100PPtSS%S荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 類類 型型應(yīng)變（或應(yīng)力）應(yīng)變（或應(yīng)力）效驗(yàn)系數(shù)效驗(yàn)系數(shù)撓度效驗(yàn)系數(shù)撓度效驗(yàn)系數(shù)鋼橋鋼橋0.750.751.001.000.750.751.001.00鋼筋混凝土板橋鋼筋混凝土板橋0.200.200.400.400.200.200.500.50鋼筋混凝土梁橋鋼筋混凝土梁橋0.400.400.800.800.500.500.900.90預(yù)應(yīng)力混凝土橋預(yù)應(yīng)力混凝土橋0.600.600.900.900.700.701.001.00圬工拱橋圬工拱橋0.700.701.001.000.800.

23、801.001.00鋼筋混凝土拱橋鋼筋混凝土拱橋0.500.500.900.900.500.501.001.00荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)動(dòng)載試驗(yàn)評(píng)價(jià)動(dòng)載試驗(yàn)評(píng)價(jià)行車試驗(yàn)的動(dòng)力試驗(yàn)荷載效率：實(shí)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的最低自振頻率應(yīng)滿足：橋梁的沖擊系數(shù)：dyndynSSdcff11dynstatdynstatf-f-荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)動(dòng)載試驗(yàn)評(píng)價(jià)動(dòng)載試驗(yàn)評(píng)價(jià)橋梁的沖擊系數(shù)：12maxmeanmaxminmeanSSSSSSminSmeanSmax荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)上 部 結(jié) 構(gòu)下 部 結(jié) 構(gòu)結(jié)構(gòu)損傷程度評(píng)定f1.1f1.2無(wú)損傷1.00f1.101.00f1.20輕微0.90f1.000.95f1

24、.00中等0.75f0.900.80f0.95嚴(yán)重f 0.75f 0.80危險(xiǎn)備注：1、f=fmeasured /ftheory，式中：fmeasured為實(shí)測(cè)自振頻率，ftheory為理論計(jì)算頻率；2、當(dāng)在本次結(jié)構(gòu)自振頻率測(cè)試前且在同條件下有上一次結(jié)構(gòu)自振頻率的實(shí)測(cè)值時(shí)，上式中的理論計(jì)算頻率ftheory應(yīng)采用此值。荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)類別裂 縫 部 位允許最大縫寬/mm其 它 要 求鋼 筋混凝土梁主筋附近豎向裂縫0.25腹板斜向裂縫0.30組合梁結(jié)合面0.50不允許貫通結(jié)合面橫隔板與梁體端部0.30支座墊石0.50預(yù)應(yīng)力混凝土梁梁體豎向裂縫不允許梁體縱向裂縫0.20磚、石、混凝土拱

25、拱圈橫向0.30裂縫高小于截面高一半拱圈縱向0.50半裂縫長(zhǎng)小于跨徑1/8拱波與拱肋結(jié)合處0.20墩 臺(tái)墩臺(tái)帽0.30不允許貫通墩臺(tái)身截面的一半。墩臺(tái)身經(jīng)常受浸蝕性環(huán)境水影響有筋0.20無(wú)筋0.30常年有水，但無(wú)侵蝕性影響有筋0.25無(wú)筋0.35干溝或季節(jié)性有水河流0.40有凍結(jié)作用部份0.20備 注表中所列除特殊要求外適用于一般條件。對(duì)于潮濕和空氣中含有較多腐蝕性氣體等條件下的縫寬限制應(yīng)要求嚴(yán)格一些。荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)橋梁類型計(jì)算活載撓度限值圬工拱橋一個(gè)橋跨范圍內(nèi)正、負(fù)撓度的最大絕對(duì)值之和不大于l/1000鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁橋主梁跨中l(wèi)/600梁橋主梁懸臂端l1/300桁架、

