钢便桥静动载试验研究

大跨度钢桁梁桥静动力性能试验研究大跨度钢桁梁桥静动力性能试验研究陈树礼，刘永前，张彦兵(石家庄铁道大学大型结构健康诊断与控制研究所，石家庄050043)摘要：以某铁路64m单线栓焊下承式钢桁梁桥为研究对象，采用数值模拟分析和现场试验相结合的方法，进行提速和扩能条件下的大桥静动力性能试验研究。

结果表明：静载作用下，实测大桥杆件应力和跨中挠度均小于理论计算值，挠度、应力校验系数略大于规范通常值，挠度和应力相对残余均满足要求，上下游两片受力较为均匀；不同速度列车作用下桥梁运营性能指标基本满足规范要求，但实测数据均较大，且大于同类型双线钢桁梁桥，空重混编列车引起桥梁更大振动；桥梁基本满足承载能力和使用条件要求，结构处于良好的弹性工作状态，但桥跨结构整体刚度偏弱，安全储备较小，建议对桥梁整体刚度进行加强并对桥梁动力响应进行实时监测。

关键词：大跨度；下承式钢桁梁桥；静动力性能；试验；数值分析；承载能力随着我国经济的快速发展，铁路运输压力持续增大，在既有线上开展扩能改造、开行重载列车已经成为提高铁路运输能力的一种主要方式。

国内外重载运输实践经验表明，提高列车轴重、增加编组长度是实现重载铁路运输的主要技术发展方向，这些措施在大幅提高铁路运量的同时，也会给既有桥梁带来很多不利影响。

随轴重提高和运量增加，桥梁承受静载和动载加大，导致桥梁结构荷载效应和变形加大，桥梁振动加剧，结构的强度、刚度、稳定性等安全储备降低，进而引起疲劳损伤加剧，使用寿命缩短；因此，保证扩能改造条件下既有线桥梁的结构安全，对其荷载作用下的静、动力性能进行评估显得至关重要。

大跨度钢桁梁桥由于具有结构轻便、跨度大、易于施工的特点，在我国铁路中得到广泛应用，我国很多学者对其进行了大量的研究并取得了一定的成果。

姚京川、刘楠、郑平伟、董振升、杨宜谦、孙志杰、李运生等对于高铁和普通铁路中存在的单线或双线钢桁梁桥，进行了相关理论分析和现场荷载试验研究[1-7]；黄胜前、杨云、王钰、盛兴旺等针对其他类型的铁路桥梁开展了相关试验和评定技术研究[8-11]。

阐述桥梁静载试验及动载试验的方法和原理近年来，随着国民经济的飞速发展，大量低等级的公路被改建、扩建，同时许多桥梁的承载能力和通行能力已远远不能适应现时交通状况的要求，如果对这部分桥梁都进行拆除重建，势必需要投入大量的资金和人力，严重影响现行的交通秩序，同时产生大量的建筑垃圾，造成巨大的资源浪费。

1、荷载试验的目的及项目1.1 桥梁动力荷载试验的目的桥梁动力荷载试验的目的是测定桥梁结构的动力特性，即桥梁结构的自振频率、振型、阻尼比等桥梁结构模态参数；测定桥梁结构在动荷载作用下的强迫振动响应，即桥梁结构的动位移、动应力、冲击系数等。

通过动载试验和理论分析来了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，判断和评价桥梁结构的承载能力和使用条件，分析桥梁病害成因并掌握其变化规律，分析桥梁病害对桥梁各项性能的影响。

结合桥梁静力荷载试验结果，对桥梁质量做出合理的评价，为桥梁运营管理及改造提供科学的依据。

1.2 桥梁动力荷载试验的项目根据测试目的的不同，桥梁动力荷载试验一般分为脉动试验、跳车试验（冲击试验）、跑车试验等。

1.2.1脉动试验是指当桥面上无汽车行驶和其他的周期性干扰力时，在风、地面微振等环境因素的作用下，桥梁所受的激励是平稳的各态历经宽带随机激励。

结构响应的主谐量，是在其固有频率附近的振动，从而通过脉动测试可以确定结构的固有频率。

1.2.2跳车试验（冲击试验）：跳车试验测试汽车跨过15cm高跳板后制动，测量此时桥跨结构在附加汽车质量情况下的衰减振动，确定桥梁的冲击系数，用以分析桥梁结构的振动性质。

