桥梁荷载试验方案布置与优化过程

桥梁荷载试验方案布置与优化过程大跨长联连续刚构桥

静力荷载试验方案设计与优化交流提纲

模型建立

内力计算

初步设计

方案优化引言荷载试验是检验与评定桥梁承载能力最直接有效的方法，也是桥梁交（竣）工验收及后期养护的重要科学依据。针对目前荷载试验工况多、耗时长、费用大等缺点，结合高墩大跨长联连续刚构桥的受力特性与影响线特点，在保障结构安全的条件下，对荷载试验的工况进行了优化。第一部分

模型建立

内力计算

初步设计

方案优化模型建立（110+3×200+110）m预应力混凝土变截面箱形连续刚构桥。箱梁为单箱单室横断面，下部结构主墩为钢筋混凝土双肢薄壁墩。单向两车道，按照三车道设计，设计荷载等级为公路—Ⅰ级。模型建立在建模前，应首先需要根据分析的目的来选择相应的单元以及模型的简化原则，并应事先划分好施工阶段、结构组、荷载组以及一些必要的计算（如一期、二期恒载）等。一般地，在模型完全建立后，可选择“消隐”功能以显示与校验所建立的有限元模型是否与实际结构一致；还可以按照不同材料、截面等信息选择不同的颜色显示，使得桥梁整体的有限元模型更加清晰、明了。模型党建立第二晓部分

模型建立

内力计算

初步设计

方案优化内力定计算结构声自重厘由程烫序自霞动考假虑，俘横隔魔板与乔齿板抱用集中灰力输入钻，二声期（悲铺装重、栏莲杆等腊）用均布漏荷载考虑叮。汽车瞎荷载锯的冲林击系案数通受过输赌入基频来考赌虑，怜由于旧是单共梁模息型，仅故荷载毒横向清分布享系数为3（车闭道数矮）×0滤.7馒8（横慰向折组减系防数）×1登.1练5（偏僻载系右数）×0默.9榜7（纵笑向折理减系羊数）=2明.6市1。由于幕荷载孤试验染是测还试桥灭梁在里设计桶活载槽作用到下结桨构响略应的增量，且渔预应烂力对造结构页的刚隆度贡扛献较太小以规及对梁结构庸的基收频影彻响较绝小，悄故暂不考依虑预锤应力野效应。内力严计算运用海“特此征值证分析宁控制脏”功渔能对讯结构忙进行期动力斗特性戏理论标计算莲分析垒，分束析前梨需将董结构存的荷川载转速化为招质量虏，即要将结掌构自重与恒载转化萝到“Z”上。内力衫计算主梁惭正对响称竖筒弯（f1=按0.吉77尘4豪58训3桥Hz）内力独计算内力碧计算第三逮部分

模型建立

内力计算

初步设计

方案优化初步忘设计此次柴静力义荷载访试验庸的加忠载车馋拟选摇取总尖重为30巷0k朋N，前肉轴为60敢kN，中尖后轴偿均为12辰0k竿N，前包中轴李距为3.龄5m，中育后轴健距为1.椒5m，加纤载车探荷载挪采用集中访力等粒效模拟鬼。初步骆设计初步捕设计第四唇部分

模型建立

内力计算

初步设计

方案优化方案蜓优化以右衰边跨M+ma却x（E-片E截面膨）为腐例，溪将同足一截仓面的池内力括与挠滑度加篮载工臭况优替化为1个工遥况，洞优化述后的蔽加载势车载起位布罩置。方案搜优化从初步另载位添布置酿图可看督出，翠中跨绞跨中M+ma判x（A-牙A截面童）与6#墩顶茅附近M-mi直n（B-裹B截面户）2个加抹载工瞎况的镇加载渔车载位布置秀较为接近，同支时，玻结合幸截面细影响区线图形轮的互蔽补性，即脑正负伞弯矩父影响感线曲墨线变栗化趋厕势恰薯好相胀反，矮可以庸将A-俭A与B-稀B截面2个加壁载工姐况优筐化为1个工清况。方案腾优化以右逢边跨M+ma睛x（E-访E截面）为该例，国通过追适当名调整箱加载殿车载线位，括将加炮载车块在纵土桥向弃上以控制纵截面为对称约轴进行隔布置坡，即袖将控翠制截仅面留泪出一蜻定距跑离的“空英载段曾”，而胸不是醉将加贪载车絮直接智加载样在控旁制截诉面上障。方案硬优化方案稿优化工况数量控制

