橋梁荷載試驗方案布置與優(yōu)化過程

橋梁荷載試驗方案布置與優(yōu)化過程大跨長聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)橋

靜力荷載試驗方案設(shè)計與優(yōu)化交流提綱

模型建立

內(nèi)力計算

初步設(shè)計

方案優(yōu)化引言荷載試驗是檢驗與評定橋梁承載能力最直接有效的方法，也是橋梁交（竣）工驗收及后期養(yǎng)護的重要科學(xué)依據(jù)。針對目前荷載試驗工況多、耗時長、費用大等缺點，結(jié)合高墩大跨長聯(lián)連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特性與影響線特點，在保障結(jié)構(gòu)安全的條件下，對荷載試驗的工況進行了優(yōu)化。第一部分

模型建立

內(nèi)力計算

初步設(shè)計

方案優(yōu)化模型建立（110+3×200+110）m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱形連續(xù)剛構(gòu)橋。箱梁為單箱單室橫斷面，下部結(jié)構(gòu)主墩為鋼筋混凝土雙肢薄壁墩。單向兩車道，按照三車道設(shè)計，設(shè)計荷載等級為公路—Ⅰ級。模型建立在建模前，應(yīng)首先需要根據(jù)分析的目的來選擇相應(yīng)的單元以及模型的簡化原則，并應(yīng)事先劃分好施工階段、結(jié)構(gòu)組、荷載組以及一些必要的計算（如一期、二期恒載）等。一般地，在模型完全建立后，可選擇“消隱”功能以顯示與校驗所建立的有限元模型是否與實際結(jié)構(gòu)一致；還可以按照不同材料、截面等信息選擇不同的顏色顯示，使得橋梁整體的有限元模型更加清晰、明了。模型黨建立第二曉部分

模型建立

內(nèi)力計算

初步設(shè)計

方案優(yōu)化內(nèi)力定計算結(jié)構(gòu)聲自重厘由程燙序自霞動考假慮，俘橫隔魔板與喬齒板抱用集中灰力輸入鉆，二聲期（悲鋪裝重、欄蓮桿等臘）用均布漏荷載考慮叮。汽車瞎荷載鋸的沖林擊系案數(shù)通受過輸賭入基頻來考賭慮，憐由于舊是單共梁模息型，僅故荷載毒橫向清分布享系數(shù)為3（車閉道數(shù)矮）×0濾.7饅8（橫慰向折組減系防數(shù)）×1登.1練5（偏僻載系右數(shù)）×0默.9榜7（縱笑向折理減系羊數(shù)）=2明.6市1。由于幕荷載孤試驗染是測還試橋滅梁在里設(shè)計桶活載槽作用到下結(jié)槳構(gòu)響略應(yīng)的增量，且漁預(yù)應(yīng)爛力對造結(jié)構(gòu)頁的剛隆度貢扛獻較太小以規(guī)及對梁結(jié)構(gòu)庸的基收頻影徹響較絕小，悄故暫不考依慮預(yù)錘應(yīng)力野效應(yīng)。內(nèi)力嚴(yán)計算運用海“特此征值證分析寧控制臟”功漁能對訊結(jié)構(gòu)忙進行期動力斗特性戲理論標(biāo)計算蓮分析壘，分束析前梨需將董結(jié)構(gòu)存的荷川載轉(zhuǎn)速化為招質(zhì)量虜，即要將結(jié)掌構(gòu)自重與恒載轉(zhuǎn)化蘿到“Z”上。內(nèi)力衫計算主梁慚正對響稱豎筒彎（f1=按0.吉77塵4豪58訓(xùn)3橋Hz）內(nèi)力獨計算內(nèi)力碧計算第三逮部分

模型建立

內(nèi)力計算

初步設(shè)計

方案優(yōu)化初步忘設(shè)計此次柴靜力義荷載訪試驗庸的加忠載車饞擬選搖取總尖重為30巷0k朋N，前肉軸為60敢kN，中尖后軸償均為12辰0k竿N，前包中軸李距為3.齡5m，中育后軸健距為1.椒5m，加纖載車探荷載挪采用集中訪力等粒效模擬鬼。初步駱設(shè)計初步捕設(shè)計第四唇部分

模型建立

內(nèi)力計算

初步設(shè)計

方案優(yōu)化方案蜓優(yōu)化以右衰邊跨M+ma卻x（E-片E截面膨）為腐例，溪將同足一截倉面的池內(nèi)力括與撓滑度加籃載工臭況優(yōu)替化為1個工遙況，洞優(yōu)化述后的蔽加載勢車載起位布罩置。方案搜優(yōu)化從初步另載位添布置釀圖可看督出，翠中跨絞跨中M+ma判x（A-牙A截面童）與6#墩頂茅附近M-mi直n（B-裹B截面戶）2個加抹載工瞎況的鎮(zhèn)加載漁車載位布置秀較為接近，同支時，玻結(jié)合幸截面細(xì)影響區(qū)線圖形輪的互蔽補性，即腦正負(fù)傘彎矩父影響感線曲墨線變栗化趨廁勢恰薯好相脹反，矮可以庸將A-儉A與B-稀B截面2個加壁載工姐況優(yōu)筐化為1個工清況。方案騰優(yōu)化以右逢邊跨M+ma睛x（E-訪E截面）為該例，國通過追適當(dāng)名調(diào)整箱加載殿車載線位，括將加炮載車塊在縱土橋向棄上以控制縱截面為對稱約軸進行隔布置坡，即袖將控翠制截僅面留淚出一蜻定距跑離的“空英載段曾”，而胸不是醉將加貪載車絮直接智加載樣在控旁制截訴面上障。方案硬優(yōu)化方案稿優(yōu)化工況數(shù)量控制

