大跨度斜拉桥荷载试验研究

《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01-2015)培训培训目录荷载试验目的与依据荷载试验流程与注意事项荷载试验设备选取荷载试验截面选取与测点布置荷载试验数据处理与评价第一部分荷载试验目的与依据荷载试验流程与注意事项荷载试验设备选取荷载试验截面选取与测点布置荷载试验数据处理与评价试验目的与意义荷载试验最基本的目的是了解桥跨结构的实际工作状态，检验桥梁结构整体的施工质量与受力性能，对桥梁结构的正常使用性能、强度、刚度、裂缝等各项指标做出全面的评价。

对桥梁结构的实际承载能力做出科学的评估，为桥梁交（竣）工验收提供重要的科学依据，为桥梁的管养维护提供合理的建议。

试验目的与意义对于新建桥梁◆为桥梁顺利的投入运营提供可靠依据◆为桥梁的长期监测提供完整的初始指纹数据◆为同类型桥梁设计与施工积累实测试验资料试验目的与意义对于采用新结构、新材料、新技术、新工艺等修建的桥梁◆通过桥梁荷载试验可以直接测得理论分析与计算所需的相关参数，建立准确的力学模式◆掌握桥梁结构在荷载作用下的实际受力和工作状况，探索桥梁结构的受力特点◆为充实、完善和发展桥梁设计计算理论和施工工艺积累科学的实践资料试验目的与意义对于既有桥梁◆通过荷载试验可以评估桥梁实际的使用性能和承载能力◆为既有桥梁的继续安全使用、养护、加固、改建或限载提供科学的依据试验依据与规范JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].2004.JTG/T J21-2011.公路桥梁承载能力检测评定规程[S].2011.JTG D60-2015.公路桥涵设计通用规范[S].2015.JTG/T J21-01-2015.公路桥梁荷载试验规程[S].2016.JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].2004. JTG/T J21-01-2015.公路桥梁荷载试验规程.第二部分荷载试验目的与依据荷载试验流程与注意事项荷载试验设备选取荷载试验截面选取与测点布置荷载试验数据处理与评价荷载试验流程桥梁现场荷载试验是一项复杂的、系统的工程，有效组织与合理安排是保证试验顺利进行的关键。

成桥动力荷载试验三、桥梁动载试验（一）检测项目和参数桥梁结构动力荷载试验的项目内容包括：1、检验桥梁结构在动力荷载作用下的受迫振动响应，如桥梁结构动位移、动应力等动力响应，测试桥梁结构的位移冲击系数、应力冲击系数；2、测定桥梁结构的自振特性，如结构的自振频率、振型和阻尼比等的脉动试验或跳车激振试验；3、测定动荷载本身的动力特性，如动力荷载的大小、自振频率等。

（二）检测方案进行桥梁结构动荷载之前，应编写试验方案，其主要内容包括：1、试验目的和依据；2、试验项目和主要测试参数，确定试验荷载工况，并设计测点布置图，每一测点均应有编号，给出测点布置图；3、根据试验项目和要求，选择试验仪器设备，计划设备布置方案；4、制定试验日程，明确人员分工，使测试过程做到统一指挥，有序进行；5、提出试验过程中需要业主配合的有关事项，如：联系方式、提供电源、必要的脚手架和及时的交通管制等。

（三）仪器设备桥梁结构振动测试的测试传感器，主要包括：应变传感器和振动响应传感器。

应变传感器可以采用和静态应变测试相同的应变片，振动响应传感器主要测试动态位移、速度和加速度，采用的传感器主要有加速度传感器和拾振器。

动载试验常用的仪器、仪表的使用精度和测量范围如表1所示。

表1 桥梁结构动载试验常用仪器及技术参数（四）作业指导书1、桥梁结构振动测试的目的桥梁结构的动载测试是研究桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与结构的耦合振动特性，是判断桥梁结构运营状况和承载能力的重要指标。

