基于荷载试验的桥梁整体安全性研究

摘要

荷载试验是一种重要的安全检测手段，可以为决策者对桥梁的承载能力作出科学地评估，提供有利和直观的依据，可以为新的设计理论、新的结构和新的施工工艺的应用与发展积累实践资料。因此，对桥梁进行整体安全性能分析具有较强的理论意义和广阔的应用前景。 在系统调研专业文献的基础上，论文选取长沙市已修建完工的某桥梁工程为工程研究对象，采用理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法，研究静荷载、动荷载作用下桥梁响应参数的变化，进而对桥梁的安全性做出评价，为确保桥梁运营期间的安全提供科学的数据资料。论文具有重要的理论与应用价值。主要成果如下： (1)通过理论分析和有限元ANSYS建模与模拟，确定了桥梁现场静载试验的4种加载工况、各工况下的加载与卸载的过程与量级、以及主控制截面和截面中的测点空间位置分布，为现场试验研究奠定了基础。 (2)通过静载试验，测定桥梁在试验荷载作用下控制截面中测定的应力、挠度或位移值，进一步将测定值与数值模拟求得的对应值进行对比分析，以验证大桥是否符合规范与设计要求。 (3)基于目前国内无动载作用下桥梁检测验收规程的事实，对桥梁在动载作用下响应变化进行了探索，具体进行了脉动试验、跑车试验、跳车试验与刹车试验，以测定该桥在动力荷载作用下的模态参数、受迫振动特性、自振特性及冲击系数等。应用这些动载响应参数，进一步丰富桥梁整体性能和运营状态评价体系的内容。 (4)综合评价桥梁的安全性能得出的结论，为桥梁的竣工验收和将来的养护维修工作提供科学依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2桥梁安全检测的意义

1.3国内外研究现状

1.3.1桥梁检测研究现状及发展趋势

1.3.2桥梁荷载试验研究现状

1.4本文主要研究内容

第二章桥梁荷载试验分析

2.1桥梁荷载分类

2.2荷载试验的分类

2.3荷载试验的一般过程

2.4荷载试验的目的

2.5荷载试验的现场准备工作

2.6荷载试验的依据

第三章桥梁结构分析有限元法

3.1结构有限元分析

3.1.1结构有限元基本原理及基本思路

3.1.2有限元法进行结构分析的基本程式

3.2主要函数与求解过程

3.2.1主要函数定义与求解过程

3.2.2结构的动力响应问题的整体运动方程

3.3论文计算平台ANSYS软件的介绍

3.3.1 ANSYS软件功能特点

3.3.2 ANSYS的建模方法

3.3.3 ANSYS在桥梁荷载试验中的应用

第四章桥梁静载试验的研究

4.1桥梁静载试验基本理论

4.1.1静载试验的程序

4.1.2静载试验基本原则

4.1.3静载试验荷载工况的选择及测点的设置

4.1.4试验荷载等级的确定

4.1.5加载方式及设备的选择

4.1.6桥梁应力及变位量测理论基础

4.2现场静载试验的方案设计

4.2.1试验检测依据

4.2.2桥梁结构验算

4.2.3试验内容及仪器设备

4.2.4试验工况设计及测点布置

4.3基于应力观测的强度试验及结果分析

4.3.1强度试验结果

4.3.2有限元分析得到的最大拉应力分布结果

4.3.3现场实测与计算求得的最大拉应力值的对比分析

4.4基于挠度观测的刚度试验及结果分析

4.4.1刚度试验结果

4.4.2有限元分析得到的最大挠度分布结果

4.4.3现场实测与计算求得的最大挠度值的对比分析

4.5静载试验得出的主要结论

第五章桥梁动载试验的研究

5.1动载试验程序

5.2桥梁动荷载试验基本理论

5.2.1桥梁动载试验的作用

5.2.2动荷载的特性及试验原理

5.2.3桥梁结构激振方法的选择

5.2.4冲击系数的测定

5.2.5模态分析与参数的识别

5.3现场动载试验方案设计

5.3.1试验内容及工况设计

5.3.2试验内容及仪器设备

5.4动载试验及结果分析

5.4.1脉动试验结果

5.4.2跑车试验结果

5.4.3跳车试验结果

5.4.4刹车试验结果

5.4.5对冲击系数的确定

5.5动载试验得出的主要结论

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间的主要研究成果

致谢