截面控制项目设计

荷载试验

荷载加载

效率加载车

数量备注大工况小工况1①A-A

M+max内力/kN·m27318.4726513.080.9713合并②挠度/mm-53.276-52.6270.992③B-B

M-min内力/kN·m-140324.72-139891.921.003④C-C

M-min内力/kN·m-38280.78-36332.760.9512合并4⑤D-D

M+max内力/kN·m27301.8127455.911.01⑥挠度/mm-52.565-51.0860.975⑦E-E

M+max内力/kN·m26852.6126821.181.008合并⑧挠度/mm-18.312-17.5460.96结语若只龙根据证内力瓜影响塌线进软行加欧载布蔑置，府虽然续内力戒的加令载效倦率能亮够满握足要泉求，猪但是晃挠度改往往器偏低亦，而爷通过古考虑内力苦并兼挥顾挠诱度的加鸟载效埋应，近可以求将同画一截洞面的巩内力吉与挠树度加曾载工跟况优蛾化为1个工辅况，近避免肌了对崇同一蒸截面仅的重辫复加书载。结语根据非高墩灾大跨暴长联偏连续映刚构归桥结泰构的泼受力凶特点坛，并踢结合千截面影响裤线图洋形的疤互补地性，即杏正负赔弯矩韵影响无线曲超线变撞化趋辽势恰病好相忘反，富可以势将中歼跨跨第中最光大正您弯矩辞与墩独顶附后近主刺梁最搬大负编弯矩2个加付载工予况优倘化为1个工合况。同理，可姿以将丑右次胶边跨L/球4附近锋弯矩罚与右刃次边止跨跨外中最浑大正喝弯矩2个加肚载工血况优岗化为1个工弊况。结语这样兆将全不桥原维来5个大从工况蜂、8个小匹工况榆最终熟优化仗为3个工抖况，楼优化恶后的着试验腿方案闲不仅歌可以丧保证活各控浅制截舰面的茂加载优效率普均达掏到规且范要宣求，患极大翁地提呈高了雅加载岛车的能加载飞效应丙，缩短了试壳验过满程的耗时，而左且避尤免了通加载畅车在秘同一础（相顽近）宇位置认的重派复加各载，府此外视，加载划车辆较之增优化目前有孝所减少，具响有一遗定的咸经济欠效益话。结语通过就适当蕉调整谈加载予车载盒位，醉将加尝载车表在纵胆桥向枪上以弄控制摆截面码为对声称轴宝进行伙布置途，将蚁控制棵截面届留出蛛一定绸距离品的“始空载削段”灾，而纯不是童将加猜载车仪直接框加载火在控侦制截姥面上坊，避战免了幼加载饱车直已接加识载在横控制神截面总上形旬成内姜力突惯变，点使得南内力遭在控轻制截蔽面的秒一定旅范围上内为讨一“巧恒定尝值”县，减少了现终场测嗓点布慨置偏华差造初成的耳数据遥采集误差，提高了试呜验结岂果的准确面性与可辛靠性粒。多跨究矮塔铺斜拉践桥静力皆荷载椒试验伤方案设计与优化交流院提纲

模型建立

内力计算

初步设计

方案优化引言矮塔被斜拉氧桥又恳称为吐部分冲斜拉驾桥，艇是近例几十摄年发照展起辟来的饭介于倚连续柿刚构唇桥与认普通满斜拉守桥之具间的啦一种惧新桥缎型，筑具有塔矮、梁高、刚度欧大等特鸟点。就矮违塔斜吓拉桥临这一新兴鼓桥型而言姓，进涝行成候桥静脉力荷射载试框验不仅胆是为检伞验桥浊梁结足构的抬整体腾受力美性能挤，掌福握结亦构的宋实际椅工作避状态凉，评爽估桥帝梁施签工质何量与遇实际羊承载萄能力难，为跳桥梁臂交（支竣）扫工验柔收提零供重子要依尸据，也是为桥咏梁的细健康屋监测友提供爱完整从的初孤始状沟态信悲息，胶为同糕类型货桥梁缓结构奔的受牙力特厘性的伙研究剖及设慨计计境算积辫累实公桥试屋验资纠料。引言为减少桥梁误荷载疲试验耗时及中陷断交载通时盯间等狗，以柴一座怨四塔单五跨匀单索蛛面预给应力润混凝舟土矮夸塔斜蜘拉桥懂为例宴，结章合多坟跨矮堡塔斜周拉桥堪结构助的受力闪特点及控门制截驻面影响欠线的设特点，通覆过考肠虑内炎力兼呈顾挠岔度的秃加载肾效应饿，截面移影响夸线的惩图形瓦相似选性及翻互补严性，并摆适当馅调整予加载斯车载艇位，字将加农载车壮在顺捐桥向谋以控欢制截章面为陡对称利轴进热行布况置，列对桥框梁静扶力荷散载试位验工扬况进园行了蚊优化临。优化诱后将光全桥9个荷制载试蚁验工挑况仅通望过3次加梅载即可完全部扑实现滩，各楚控制防截面嫁的加糟载效身率均置能够娘满足《试验幻玉规程》要求愧，可帝为同尊类型稍桥梁稍的荷耳载试熄验提付供参袭考。第一柿部分

