摘 要

桥梁工程建设过程中荷载试验起着至关重要的作用，荷载试验不仅可以为桥梁工程的设计提供数据，与此同时，它对于运营管理部门检查桥梁的实际的承载力，也是一种重要的检测方法，在桥梁的后续运营管理中管理者能收到到足够的技术支持，设计桥梁的工程师们在对于研究新的工程结构、新的施工工艺以及新的设计理论过程中，积累桥梁技术资料。

本文通过车城路高架桥荷载试验，对十堰市车城路高架桥的动静载试验方案进行了设计和论证。设计中采用了相关的桥梁检测方法，再融合现代桥梁多种的设计理论和分析方法，全面检测了车城路高架桥的整体外观和壳结构线形。明确了各种桥梁荷载试验的目的、理论测试方法、操作要点以及各种荷载状态评定的原则。为了便于掌握十堰市车城路高架桥的动力指数，在试验正式实施前，先采用桥梁有限元程序 MIDAS CIVIL 对此桥跨结构建立模型并对其的相关特性进行了振动分析，预先掌握了该高架桥的各阶理论振型及振动频率，进行了跑车、跳车以及刹车试验在该桥梁的3个控制截面上。试验过程中，利用力学公式计算得出该桥的承载能力,并相应测试得桥梁相应力学指标,将其与理论计算结果及相应规范的要求进行对比,依据数据可以对十堰市车城路高架桥的整体性能和结构安全做出评价,以保证桥梁的主体结构处于完好的技术状态和良好的使用状态。最后，根据实测结果与理论计算结果的对比，论证表明桥梁振动性能正常，实测其振动特性及变化规律与理论基本相符，在静力荷载作用下，半数桥墩存在竖向裂缝，试验桥梁存在隐患的结论。

关键字：城市高架桥；承载能力；MIDAS CIVIL; 静载试验；动载试验

Abstract

Load test plays an outstanding role in the construction of bridge engineering. Load test can not only provide data for the design of bridge engineering. At the same time, it is also an important testing method for the operation and management department to check the actual bearing capacity of the bridge. The managers can receive enough technology in the post operation and management of the bridge. Support for bridge designers to accumulate technical data for new structures, new processes and new design theories.

This paper designs and proves the dynamic and static load test scheme of the elevated bridge in Shiyan city road by the load test of the elevated bridge of the Chengcheng Road . The design theory and the analysis method of the bridge are adopted in the design . The aim , the test method , the operating key points and the principle of the assessment of various load states are fully tested . In order to master the dynamic index of various bridge load tests , the bridge span structure is firstly adopted by using the bridge finite element program MIDAS truss before the test is formally implemented . The model is established and its related characteristics are analyzed. The theoretical modes and vibration frequencies of the viaduct are grasped in advance. The three control sections of the viaduct are tested by sports car jumping and braking tests. In the course of the test, the bearing capacity of the bridge is calculated by using the mechanical formula, and the corresponding mechanical indexes of the bridge are tested accordingly, which are compared with the theoretical calculation results and the requirements of the corresponding specifications. According to the data, the overall performance and structural safety of Checheng Road viaduct in Shiyan City can be evaluated, so as to ensure that the main structure of the bridge is in good technical condition and good use state. Finally, according to the measured results and principles, The comparison of the calculated results shows that the vibration performance of the bridge is normal, and the measured vibration characteristics and variation law are basically consistent with the theory. Under the static load, half of the piers have vertical cracks and the test bridges have hidden dangers.