26、拱l(fā)/800斜拉橋預(yù)應(yīng)力混凝土主梁l/500懸索橋預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁l/500鋼 橋簡(jiǎn)支或連續(xù)桁架l/500簡(jiǎn)支或連續(xù)板梁l/500斜拉橋鋼主梁l/400懸索橋鋼加勁梁l/250備 注1、l分別為簡(jiǎn)支梁的計(jì)算跨徑、桁架、拱的計(jì)算跨徑、斜拉橋的中跨計(jì)算跨徑、懸索橋中跨的計(jì)算跨徑；2、l1為懸臂長(zhǎng)度；3、試驗(yàn)荷載作用下，如一個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)有正、負(fù)撓度，則表列限值為正、負(fù)撓度的最大絕對(duì)值之和的限值。荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)工 作 性能 測(cè) 試結(jié)構(gòu)固有模態(tài)參數(shù)定 期檢 查質(zhì) 量 狀 況 與 耐 久 性 參 數(shù) 檢 測(cè)汽 車 荷 載 調(diào) 查橋 梁 技 術(shù) 狀 況檢 算 系 數(shù) Z1材 料 性 能 與

27、耐 久 性 退 化 狀 況承 載 力 惡 化 系 數(shù)構(gòu) 件 損 傷 程 度截 面 折 減 系 數(shù)汽 車 荷 載 變 異活 載 影 響 修 正 系 數(shù)結(jié) 構(gòu) 抗 力 效 應(yīng)荷 載 效 應(yīng)荷 載 試 驗(yàn) 確 定檢 算 系 數(shù) Z2按 圖2 2. .2 2. .3 3- -2 2所 示 表 達(dá) 式 進(jìn) 行 等 效荷 載 效 應(yīng) 最 不 利 組 合 值 高 于抗 力 效 應(yīng) 檢 算 值 5% 25%承 載 力 評(píng) 定 報(bào) 告構(gòu)件表觀質(zhì)量狀況混凝土強(qiáng)度鋼筋自然電位混凝土電阻率混凝土保護(hù)層厚度混凝土氯離子含量混凝土碳化深度材料風(fēng)化物理化學(xué)損傷鋼筋銹蝕截面折減交通量大噸位車混入率軸荷分布特征檢測(cè)參數(shù)評(píng) 定系

28、 數(shù)檢 算分 析用Z2代替Z1N NY Y承載力鑒定荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)荷載試驗(yàn)評(píng)價(jià)橋 梁 調(diào) 查舊 橋 檢 算 系 數(shù) Z1外 觀 質(zhì) 量 狀 況混 凝 土 強(qiáng) 度結(jié) 構(gòu) 模 態(tài) 參 數(shù)磚 石 混 凝 土配 筋 混 凝 土截 面 折 減 系 數(shù) c截 面 折 減 系 數(shù) c、s活 載 影 響 修 正 折 減 系 數(shù) q承 載 能 力 惡 化 系 數(shù) e結(jié) 構(gòu) 檢 算承 載 能 力 鑒 定編 制 報(bào) 告荷 載 試 驗(yàn)舊 橋 檢 算 系 數(shù) Z2不 足 以 鑒 定承 載 能 力活 載 影 響 修 正 折 減 系 數(shù) q配 筋 混 凝 土Sd(gG;q Q)bRd(cRc/c;sRs/s)Z1(1-e)S

29、d(gG;q Q)bRd(cRc/c;sRs/s)Z2(1-e)Sd(soslQ)Rd(Rj/m,k)Z1c磚 石 混 凝 土Sd(soslQ)Rd(Rj/m,k)Z1c結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ)橋梁現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)是一項(xiàng)復(fù)雜的、系統(tǒng)的工程，這就要求荷載試驗(yàn)組織者不僅要具有相當(dāng)專業(yè)的技術(shù)知識(shí)，而且還需要一定的組織協(xié)調(diào)能力，統(tǒng)籌把握全局。荷載試驗(yàn)是一個(gè)技術(shù)活，需要橋梁檢測(cè)工程師具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、高度認(rèn)真負(fù)責(zé)的事業(yè)心，做到對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的準(zhǔn)確與科學(xué)評(píng)定。Thanks橋梁荷載試驗(yàn)橋梁荷載試驗(yàn)方案布置方案布置與與優(yōu)化過(guò)程優(yōu)化過(guò)程詳解詳解大跨長(zhǎng)聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)橋大跨長(zhǎng)聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)橋靜力荷載試驗(yàn)方案靜力荷載試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與與優(yōu)