1.2.3跑车试验是指桥上跑车试验主要是测试试验汽车在桥上通过时，桥梁结构的强迫振动响应，以及激励后（车辆通过后）振动衰减情况。

2、拱式桥的荷载试验的发展2.1拱式桥的发展拱式桥的发展拱桥，在桥梁的发展史上曾经占有重要地位，迄今为止，已有三千多年的历史，并因其形态美、造价低、承载潜力大而得到广泛的应用。

关于拱桥的起源，众说纷纭，莫衷一是。

前言随着科学技术的进步及国民经济水平的提高，我国的桥梁建设进入了一个辉煌的时期。

截至2005年，中国公路总里程已达190万km，高速公路总里程超过了3.5万km，公路桥梁总数也超过了33万座。

许多大跨度桥梁也应运而生，但随着跨度的增大，从几百m到3000m;加劲梁的高跨比越来越小(1/40-1/300);安全系数也随之下降，由以前的4-5下降为2-3。

而我国现有桥梁设计、施工的缺陷和长期使用过程中的损伤、老化或灾害也逐渐暴露出来，混凝土结构开裂、使用性能降低、承载力不足、抗震性能不良等诸多问题严重影响了现有路网结构的使用寿命周期和结构安全。

且随着超重设备运输的出现，部分桥梁由于设计荷载等级的限制，特别是早期修建的桥梁，荷载等级均不能满足超重设备运输的需要。

由于缺乏必要的监测和相应的养护，世界各地出现了大量桥梁损坏事故，给国民经济和生命财产造成了巨大损失。

为了确保这些耗资巨大，与国计民生密切相关的大桥的的质量，特别是一些新结构形式的桥梁及使用新材料、新施工工艺桥梁的质量，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。

然而由于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，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。

一般来说，下列情况下需实施荷载试验：1、新建的大跨度混凝土桥，尤其采用新结构、新材料和新工艺的桥跨结构需进行荷载试验;2、通行特种车辆的新、旧桥梁、为确保设备和桥梁安全，需按实际轮位和轴重进行模拟荷载或等效荷载试验;3、修复的、改建的或加固的旧桥，为验证工程效果，须进行验收或鉴定性荷载试验;4、缺乏设计和施工技术数据的旧桥，为判断是否能承受预计的荷载，也需进行荷载试验。

桥梁结构荷载试验是对桥梁结构物进行直接加载测试的一项科学试验工作，即将标准设计荷载或标准设计荷载的等效荷载施加于实桥的指定位置，对实桥的应力、应变分布及挠度变形等进行检测，以此对桥梁的结构性能进行判断，其目的是通过荷载试验，了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，从而判断桥梁结构的安全承载能力，使用条件以及设计理论和计算方法是否合理。

钢管混凝土拱桥静动载试验研究的开题报告
一、研究背景和意义
近年来，随着城市化进程的加快和经济的发展，大跨度钢管混凝土拱桥越来越广泛地应用于交通建设领域。

作为一种新兴的、具有较高技术难度的桥梁结构，钢管混凝土拱桥在施工、运输、安装等方面存在许多技术问题。

而钢管混凝土拱桥的静载试验和动载试验能够对其结构性能进行全面的评价，为工程设计提供可靠的依据，因此钢管混凝土拱桥的试验研究变得更为重要。

二、研究内容和方法
本文选取某大跨度钢管混凝土拱桥为研究对象，采用静载试验和动载试验相结合的方法，对拱桥的静动态性能进行研究。

具体采用的方法为：在桥梁施工中，安装钢管混凝土拱桥抗弯件，通过加载试验测试其静载性能；在桥梁通车后，采用车流复杂的高峰期进行动载试验，并结合数值模拟分析，对拱桥的动态响应及影响因素进行研究。

三、预期结果和意义
通过静动载试验的研究，能够全面评估钢管混凝土拱桥在静态和动态荷载下的性能表现，揭示其内部结构的优缺点和潜在问题，提高新建项目的设计准确性和施工速度；同时，研究针对已建拱桥的静动态性能，可以为维护工程提供可靠的技术支持，推动钢管混凝土拱桥的长寿命运用与维护。

钢桁梁桥动载试验及分析研究1桥梁概况兰州市中山桥位于兰州市市区中心，于1909年建成，是黄河上建造的第一座桥梁，素有“天下黄河第一桥”之称，现为国家重点文物保护单位。

