大跨径连续梁桥动静载试验研究

论文摘要

连续半刚构桥是预应力混凝土大跨梁式桥的主要桥型之一,连续半刚构桥的主要特点是主梁连续、墩梁半固接,桥面伸缩缝一般仅设二道,有利于高速行车。且T形刚构不设支座、无须体系转换,方便施工,较大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度也能很好地满足较大跨径桥梁的受力要求。根据交通部颁布的《公路养护技术规范》要求,必须对这些大桥进行承载力鉴定。同时理论推断与实际结构的特性往往存在着一定的差别,所以目前承载力的鉴定还离不开荷载试验,同时由于新建桥梁设计的往往比较柔软细长,使得车辆一桥梁的耦合振动问题变得突出起来。一方面,高速行驶的车辆对桥梁产生的动力冲击作用,直接影响桥的工作状态和使用寿命,另一方面,桥梁的振动又对车辆的平稳性和安全性产生影响,故荷载试验是必须的。桥梁荷载试验是评价桥梁质量的最直接和有效的方法和手段。进行此类桥梁的荷载试验,有利于促进此类桥的设计理论与试验理论的发展。本文对梁济运河大桥进行了静、动载试验,全面分析了连续半刚构桥的应变、挠度的变化规律,用E-Testtab软件对模态、跑车、跳车试验数据用时域法、频域法进行了分析,计算得到桥梁的固有频率、冲击系数及阻尼比,并对频率与阻尼比做出了对比分析,与相应的桥梁设计规范标准、荷载试验的规范标准的容许值做出对比,并与理论计算值进行了对比分析,从而为同类桥梁的承载能力研究提供依据,并验证了现有桥梁结构构造设计的规范性、合理性。利用大型有限元软件MIDAS/CIVIL中的建模助手,建立了三维有限元实桥模型,包括截面数据的输入,边界条件的输入,荷载的输入等。分别计算桥梁在设计荷载及试验荷载作用下的控制截面的内力值,从而得到荷载效率系数;计算各工况试验荷载作用下的各测点的应变及挠度理论值,并与现场的实测值进行了比较分析;对实桥模型进行了模态分析,采用了子空间迭代法计算特征值,得出桥梁的前两阶阵型,从而得出固有频率,根据相应规范计算得冲击系数,从而进一步验证了设计的合理性,为今后使用有限元方法对同类桥梁的承载力进行分析提供了参考。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 连续刚构桥的发展
• 1.2.2 桥梁荷载试验的发展
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 静、动载试验的基本理论
• 2.1 试验项目的确定
• 2.1.1 计划大纲的编制
• 2.1.2 具体试验检测目的、依据及试验项目
• 2.2 试验组织
• 2.3 现场准备工作
• 2.4 静载试验相关理论
• 2.4.1 试验孔的选择与控制截面的确定
• 2.4.2 荷载的确定、控制与分级及加载时间
• 2.4.3 试验的加载实施与观测
• 2.4.4 试验资料的整理分析
• 2.4.5 试验成果的评定
• 2.5 动载试验相关理论
• 2.5.1 测试目的
• 2.5.2 测试内容
• 2.5.3 测试项目
• 2.5.4 测点的布置
• 2.5.5 动载试验资料的整理
• 2.5.6 桥梁结果评定
• 2.6 试验报告的编写
• 第三章 连续半刚构桥有限元模型的建立及分析
• 3.1 概述
• 3.1.1 有限元的起源
• 3.1.2 大型土木建筑有限元软件Midas/Civil简介
• 3.1.3 连续梁半刚构桥的受力特点
• 3.2 有限元在动、静载计算中的应用
• 3.2.1 有限元在静载计算中的应用
• 3.2.2 有限元在动载计算中的应用
• 3.2.3 模态分析
• 3.3 连续半刚构箱梁桥的模型建立及分析
• 第四章 梁济运河大桥荷载试验
• 4.1 梁济大桥简介
• 4.2 检测的目的、依据及相关项目
• 4.3 加载设备及试验仪器
• 4.4 试验前相关准备工作
• 4.5 静载试验
• 4.5.1 测试项目
• 4.5.2 梁济大桥的效率系数及试验工况
• 4.5.3 测点的布置
• 4.5.4 梁济大桥的试验数据计算分析及曲线的绘制
• 4.6 动载试验
• 4.6.1 测试项目
• 4.6.2 测点布置
• 4.6.3 梁济大桥数据分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表