30、化優(yōu)化交流提綱交流提綱 模型建立模型建立 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化方案優(yōu)化引言引言荷載試驗(yàn)是檢驗(yàn)與評(píng)定橋梁承載能力最直接有效的方法，也是橋梁交（竣）工驗(yàn)收及后期養(yǎng)護(hù)的重要科學(xué)依據(jù)。針對(duì)目前荷載試驗(yàn)工況多、耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用大等缺點(diǎn)，結(jié)合高墩大跨長(zhǎng)聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特性與影響線特點(diǎn)，在保障結(jié)構(gòu)安全的條件下，對(duì)荷載試驗(yàn)的工況進(jìn)行了優(yōu)化。第一部分第一部分 模型建立模型建立 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化方案優(yōu)化模型建立模型建立（110+3200+110）m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱形連續(xù)剛構(gòu)橋。箱梁為單箱單室橫斷面，下部結(jié)構(gòu)主墩為鋼筋混凝土雙肢薄壁墩。單向兩車道，按照三車道設(shè)計(jì)

31、，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路級(jí)。模型建立模型建立在建模前，應(yīng)首先需要根據(jù)分析的目的來(lái)選擇相應(yīng)的單元以及模型的簡(jiǎn)化原則，并應(yīng)事先劃分好施工階段、結(jié)構(gòu)組、荷載組以及一些必要的計(jì)算（如一期、二期恒載）等。一般地，在模型完全建立后，可選擇“消隱”功能以顯示與校驗(yàn)所建立的有限元模型是否與實(shí)際結(jié)構(gòu)一致；還可以按照不同材料、截面等信息選擇不同的顏色顯示，使得橋梁整體的有限元模型更加清晰、明了。模型建立模型建立第二部分第二部分 模型建立模型建立 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化方案優(yōu)化內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)自重由程序自動(dòng)考慮，橫隔板與齒板用集中力輸入，二期（鋪裝、欄桿等）用均布荷載考慮。汽車荷載的沖擊系數(shù)通

32、過(guò)輸入基頻來(lái)考慮，由于是單梁模型，故荷載橫向分布系數(shù)為 3（車道數(shù)）0.78（橫向折減系數(shù)）1.15（偏載系數(shù)）0.97（縱向折減系數(shù)）=2.61。由于荷載試驗(yàn)是測(cè)試橋梁在設(shè)計(jì)活載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的增量增量，且預(yù)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度貢獻(xiàn)較小以及對(duì)結(jié)構(gòu)的基頻影響較小，故暫不考慮預(yù)應(yīng)力效應(yīng)。內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算運(yùn)用“特征值分析控制”功能對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力特性理論計(jì)算分析，分析前需將結(jié)構(gòu)的荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量，即將結(jié)構(gòu)自重與恒載轉(zhuǎn)化到“Z”上。內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算主梁正對(duì)稱豎彎（f1= 0.774 583 Hz）內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算AACCDDBBEE第三部分第三部分 模型建立模型建立 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 初步設(shè)

33、計(jì)初步設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化方案優(yōu)化初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)此次靜力荷載試驗(yàn)的加載車擬選取總重為300kN，前軸為60kN，中后軸均為120kN，前中軸距為3.5m，中后軸距為1.5m，加載車荷載采用集中力等效模擬。350140180120kN120kN60kN初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)51200D-D620041200580041200E-E2300312002400B-B4567700051200A-AC-C第四部分第四部分 模型建立模型建立 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化方案優(yōu)化方案優(yōu)化方案優(yōu)化以右邊跨M+max（E-E截面）為例，將同一截面的內(nèi)力與撓度加載工況優(yōu)化為1個(gè)工況，優(yōu)化后