该桥上部结构原设计为5×45.9 m穿式平行钢桁架简支梁，全桥总长233.50 m，总宽8.36 m，钢桁架高5.1 m；下部结构中南北两岸桥台系水泥砂浆砌条石，中间4个桥墩为高强快凝水泥砌料石重力式桥墩，沉井基础开挖至岩层。

解放后，为满足城市交通要求，于1954年对该桥进行了加固改造，在原钢桁架上增加了钢拱架，设计荷载为汽-10级，提高了桥梁的刚度和承载能力。

桥梁加固完成后，又于1962年、1972年、1976年和1982年分别对该桥进行了加固维修[1]。

2003年兰州市政府对兰州市中山桥上部结构进行了一次较大的维修加固，维修加固内容主要包括钢桁架系和支座的除锈防腐、下横梁整体加固、木道板（包括行车道和人行道）的更换、路面铺装层的重新铺设、部分斜拉杆的维修和更换以及双斜拉杆夹板与部分加劲板的更换、部分接头的除锈等。

设计断面为2.0 m（人行道）+5.6 m（行车道）+2.0 m（人行道）=9.6 m，维修加固后桥梁功能由通车桥梁转变为专用人行桥，设计荷载为人群荷载，W max≤2.4 kPa。

为了增强百年老桥的结构抗震和泄洪能力并兼顾旅游功能；同时提高文物的安全性和耐久性，2011年，相关部门再次对中山桥进行维修加固。

因此对维修加固后的中山桥进行动力特性试验，根据理论对其进行计算分析，了解桥梁结构的动力特性，掌握其动力刚度及安全通行能力，是非常必要的。

2试验内容2.1脉动试验脉动试验是通过在桥上布置高灵敏度的传感器，长时间记录结构在环境激励：如风、水流、地脉动、人的活动等引起的振动。

然后进行谱分析，求出结构自振特性的一种方法。

它假设环境激励为平稳的各态历经，在中低频段，环境振动的激励比较均匀，在环境激励的频率与桥梁自振频率一致或接近时，桥梁容易吸收环境激励的能量，使振幅增大；而在环境激励的频率与桥梁自振频率相差较大时，由于相位差较大，有相当一部分能量相互抵消，振幅较小。