Key words：Urban viaduct；carrying capacity；MIDAS CIVIL；static test；

目录

绪论 1

1.1 工程概况 1

第2章 检测目的及内容 3

2.1 检测目的 3

2.2 检测内容 3

2.2.1 基本操作过程 3

2.2.2结构静力荷载试验： 4

2.2.3结构动力荷载试验： 5

第3章 荷载试验依据 5

第4章 主要仪器设备 5

第5章 静载试验方案 6

5.1 荷载试验用车 6

5.2 静载试验的基本原则 7

5.2.1 荷载与试验效率确定原则 7

5.2.2 加载方式与原则 7

5.2.3 加载位置与加载工况确定原则 7

5.2.4 静力试验原则 8

5.2.5总效应折减系数 8

5.2.6 箱型梁横截面 8

5.3 测试项目 9

5.3.1 外观检查 9

5.3.2 桥梁挠度 9

5.3.3 应变测量 9

5.3.4 温度观测 9

5.4 试验方案 9

5.4.1 试验跨选择与断面测点布置 9

5.4.2 加载工况确定 10

5.4.3试验荷载效率 10

5.4.4 主桥应变测点与挠度测点布置 11

5.4.5 静载试验车辆布置 13

5.5 静载试验结果 15

5.5.1 试验工况及车辆布置 15

5.5.2 加载分级 15

5.5.3 静载试验分析 16

5.5.4 静载试验结果及数据分析 18

5.5.4.1 挠度分析 18

5.5.4.2 应变分析 22

第6章 动载试验 29

6.1 动载试验内容 29

6.1.1脉动试验 29

6.1.2跳车试验 30

6.2 动载试验工况 30

6.3动载测试结果 30

6.3.1 随机脉动试验检测结果及分析 30

6.3.2跳车试验结果及分析 31

6.3.3测试分析 32

6.3.3.1 频率 32

6.3.3.2 冲击系数 32

静载试验结论 32

动载试验结论 33

致谢 33

绪论

1.1 工程概况

十堰市车城路高架桥上部结构为5跨9米、1跨12米的现浇段及9跨30米预应力混凝土小箱梁，共15跨，5×9m 12m 5×30m 4×30m共三联，如图1-1所示。其中30米跨为先简支后结构连续结构，主梁设计为C50混凝土,单跨主梁的数量为6片,如图1-2所示。测试段桥全长327m,控制截面桥面全宽16.9m;下部结构:桥台均采用桩柱式桥台,编号从1号桥墩到7号桥墩均为三柱式墩,编号从8号桥墩到14号桥墩均为双柱式墩,均以钻孔灌注桩为基础;采用沥青混凝土铺装层桥面,防撞墙是该高架桥的桥面的重要组成部分，两侧均设有钢筋混凝土防撞墙。

十堰市车城路高架桥主要技术标准如下：

（1）设计荷载等级：公路-Ⅰ级；

（2）桥面净空及运营车道数：0.5 m（防撞墙） 0.45m(0.1m边沟 0.08m桥面缘石 0.27m安全横宽) 15m（车行道） 0.45m(0.1m边沟 0.08m桥面缘石 0.27m安全横宽) 0.5 m（防撞墙），双向四车道。

车城路高架桥桥梁俯视、侧面照如图1-3和图1-4所示。

图1-1 桥梁立面图

图1-2 桥梁横断面布置图（单位mm）

图 1-3 十堰市车城路高架桥俯视图

图 1-4 十堰市车城路高架桥侧面照

第2章 检测目的及内容

2.1 检测目的

连续梁结构是一种超静定的承载体系，其力学性能和简支梁比起来要更加复杂。许多大跨度的连续梁桥通过改变桥自身梁高来减小中跨正弯矩，同时增加了应力模式的复杂性。因此，连续梁桥梁的荷载试验操作起来也比较复杂，前期准备工作量大，试验断面大，试验点数大，试验时间长，桥梁的特殊分析程序要求进行桥梁结构分析。

进行本次桥梁荷载试验，目的是检验桥梁的实际质量和实际工作性能是否能够达到国家有关的现行设计标准要求，因此，此次的荷载试验需要达到以下的几个目的：

（1）通过测量桥梁的结构截面在试验荷载作用下的应变和挠度情况，记录有关测量结果，并与理论值进行比较，检验结构控制截面的应变和挠度值是否符合有关设计要求。

（2）通过测量在测试动荷载作用下桥跨结构的动力响应,来检验桥梁结构的整体动力性能。

（3）通过对试验数据和试验现象的综合分析，评估桥梁的实际工作状况，为维修提供依据。

2.2 检测内容

2.2.1 基本操作过程

1. 利用刚接板法计算横向分布系数；

计算原理:由于主梁翼缘板之间刚接，因此，相比于铰接板(梁)桥，刚接桥梁的接缝除了传递竖向剪力以外，还考虑横向弯矩的传递。因此，正则方程应该考虑横向弯矩的作用。

1. 在有限元软件MIDAS CIVIL建立桥梁模型；

1. 添加边界条件，并设置车辆和车道；
2. 确定试验控制截面；
3. MIDAS CIVIL 进行分析算出控制截面梁内力、影响线及弯矩理论值。
4. MIDAS CIVIL 算频率