34、的加載車載位布置。撓 度 影 響 線內(nèi) 力 影 響 線1400390014004567方案優(yōu)化方案優(yōu)化從初步載位布置圖可看出，中跨跨中M+max（A-A截面）與6#墩頂附近M-min（B-B截面）2個(gè)加載工況的加載車載位布置較為接近，同時(shí)，結(jié)合截面影響線圖形的互補(bǔ)性，即正負(fù)彎矩影響線曲線變化趨勢(shì)恰好相反，可以將A-A與B-B截面2個(gè)加載工況優(yōu)化為1個(gè)工況。1100A-A4567B-B140041400方案優(yōu)化方案優(yōu)化以右邊跨M+max（E-E截面）為例，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整加載車載位，將加載車在縱橋向上以控制截面為對(duì)稱軸進(jìn)行布置，即將控制截面留出一定距離的“空載段”，而不是將加載車直接加載在控制截面上

35、。24501350135037004567方案優(yōu)化方案優(yōu)化1256347891011131211122137854691021375468方案優(yōu)化方案優(yōu)化工況數(shù)量工況數(shù)量控制控制截面截面控制項(xiàng)目控制項(xiàng)目設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)荷載荷載試驗(yàn)試驗(yàn)荷載荷載加載加載效率效率加載車加載車數(shù)量數(shù)量備備注注大工況大工況小工況小工況1 1A-AA-AMM+ +maxmax內(nèi)力內(nèi)力/ kN/ kNmm27318.4727318.4726513.0826513.080.970.971313合合并并撓度撓度/ mm/ mm-53.276-53.276-52.627-52.6270.990.992 2B-BB-BMM- -minmi

36、n內(nèi)力內(nèi)力/ kN/ kNmm-140324.72-140324.72-139891.92-139891.921.001.003 3C-CC-CMM- -minmin內(nèi)力內(nèi)力/ kN/ kNmm-38280.78-38280.78-36332.76-36332.760.950.951212合合并并4 4D-DD-DMM+ +maxmax內(nèi)力內(nèi)力/ kN/ kNmm27301.8127301.8127455.9127455.911.011.01撓度撓度/ mm/ mm-52.565-52.565-51.086-51.0860.970.975 5E-EE-EMM+ +maxmax內(nèi)力內(nèi)力/ kN/

37、 kNmm26852.6126852.6126821.1826821.181.001.008 8合合并并撓度撓度/ mm/ mm-18.312-18.312-17.546-17.5460.960.96結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ) 若只根據(jù)內(nèi)力影響線進(jìn)行加載布置，雖然內(nèi)力的加載效率能夠滿足要求，但是撓度往往偏低，而通過(guò)考慮內(nèi)力并兼顧撓度的加載效應(yīng)，可以將同一截面的內(nèi)力與撓度加載工況優(yōu)化為1個(gè)工況，避免了對(duì)同一截面的重復(fù)加載。結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ) 根據(jù)高墩大跨長(zhǎng)聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，并結(jié)合截面影響線圖形的互補(bǔ)性，即正負(fù)彎矩影響線曲線變化趨勢(shì)恰好相反，可以將中跨跨中最大正彎矩與墩頂附近主梁最大負(fù)彎矩2個(gè)加載工況優(yōu)化為1個(gè)工況

38、。 同理同理，可以將右次邊跨L/4附近彎矩與右次邊跨跨中最大正彎矩2個(gè)加載工況優(yōu)化為1個(gè)工況。結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ) 這樣將全橋原來(lái)5個(gè)大工況、8個(gè)小工況最終優(yōu)化為3個(gè)工況，優(yōu)化后的試驗(yàn)方案不僅可以保證各控制截面的加載效率均達(dá)到規(guī)范要求，極大地提高了加載車的加載效應(yīng)，縮短了試驗(yàn)過(guò)程的耗時(shí)，而且避免了加載車在同一（相近）位置的重復(fù)加載，此外，加載車輛較之優(yōu)化前有所減少，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ) 通過(guò)適當(dāng)調(diào)整加載車載位，將加載車在縱橋向上以控制截面為對(duì)稱軸進(jìn)行布置，將控制截面留出一定距離的“空載段”，而不是將加載車直接加載在控制截面上，避免了加載車直接加載在控制截面上形成內(nèi)力突變，使得內(nèi)力在控制截面的一定范