桥梁动静载试验方法桥梁动静载试验可是确保桥梁安全的超重要手段呢！咱先来说说静载试验。

静载试验就像是给桥梁来一场安静的压力测试。

工程师们会在桥梁上布置好多测量的小设备，像应变片呀，水准仪之类的。

然后呢，把一些重物，可能是大铁块或者装满沙子的袋子，按照设计好的重量和位置放在桥上。

这就好比给桥梁加了个担子，看看它在这种静态压力下的表现。

应变片可以测量桥梁各个部位的变形情况，就像桥梁的小医生在给它做身体检查，看看哪里被压得有点“难受”，也就是变形过大。

水准仪呢，是看桥梁有没有哪里下沉得厉害。

通过这些测量的数据，我们就能知道桥梁的结构是不是够结实，能不能承受日常或者特殊情况下的重量啦。

再来说动载试验，这个就比较有趣啦。

动载试验就像是让桥梁动起来做运动。

可以让不同类型的车辆按照规定的速度在桥上行驶，模拟真实的交通状况。

在这个过程中，测量设备就像小侦探一样，它们要捕捉桥梁在车辆行驶过程中的振动情况。

这个振动频率和幅度都是很关键的信息哦。

如果振动太厉害，就像人跳舞跳得太疯狂，那可能就有问题啦。

比如说，可能是桥梁的结构设计有点小缺陷，或者是有一些地方连接得不够牢固。

而且呀，动载试验还能检测出桥梁在动态荷载下的疲劳性能。

就像人老是重复做一个动作会累一样，桥梁老是受到车辆来来去去的压力，也会疲劳的。

通过动载试验，我们就能提前发现这些小隐患，然后把它们解决掉，让桥梁健健康康的。

总之呢，桥梁的动静载试验是非常重要的，它就像是给桥梁做了一次全面的体检，让我们能放心地在桥上走来走去，不用担心桥梁会突然出啥问题呢。

这背后可是工程师们的精心设计和认真检测的功劳呀。

桥梁动静载荷试验方案桥梁动静载荷试验方案是为了测试和评估一座桥梁在正常使用和极端情况下的承载能力和安全性而进行的一项重要实验。

下面是一个简要的桥梁动静载荷试验方案的例子：1. 试验目的：评估桥梁的静态和动态承载能力，确定其在不同荷载情况下的安全性。

2. 试验对象：选择一座符合实际工程的桥梁进行试验。

3. 试验内容：（1）静态试验：按照设计要求，逐渐增加静载荷，观察和记录桥梁的变形情况和应力分布，确定其静态承载能力。

（2）动态试验：施加动态荷载，例如振动装置或车辆通过桥梁，观察和记录桥梁的振动响应和结构变形，确定其动态承载能力。

4. 试验装置：（1）静态试验装置：使用静力加载装置，如液压缸或液压千斤顶，来施加垂直荷载，并使用应变传感器、位移传感器等来监测变形和应力。

（2）动态试验装置：选择适当的振动装置或模拟车辆来施加振动荷载，并使用加速度传感器等来监测振动响应。

5. 试验步骤：（1）准备工作：安装传感器，检查试验装置的正常运行。

（2）静态试验：逐渐增加静载荷，记录桥梁的变形情况和应力分布。

（3）动态试验：按照设计要求施加动态荷载，记录桥梁的振动响应和结构变形。

（4）数据处理：将试验数据进行分析和处理，计算得出桥梁的静态和动态承载能力。

6. 数据分析：（1）静态试验数据分析：根据桥梁的变形情况和应力分布，评估桥梁的静态承载能力。

（2）动态试验数据分析：根据桥梁的振动响应和结构变形，评估桥梁的动态承载能力。

7. 结论与建议：（1）根据试验结果，评估桥梁的承载能力和安全性，给出结论。

（2）根据结论，提出相应的建议，包括结构加固、维护和保养等方面。

总结：桥梁动静载荷试验方案是一个系统的工程实验，通过静态和动态试验来评估桥梁的承载能力和安全性。

通过设计合理的试验装置和精确可靠的数据处理方法，能够为桥梁的设计和使用提供重要依据，确保桥梁的安全性和可靠性。

可编辑修改精选全文完整版预制梁板静载及成桥静、动载试验检测方案预制梁板静载试验方案一、试验目的和内容预制梁板静载试验是对结构工作状态进行直接测试的一种鉴定手段。

结构在试验荷载作用下，通过测试控制截面的静应变、静挠度，并与理论计算结果对比，从而判断结构的工作状态和受力性能。

试验的目的主要是通过对预制梁板在设计使用荷载下的受力性能进行测试，了解单梁的实际受力性能，从而积累科学技术资料，为设计提供试验资料。

二、试验技术标准和依据1、《大跨径混凝土桥梁的试验方法》（经1982年10月在柏林举行的专题第五次专家会议通过），交通部公路科学研究所、交通部公路局技术处、交通部公路规划设计院，1982年10月，北京（以下简称《试验方法》）；2、《公路工程质量检验评定标准》 JTG F80/1-2004；3、《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004；4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004；5、《公路桥梁承载能力检测评定规程（征求意见稿）》交通部公路科学研究所；6、《公路工程技术标准》 JTG B01-2004；7、《桥梁工程检测手册》人民交通出版社;8、《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77-98;9、相关的图纸及文件。

三、测试项目和测点布置1、测试跨中砼应变：测试跨中应变能较好地反映设计和施工质量情况，预应力梁以砼应变为主，在梁跨中和一侧四分点梁底、顶板各布置二个应变测点，跨中腹板沿梁高布置三个应变测点，共布置14个应变测点。

2、测试跨中挠度：满足正常使用对结构的刚度要求，体现在跨中挠度应小于设计计算值或规范规定的允许值,梁跨中、四分点各布置二个挠度测点。

3、测试支座变形（沉陷）：测定支座沉陷量是消除其对跨中挠度的影响,两端支座处分别布置二个测点检测支座变形（沉陷）。

4、测定残余值：试验荷载卸载后，测定梁挠度值、应变值与卸载后相对应的残余值比值，利于梁结构试验结果评定。

5、裂缝观测:试验前和试验过程中，对梁结构是否出现裂缝进行观测，拟了解梁施工质量和利于试验数据分析。