模型建立

内力计算

初步设计

方案优化模型摸建立（12麻8+顷3×嫌21薄0+渴12乘8）m四塔塑五跨践单索需面预讽应力净混凝突土矮斧塔斜庄拉桥耍，采耀用墩颗塔梁峡固结县刚构组体系范。主梁队为变桂高度恰斜腹贩板单旋箱三呢室宽僚幅脊项梁，讯索塔主为独仓柱式其钢筋椒混凝序土结筋构，棵截面菜为八盟边形说，每努个索坐塔设荣置16对斜社拉索贼，全炸桥共球计12波8根。设计占荷载浇为公谦路—I级（上双向6车道虚），们人群猜荷载炼为2.青5愉kN巷/m2。模型浇建立在建阻模前排，应强首先永需要伞根据剧分析浴的目叙的来岭选择考相应借的单寇元以歼及模案型的愚简化沈原则商，并器应事港先划炮分好施工豪阶段、结构袋组、荷载馋组以及竖一些必要嫌的计涌算（如廊一期曲、二剪期恒软载）成等。一般溪地，绞在模脾型完尺全建暖立后须，可慎选择穴“消椒隐”找功能复以显示究与校狮验所建埋立的腹有限阶元模舟型是羡否与化实际踪蝶结构死一致剖；还逆可以摔按照选不同踩材料扔、截昨面等偿信息功选择补不同作的颜若色显贸示，匙使得难桥梁口整体近的有秧限元轿模型胆更加清晰荒、明王了。模型饺建立全桥百共划物分85妈1个节熊点、78服2个单矩元（碌含12除8个桁缴架单匹元与65着4个梁启单元歼）。第二劳部分

模型建立

内力计算

初步设计

方案优化内力祸计算结构竞自重列由程仗序自址动考枝虑，尘箱梁己横隔舱板与杂齿板到不考汇虑刚们度贡怜献仅沃考虑块质量伶影响尖，用歌集中赛力输第入，稿二期垦恒载副（铺鹊装、家栏杆概等）呀用均脏布荷历载考竟虑，陕汽车塘荷载准的冲私击系句数通鲁过输着入基蝇频来钥考虑吊。根据工图示肥的计狡算结使果并马结合《试验形规程》要求全，同境时考安虑需及要避开实际叹桥梁问结构油中局部赴加劲（如跑横隔忆板等甜）位督置及重测点冶布置悟的易操娃作性与合理炕性，最据终选芒取了瞒如图归示的6个截拥面作为罗此次醉静力御荷载驱试验县的控虾制截打面。内力敌计算测点熟布置第三援部分

模型建立

内力计算

初步设计

方案优化初步衰设计静力产荷载荷试验桃的加答载车行拟选约取总言重为35序0k片N的车舞辆，英前轴圾为70侨kN，中倒后轴氏均为14脉0k锡N，前揪中轴优距为3.防5槐m，中静后轴桑距为1.裹5济m，加定载车啄荷载斥采用赞集中抓力等貌效模达拟。根据细各控作制截市面的匪内力的影响纺线采宴用动法态规花划加停载法凡对全辟桥9个工宴况（即A-妄A、C-灾C、D-垄D控制帝截面亡的弯嗽矩与扰挠度猾工况总；B-选B、E-席E控制和截面裁的弯视矩工两况；F-歉F控制岁截面磨的位安移工俭况）侧进行叠加载库车初南步布质置。初步避设计加载蒙车纵钱向最健小间舰距为7碗m，横安向每俱排布梢置4列。图3方案阻优化工况

编号控制

截面控制项目设计值试验值加载

效率加载车

数量①A-A

M+max内力/kN·m73291.5369626.950.9516②挠度/mm-91.628-43.9810.48③B-B

M-min内力/kN·m-163773.02-155584.370.9524④C-C

M+max内力/kN·m72938.9369291.980.9516⑤挠度/mm-91.669-44.9180.49⑥D-D

M+max内力/kN·m74314.4871341.900.9616⑦挠度/mm-46.324-24.0880.52⑧E-E

M+max内力/kN·m21977.4120878.540.9528⑨F-F

f+max挠度/mm24.30821.3910.8820初步缘瑞设计各控步制截间面的恐内力竞加载斜效率盏（

=0瘦.9急5~慰0.珠96）满茶足《试验弓规程》要求件，但同是相骆应截弦面的挠度抖加载厘效率震却较帝低（

=0股.4获8~励0.器52），蚂初步惰载位抓布置不能很好播地反靠映出框试验便荷载听作用匪下桥慢梁整示体的刚度原变化；车辆任布置子不尽撇合理，如E-她E截面猛，加飘载车营载位暴距离堆相距尼甚远渴，不聋利于窜现场满加载呢控制盯，而裁且每柴次加拘载只酱能够赛满足酸一个替试验趋工况悄，加来载车弃利用乌率较辰低，雨耗时宇费力唤，需丈进行密优化都。第四串部分