2、准备工作动载试验前，首先应按照试验方案进行准备工作，其内容主要包括：（1）搜集与试验桥梁有关的设计资料和图纸，详细研究确定试验荷载；（2）现场调查桥上和连接线线路状况、线路容许速度和车量实际过桥速度；（3）了解有关试验部位情况，确定导线布置和布线方案以及仪器安放位置的确定；（4）对拟开展试验的项目和测试点，进行理论分析计算，得出试验荷载作用下结构的应力、位移及自振频率，以便与实测值进行比较分析。

桥梁荷载试验一、桥梁荷载试验的目的桥梁荷载试验是对桥梁结构物工作状态进行直接测试的一种鉴定手段。

由于大桥的跨径较大，设计、施工技术难度较大，另外，根据国家有关规定，大型桥梁竣工后应进行生产鉴定性质的试验，桥梁荷载试验力求达到以下目的：1、通过现场加载试验以及对试验观测数据和试验现象的综合分析，检验本桥设计与施工质量，确定工程的可靠性，为竣工验收提供技术依据；2、直接了解桥跨结构的实际工作状态，判断实际承载能力，评价其在设计使用荷载下的工作性能；3、验证设计理论、计算方法和设计中的各种假定的正确性与合理性，为今后同类桥梁设计施工提供经验和积累科学资料；4、通过动载试验测定桥跨结构的固有振动特性以及其在长期使用荷载阶段的动力性能，评估实际结构的动载性能；5、通过荷载试验，建立桥梁健康模型，记录桥梁健康参数。

二、桥梁荷载试验的分类桥梁荷载试验包括静力荷载试验与动力荷载试验。

一般情况下只做静力荷载试验，必要时增做部分动力荷载试验，如特大型桥梁、新型桥梁等。

静力荷载试验是指将静止的荷载作用于桥梁上的指定位置，以便能够测试出结构的静应变、静位移以及裂缝等，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力。

动力荷载试验是指采用动力荷载，如行驶的汽车荷载或者其他动力荷载作用于桥梁结构上，以测出结构的动力特性，如振动变形，从而判断出桥梁结构在动力荷载下受冲击和振动影响。

桥梁的动力荷载试验和静力荷载试验相比具有其特殊性。

首先，引起结构产生的振幅（如车辆、人群、阵风或地震力等）和结构的振动影响是随时间而变化的，而结构在动荷载作用下的响应与结构本身的动力特性有密切关系，动荷载产生的动力效应一般大于相应的静力效应。

三、静力荷载试验1、静力荷载试验时梁的内力控制截面的规定一些主要桥型的内力控制截面规定如下：（1）简支梁桥的主要控制截面内力为跨中最大正弯矩处；控制截面附加内力为支点最大剪力、墩台最大垂直力。

（2）连续梁桥主要控制截面内力的支点最大负弯矩处、跨中最大正弯矩；控制截面附加内力为支点最大剪力、墩台最大垂直力。

有关斜拉桥的发展与创新一、斜拉桥的发展历程世界上第一座现代的斜拉桥——斯特伦松德桥是德国工程师弗兰茨·狄辛格从1955年开始在瑞典主持设计的。

1975年，这种桥型传入我国，第一座试验性斜拉桥——四川云阳汤溪河大桥（当时重庆属四川管辖）建成。

虽然我国斜拉桥的建造比世界晚了二十年，但是经过中国桥梁工程师们不懈的理论探索和创新实践，中国的斜拉桥事业发展迅速，到现在中国已经成为世界第一桥梁大国。

根据查找资料了解到我国斜拉桥的发展历程大致可以分为三个阶段。

第一阶段是我国斜拉桥的起步阶段，从1975～1982年，是我国斜拉桥发展的第一次高潮。

在这期间所修建的斜拉桥均为混凝土斜拉桥。

除了一开始提到的于1975年2月我国建成的第一座试验性斜拉桥——四川云阳汤溪河大桥以外；还有1980年建成的第一座预应力混凝土斜拉桥——三台涪江大桥；然后是1980年，我国在广西建成的第一座铁路预应力混凝土斜拉桥——红水河铁路桥；还有1981年我国建成了第一座独塔斜拉桥——四川金川县曾达桥，这座桥创造性地采用了平转法施工；1982年建成了上海泖港大桥为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，是中国第一座真正意义上的大跨度斜拉桥。