39、圍內(nèi)為一“恒定值”，減少了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)布置偏差造成的數(shù)據(jù)采集誤差，提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。多跨矮塔斜拉橋多跨矮塔斜拉橋靜力荷載試驗(yàn)方案靜力荷載試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與與優(yōu)化優(yōu)化交流提綱交流提綱 模型建立模型建立 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化方案優(yōu)化引言引言矮塔斜拉橋又稱為部分斜拉橋，是近幾十年發(fā)展起來(lái)的介于連續(xù)剛構(gòu)橋與普通斜拉橋之間的一種新橋型，具有塔矮、梁高、剛度大等特點(diǎn)。就矮塔斜拉橋這一新興橋型而言，進(jìn)行成橋靜力荷載試驗(yàn)不僅是為檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)的整體受力性能，掌握結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)，評(píng)估橋梁施工質(zhì)量與實(shí)際承載能力，為橋梁交（竣）工驗(yàn)收提供重要依據(jù)，也是為橋梁的健康監(jiān)測(cè)提供完整的初

40、始狀態(tài)信息，為同類型橋梁結(jié)構(gòu)的受力特性的研究及設(shè)計(jì)計(jì)算積累實(shí)橋試驗(yàn)資料。引言引言為減少橋梁荷載試驗(yàn)耗時(shí)及中斷交通時(shí)間等，以一座四塔五跨單索面預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋?yàn)槔Y(jié)合多跨矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及控制截面影響線的特點(diǎn)，通過(guò)考慮內(nèi)力兼顧撓度的加載效應(yīng)，截面影響線的圖形相似性及互補(bǔ)性，并適當(dāng)調(diào)整加載車載位，將加載車在順橋向以控制截面為對(duì)稱軸進(jìn)行布置，對(duì)橋梁靜力荷載試驗(yàn)工況進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后將全橋9個(gè)荷載試驗(yàn)工況僅通過(guò)3次加載即可全部實(shí)現(xiàn)，各控制截面的加載效率均能夠滿足試驗(yàn)規(guī)程要求，可為同類型橋梁的荷載試驗(yàn)提供參考。 第一部分第一部分 模型建立模型建立 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 方案

41、優(yōu)化方案優(yōu)化模型建立模型建立（128+3210+128）m四塔五跨單索面預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋，采用墩塔梁固結(jié)剛構(gòu)體系。主梁為變高度斜腹板單箱三室寬幅脊梁，索塔為獨(dú)柱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，截面為八邊形，每個(gè)索塔設(shè)置16對(duì)斜拉索，全橋共計(jì)128根。設(shè)計(jì)荷載為公路I級(jí)（雙向6車道），人群荷載為2.5 kN/m2。模型建立模型建立在建模前，應(yīng)首先需要根據(jù)分析的目的來(lái)選擇相應(yīng)的單元以及模型的簡(jiǎn)化原則，并應(yīng)事先劃分好施工階段、結(jié)構(gòu)組、荷載組以及一些必要的計(jì)算（如一期、二期恒載）等。一般地，在模型完全建立后，可選擇“消隱”功能以顯示與校驗(yàn)所建立的有限元模型是否與實(shí)際結(jié)構(gòu)一致；還可以按照不同材料、截面等信息選擇

42、不同的顏色顯示，使得橋梁整體的有限元模型更加清晰、明了。模型建立模型建立全橋共劃分851個(gè)節(jié)點(diǎn)、782個(gè)單元（含128個(gè)桁架單元與654個(gè)梁?jiǎn)卧?。第二部分第二部?模型建立模型建立 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化方案優(yōu)化內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)自重由程序自動(dòng)考慮，箱梁橫隔板與齒板不考慮剛度貢獻(xiàn)僅考慮質(zhì)量影響，用集中力輸入，二期恒載（鋪裝、欄桿等）用均布荷載考慮，汽車荷載的沖擊系數(shù)通過(guò)輸入基頻來(lái)考慮。根據(jù)圖示的計(jì)算結(jié)果并結(jié)合試驗(yàn)規(guī)程要求，同時(shí)考慮需要避開(kāi)實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)中局部加勁（如橫隔板等）位置及測(cè)點(diǎn)布置的易操作性與合理性，最終選取了如圖示的6個(gè)截面作為此次靜力荷載試驗(yàn)的控制截面。內(nèi)力