模型建立

内力计算

初步设计

方案优化方案欲优化对于哭多跨伐矮塔套斜拉居桥而调言，哈由于份结构冶自身婚特点汽（跨度深大、结构吉柔）的花原因辈，设名计荷顽载作迷用下封主梁姨的竖桑向挠轧度会佛比较末大。对该肿类结工构进医行静辛力荷块载试都验时难，如起果仅榜按照缎初步凤加载牙方案昌来布坛置试幻玉验荷赔载，挠度铺荷载灯效率斩往往统会偏复小。挠度告是反菊映桥炭梁结悼构整赶体刚向度的铜重要洞指标寇，因坦此应考虑庆内力泥并兼像顾挠腾度的助加载触效应。方案柳优化以右离边跨M+ma曲x（A-盗A截面半）为多例，众将同谷一截周面的鹅内力圾与挠毅度加作载工船况优推化为1个工魄况，孙优化法后的围加载镜车载则位布宿置。方案皮优化从初步猴载位蒜布置倒图可看膝出，3号索现塔底硬附近默最大捐正弯庸矩E-脊E截面禽与3号索附塔顶捆端最译大纵坚向位昌移F-烦F截面2个加漫载工膝况的加载淹车载深位布市置较幼为接合近，且铁影响逼线曲问线变化午趋势乳基本叙一致，可饲将E-扒E截面置与F-跌F截面2个加室载工军况优们化为1个工耗况。方案槽优化根据栗多跨玻矮塔脖斜拉峰桥结魂构的匙受力钞特点咏，并授结合就截面探影响支线的图形农互补幼性，即落正负革弯矩尿影响坦线曲聋线变绞化趋彻势恰输好相讯反，昂可将3号墩量墩顶厚附近始主梁归最大机负弯配矩B-系B截面种与次孕边跨厕跨中卵最大抢正弯进矩C-裁C截面2个加格载工之况优男化为1个工任况。图6方案娘优化由图3与图6对比觉可发储现，佛为了旷兼顾B-独B截面筐达到尸加载内效率揉，C-滚C截面号的加敞载车烛总数海有所违增加项，截吓面荷瘦载效立率看抬似超换限（

＞1.爸05），鲁但值副得注非意的坦是，浙增加长的加冤载车董刚好墨布置晌在C-杏C截面络的影潜响线负值等区域，很岸好地燥起到拌了“乘降低割”该惭截面敢加载只效应番的作闷用。按照图6所示究的加揉载车巨载位义布置暴进行费理论蜓加载灵时，E-辨E与F-识F截面搜的荷抓载效霜率已抖达到0.献86，故恢只需确对图6的加虾载布险置稍作慎调整，便驾可在彻一个左工况歉里同葵时满懒足B-喷B、C-郊C、E-酬E与F-胀F共计4个控制茫截面唐的试哈验需雨求。方案苹优化为了行保障孤加载菜过程朝中的愤安全尖，只犬需适突当调整加载庸车的兆加载先后脸顺序，即建先加毯载影戒响线严负值热位置面，再摆加载练影响括线正解值位锐置（律图中梢先加悬载①~⑧车，斤再加角载⑨~3川2车）旨。方案甘优化通过苏上述二次乐优化后将缠全桥湿原来9个工桐况最悼终优芳化为3个工脸况。优化灿后的警方案不仅可以源保证拉各控蝇制截估面的范加载资效率诸均达锄到《试验丽规程》要求宰，极深大地马提高界加载幕车的辣加载叔效应黑，缩悄短了象试验侵过程域的耗野时，而且可以睡避免炒加载乒过程耳中局肺部截品面的众内力胆与应医力超牲出设饿计限搞值，标有效驼地防锻止了女荷载霜试验肾给桥迈梁结伐构可矿能造瓜成的富损伤扒，保占障了伏试验逐过程碰及结旧构的粗安全漆。方案姓优化以中塞跨跨龙中M+ma阳x（A-宅A截面）为豪例，瓦通过择适当帅调整涛加载屠车载懂位，片将加惠载车默在纵驰桥向宁上以控制族截面为对称蜡轴进行票布置除，即挂将控触制截怎面留际出一谱定距蛮离的“空粪载段结”，而钳不是井将加基载车暗直接厉加载凝在控改制截样面上亦。方案旅优化工况

编号控制

截面加载车

数量控制项目设计值试验值加载

效率①A-A

M+max20内力/kN·m73291.5372510.870.99挠度/mm-91.628-87.9630.96②B-B

M-min32内力/kN·m-163773.02-160738.750.98C-C

M+max内力/kN·m