第二阶段是我国斜拉桥的提升阶段，从1983～1991年。

为何会有提升阶段的划分呢?这是由于第一阶段的建成的斜拉桥大多有拉索上的损坏问题，危及桥梁安全。

在这种情况下，越来越多优秀的桥梁工程师开始了斜拉桥的深入研究。

1985年，上海市政设计院的林元培先生主持设计了重庆嘉陵江石门大桥及上海恒丰北路桥，为日后设计建造南浦大桥积累了宝贵的技术经验。

1987年建成了天津永和大桥。

该桥是跨越永定新河的一座公路桥，是津汉公路的重要通道。

第三阶段是我国斜拉桥的飞跃式发展阶段，从1991年至2023年。

从1990年以后，我国经济迅速发展，交通的建设也必须提上日程，所以中国迎来了桥梁建设的春天。

尤其是造型美观的斜拉桥往往成为首选桥型。

桥梁荷载试验桥梁结构荷载试验桥梁结构荷载试验就是对桥梁结构进行直接加载测试的科学试验，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及评价桥梁的营运质量，有助于发现桥梁结构隐蔽病害，检验桥梁结构的设计与施工质量，可确定旧桥结构的实际承载能力，为制定桥梁加固或改建技术方案提供依据。

桥梁结构荷载试验主要包括:静载试验、动载试验和索力测试静载试验静载试验是对结构试验中最多最常见的基本实验。

静载试验一般可以通过加载设备来实现加载要求。

静载试验主要测试不同荷载工况下的静态应变。

静载试验系统要求系统稳定度高、可靠性强、低漂移、抗干扰能力极强，本公司的DH3816/DH3815N静态分析系统均可用于桥梁的静载试验。

DH3815N静态测试分析系统主要特点:网络控制分布式系统，方便应变计连接;每台机箱16通道，2Hz/通道，0.5秒完成所有通道采样。

尤其适用于桥梁现场试验。

动载试验桥梁结构在移动的车辆、人群、风力和地震等动力荷载作用下会产生振动。

行驶在桥梁上的车辆因受到多种复杂因素的影响，对桥梁结构产生的动力效应往往大于其静止作用在桥上所产生的静力效应。

动载实验主要是测量移动车辆荷载(跑车、跳车和刹车)作用下桥梁指定断面上的动应变或指定点动挠度，并根据测得数据确定桥梁的冲击系数和动态增量。

桥梁作为大型结构，其动载强迫响应信号频率较低，但是现场试验环境复杂，干扰信号很多，因此要求测试系统的采样率高、现场抗干扰能力强，系统操作方便。

的最高采样频率为200Hz，每台机箱8通道，机箱之间可扩展100米，方便现场分散式接线。

该系统为桥梁动载试验专门设计，投入市场近十年，产品成熟，功能完善。

索力测试拉索广泛应用于斜拉桥、悬索桥、系杆拱桥以及采用缆索施工的场所。

斜拉桥中的斜拉索，悬索桥中的主缆和吊索，系拱桥中的吊索和施工中的缆索等索力是极其重要的设计参数。

准确测估拉索的索力具有重要的实际意义。

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第1篇一、实验目的1. 了解桥梁结构的基本类型及其物理原理；2. 掌握桥梁结构力学分析的基本方法；3. 通过实验，验证桥梁结构在受力情况下的力学性能；4. 提高对桥梁结构设计、施工和检测的认识。

二、实验内容1. 桥梁结构类型及物理原理分析；2. 桥梁结构力学分析；3. 桥梁结构受力性能实验。

三、实验原理1. 桥梁结构类型及物理原理分析桥梁结构主要包括以下几种类型：梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥。