43、計(jì)算內(nèi)力計(jì)算1280021000210001280021000試驗(yàn)橋跨ABB55010500105001050010500CC44008400DDEEFF200A7002503830200102516003650340280010252201.5m人行道15252201.5m人行道1525測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)布置152517545383019519535081530016008153001525175453401.5m人 行 道1.5m人 行 道橋 面 撓 度 測(cè) 點(diǎn)橋 塔 頂 偏 位 測(cè) 點(diǎn)1280021000210001280021000第三部分第三部分 模型建立模型建立 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 初步設(shè)

44、計(jì)初步設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化方案優(yōu)化初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)靜力荷載試驗(yàn)的加載車擬選取總重為350kN的車輛，前軸為70kN，中后軸均為140kN，前中軸距為3.5 m，中后軸距為1.5 m，加載車荷載采用集中力等效模擬。根據(jù)各控制截面的內(nèi)力影響線采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃加載法對(duì)全橋9個(gè)工況（即A-A、C-C、D-D控制截面的彎矩與撓度工況；B-B、E-E控制截面的彎矩工況；F-F控制截面的位移工況）進(jìn)行加載車初步布置。初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)加載車縱向最小間距為7 m，橫向每排布置4列。A-AP1B-BC-CD-DE-EF-FP2P3P4圖3方案優(yōu)化方案優(yōu)化工況工況編號(hào)控制截面控制項(xiàng)目設(shè)計(jì)值試驗(yàn)值加載效率加載車數(shù)量A-AM+m

45、ax內(nèi)力/kNm73291.5369626.950.9516撓度/mm-91.628-43.9810.48B-BM-min內(nèi)力/kNm-163773.02-155584.370.9524C-CM+max內(nèi)力/kNm72938.9369291.980.9516撓度/mm-91.669-44.9180.49D-DM+max內(nèi)力/kNm74314.4871341.900.9616撓度/mm-46.324-24.0880.52E-EM+max內(nèi)力/kNm21977.4120878.540.9528F-Ff+max撓度/mm24.30821.3910.8820初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)u各控制截面的內(nèi)力加載效率（

46、=0.950.96）滿足試驗(yàn)規(guī)程要求，但是相應(yīng)截面的撓度加載效率卻較低（=0.480.52），初步載位布置不能很好地反映出試驗(yàn)荷載作用下橋梁整體的剛度變化；u車輛布置不盡合理，如E-E截面，加載車載位距離相距甚遠(yuǎn)，不利于現(xiàn)場(chǎng)加載控制，而且每次加載只能夠滿足一個(gè)試驗(yàn)工況，加載車?yán)寐瘦^低，耗時(shí)費(fèi)力，需進(jìn)行優(yōu)化。第四部分第四部分 模型建立模型建立 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化方案優(yōu)化方案優(yōu)化方案優(yōu)化 對(duì)于多跨矮塔斜拉橋而言，由于結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)（跨度大、結(jié)構(gòu)柔）的原因，設(shè)計(jì)荷載作用下主梁的豎向撓度會(huì)比較大。 對(duì)該類結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力荷載試驗(yàn)時(shí)，如果僅按照初步加載方案來(lái)布置試驗(yàn)荷載，撓度荷載效率往往會(huì)偏小。 撓度是反映橋梁結(jié)構(gòu)整體剛度的重要指標(biāo)，因此應(yīng)考慮內(nèi)力并兼顧撓度的加載效應(yīng)。方案優(yōu)化方案優(yōu)化以右邊跨M+max（A-A截面）為例，將同一截面的內(nèi)力與撓度加載工況優(yōu)化為1個(gè)工況，優(yōu)化后的加載車載位布置。P1P2P3P4彎 矩 影 響 線撓 度 影 響 線方案優(yōu)化方案優(yōu)化從初步載位布置圖可看出， 3號(hào)索塔底附近最大正彎矩E-E截面與3號(hào)索塔頂端最大縱向位移F-F截面2個(gè)加載工況的加載車載位布置較為接近，且影響線曲線變化趨勢(shì)基本一致，可將E-E截面與F-F截面2個(gè)加載工況優(yōu)化為1個(gè)工況。P1P2P3P