其中影响线函数求解：

对于弹性结构,多个移动荷载产生的弯矩和剪力多用影响线计算,即首先研究移动单位荷载在控制截面上的弯矩和剪力的变化规律,在其变化规律的基础上计算出实际移动荷载组作用下截面产生的弯矩和剪力，然后将其产生的弯矩和剪力叠加得到截面产生的总的的弯矩和剪力。

当移动荷载作用于结构的不同位置时，结构的影响往往通过影响线来计算。而要计算实际移动荷载组作用下约束力的最大值或最小值，得先找出移动单元集中荷载作用下某一约束的变化规律。根据结构力学，当一个指向一个常数(通常是向下)单元的单元沿结构移动时，某一数值的图形(如位移和内力)称为该数值的影响线，该数值在数值计算中常被引用。。

实际上，影响线是一定值函数，它以载荷位置为变量。因此，在建立了不同结构的影响线方程后，就可以计算出桥梁结构在荷载作用下桥面的特定受力效果（看百科找的），即实际车队中任何位置的汽车对桥梁产生的影响。

2.2.2结构静力荷载试验：

(1)主梁控制截面在试验荷载下的应变(应力)

(2)主梁控制截面在试验荷载下的挠度;

(3)荷载横向分布情况;

(4)主梁在偏载作用下的影响系数;

(5)梁体裂缝开展情况;

(6)墩、台位移情况。

2.2.3结构动力荷载试验：

(1)汽车荷载冲击系数；

(2)主梁自振频率；

(3)桥梁动力特性。

荷载试验过程中，对加载车辆加载、仪器操作、传感器的埋设及其它相关工序（包括贴片、打磨、接线、检测车等）进行拍照。

第3章 荷载试验依据

1）《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)

2)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)；

3）《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)；

4）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)；

5）《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80-2004）；

6）《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)；

7)《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21-2011）；

8）车城路高架桥的设计施工图纸及相关技术资料。

第4章 主要仪器设备

表4.1 主要设备及仪器一览表

第5章 静载试验方案

测量桥梁结构在静载试验荷载作用下的变形和内力就是桥梁静载试验，并检查在设计荷载作用下桥梁结构的实际工作状态是否能满足各项实际使用要求并能处于良好的使用状态，主要的测量项目和内容是挠度和梁控制截面应变或挠度等。

(1)主梁控制截面应力;

(2)主梁控制截面挠度;

(3)荷载横向分布情况;

(4)主梁在部分荷载下的影响系数;

(5)梁体裂缝开展情况;

(6)墩及台位移情况。

5.1 荷载试验用车

本桥梁设计荷载等级为公路I级，本次试验荷载拟采用重420kN的三轴载重汽车，加载车参数见图5.1-1所示。

荷载试验前,准确称重每辆三轴载重汽车,单车总重量控制在420±10kN以内,前轴控制在70±5kN以内,两后轴控制在175±5kN以内。对加载车编号, 重新测量每辆装载车的轴距和轴距。

图5.1-1 加载汽车尺寸示意图（单位cm）

5.2 静载试验的基本原则

5.2.1 荷载与试验效率确定原则

静力试验载荷加载方法使用单辆重型420 kn三轴货车作为等效载荷来模拟试验过程中由设计载荷产生的内力。具体试验项目(分段)应由设计标准荷载为基础，根据项目(分段)最不利内力或位移值取所需载重车辆的数目，根据公式确定原则等效，并且不同段的荷载效率随负载位置而变化，取值范围为0.95~1.05。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：