每种桥梁结构都有其独特的物理原理。

（1）梁桥：梁桥主要由梁、柱、基础等组成。

其物理原理主要是利用梁的弯曲变形来承受荷载，并通过柱和基础将荷载传递到地基。

（2）拱桥：拱桥主要由拱圈、拱脚、基础等组成。

其物理原理主要是利用拱圈的推力将荷载传递到地基，从而减小地基压力。

（3）斜拉桥：斜拉桥主要由主梁、斜拉索、桥塔、基础等组成。

其物理原理主要是利用斜拉索的拉力将主梁吊起，并通过桥塔和基础将荷载传递到地基。

（4）悬索桥：悬索桥主要由主缆、吊杆、主梁、桥塔、基础等组成。

其物理原理主要是利用主缆的悬吊作用，通过吊杆将荷载传递到桥塔和地基。

2. 桥梁结构力学分析桥梁结构力学分析主要包括以下内容：（1）静力分析：研究桥梁结构在静力荷载作用下的内力和变形；（2）动力分析：研究桥梁结构在动力荷载作用下的振动响应；（3）稳定性分析：研究桥梁结构在荷载作用下的稳定性。

3. 桥梁结构受力性能实验桥梁结构受力性能实验主要包括以下内容：（1）梁桥受力性能实验：通过加载梁桥，观察其变形和破坏情况；（2）拱桥受力性能实验：通过加载拱桥，观察其变形和破坏情况；（3）斜拉桥受力性能实验：通过加载斜拉桥，观察其变形和破坏情况；（4）悬索桥受力性能实验：通过加载悬索桥，观察其变形和破坏情况。

四、实验步骤1. 梁桥受力性能实验（1）搭建实验模型：根据实验要求，搭建梁桥模型；（2）加载：在梁桥模型上施加不同等级的荷载；（3）测量：测量梁桥在加载过程中的变形和破坏情况；（4）分析：分析梁桥受力性能，得出结论。

桥梁设计的动力特性分析摘要：本文以某大跨度独斜塔斜拉桥为例，应用通用有限元程序对整桥建立空间有限元模型，计算其动力特性，并结合其他同类型桥梁的理论计算和试验结果，分析了该类型桥梁的动力特性。

一、斜拉桥的结构型式斜拉桥由桥塔、斜拉索、加劲梁等主要部件组成，作用在桥面上的荷载通过斜拉索传至桥塔，继而传至地基，因而力流明确。

从力学角度，斜拉桥的桥面可视为由斜拉索弹性支承连续梁，每根斜拉索拉力的竖向分量为其提供竖向支承，水平分量在梁体内产生巨大预压力，所以斜拉索可视作体外预应力筋。

斜拉桥基本体系按力学性能可分：l 、飘浮体系在塔、墩固结时，采用这种体系能减少混凝土徐变影响，并可抗震消能，因此地震烈度较高地区可采用该体系，以提高结构固有周期。

为形成纵向能摆动的飘浮体系，拉索在立面布置应为辐射形或扇形。

通常为减小塔根处梁无索区的正弯矩，可在塔下设置竖直索（又称零号索），使得梁在该处有一弹性支承点，或在塔的下横梁设置竖向支座，以形成半飘浮体系，如南京长江二桥南汉斜拉桥就采用半飘浮体系。

为阻止飘浮体系产生过大纵向位移，可采用纵向弹性约束：在主塔两侧设置一端固定在主塔下横梁、另一端固定在主梁上的弹性拉索。

这种支承方式首次用于日本名港西大桥，白沙洲长江大桥、芜湖长江大桥也采用了这种支承方式对主梁纵向位移进行适当约束。

2、支承体系在塔、梁固结时。

桥塔处主梁下设置支座将形成全支承体系，这时支座承载能力应十分强大，一般仅用于小跨径斜拉桥。

对于大跨度斜拉桥，由于上部结构反力过大，支座构造复杂，制作困难，且动力特性欠佳，不利于抗震、抗风，故不宜采用。

3、塔、梁、墩固结体系采用这种体系，能克服上述大吨位支座的制造困难并提供稳定的施工条件，宜用于独塔斜拉桥的设计。

但其动力性能差，在窄桥情况下尤其严重。

为克服体系温度应力影响，双塔情况下，通常在中跨设挂孔或铰，但不利于养护及行车舒适性。

在边孔高度不大及不影响通航情况下，布置辅助墩对改善结构受力状态、增加施工期安全均十分有利，并可大大提高全桥刚度。