截面控制項目設(shè)計

荷載試驗

荷載加載

效率加載車

數(shù)量備注大工況小工況1①A-A

M+max內(nèi)力/kN·m27318.4726513.080.9713合并②撓度/mm-53.276-52.6270.992③B-B

M-min內(nèi)力/kN·m-140324.72-139891.921.003④C-C

M-min內(nèi)力/kN·m-38280.78-36332.760.9512合并4⑤D-D

M+max內(nèi)力/kN·m27301.8127455.911.01⑥撓度/mm-52.565-51.0860.975⑦E-E

M+max內(nèi)力/kN·m26852.6126821.181.008合并⑧撓度/mm-18.312-17.5460.96結(jié)語若只龍根據(jù)證內(nèi)力瓜影響塌線進軟行加歐載布蔑置，府雖然續(xù)內(nèi)力戒的加令載效倦率能亮夠滿握足要泉求，豬但是晃撓度改往往器偏低亦，而爺通過古考慮內(nèi)力苦并兼揮顧撓誘度的加鳥載效埋應(yīng)，近可以求將同畫一截洞面的鞏內(nèi)力吉與撓樹度加曾載工跟況優(yōu)蛾化為1個工輔況，近避免肌了對崇同一蒸截面僅的重辮復(fù)加書載。結(jié)語根據(jù)非高墩災(zāi)大跨暴長聯(lián)偏連續(xù)映剛構(gòu)歸橋結(jié)泰構(gòu)的潑受力兇特點壇，并踢結(jié)合千截面影響褲線圖洋形的疤互補地性，即杏正負(fù)賠彎矩韻影響無線曲超線變撞化趨遼勢恰病好相忘反，富可以勢將中殲跨跨第中最光大正您彎矩辭與墩獨頂附后近主刺梁最搬大負(fù)編彎矩2個加付載工予況優(yōu)倘化為1個工合況。同理，可姿以將丑右次膠邊跨L/球4附近鋒彎矩罰與右刃次邊止跨跨外中最渾大正喝彎矩2個加肚載工血況優(yōu)崗化為1個工弊況。結(jié)語這樣兆將全不橋原維來5個大從工況蜂、8個小匹工況榆最終熟優(yōu)化仗為3個工抖況，樓優(yōu)化惡后的著試驗腿方案閑不僅歌可以喪保證活各控淺制截艦面的茂加載優(yōu)效率普均達掏到規(guī)且范要宣求，患極大翁地提呈高了雅加載島車的能加載飛效應(yīng)丙，縮短了試殼驗過滿程的耗時，而左且避尤免了通加載暢車在秘同一礎(chǔ)（相頑近）宇位置認(rèn)的重派復(fù)加各載，府此外視，加載劃車輛較之增優(yōu)化目前有孝所減少，具響有一遺定的咸經(jīng)濟欠效益話。結(jié)語通過就適當(dāng)蕉調(diào)整談加載予車載盒位，醉將加嘗載車表在縱膽橋向槍上以弄控制擺截面碼為對聲稱軸寶進行伙布置途，將蟻控制棵截面屆留出蛛一定綢距離品的“始空載削段”災(zāi)，而純不是童將加猜載車儀直接框加載火在控偵制截姥面上坊，避戰(zhàn)免了幼加載飽車直已接加識載在橫控制神截面總上形旬成內(nèi)姜力突慣變，點使得南內(nèi)力遭在控輕制截蔽面的秒一定旅范圍上內(nèi)為討一“巧恒定嘗值”縣，減少了現(xiàn)終場測嗓點布慨置偏華差造初成的耳數(shù)據(jù)遙采集誤差，提高了試嗚驗結(jié)豈果的準(zhǔn)確面性與可辛靠性粒。多跨究矮塔鋪斜拉踐橋靜力皆荷載椒試驗傷方案設(shè)計與優(yōu)化交流院提綱

模型建立

內(nèi)力計算

初步設(shè)計

方案優(yōu)化引言矮塔被斜拉氧橋又懇稱為吐部分沖斜拉駕橋，艇是近例幾十?dāng)z年發(fā)照展起辟來的飯介于倚連續(xù)柿剛構(gòu)唇橋與認(rèn)普通滿斜拉守橋之具間的啦一種懼新橋緞型，筑具有塔矮、梁高、剛度歐大等特鳥點。就矮違塔斜嚇拉橋臨這一新興鼓橋型而言姓，進澇行成候橋靜脈力荷射載試框驗不僅膽是為檢傘驗橋濁梁結(jié)足構(gòu)的抬整體騰受力美性能擠，掌福握結(jié)亦構(gòu)的宋實際椅工作避狀態(tài)涼，評爽估橋帝梁施簽工質(zhì)何量與遇實際羊承載萄能力難，為跳橋梁臂交（支竣）掃工驗柔收提零供重子要依尸據(jù)，也是為橋詠梁的細(xì)健康屋監(jiān)測友提供愛完整從的初孤始狀溝態(tài)信悲息，膠為同糕類型貨橋梁緩結(jié)構(gòu)奔的受牙力特厘性的伙研究剖及設(shè)慨計計境算積辮累實公橋試屋驗資糾料。引言為減少橋梁誤荷載疲試驗耗時及中陷斷交載通時盯間等狗，以柴一座怨四塔單五跨勻單索蛛面預(yù)給應(yīng)力潤混凝舟土矮夸塔斜蜘拉橋懂為例宴，結(jié)章合多墳跨矮堡塔斜周拉橋堪結(jié)構(gòu)助的受力閃特點及控門制截駐面影響欠線的設(shè)特點，通覆過考腸慮內(nèi)炎力兼呈顧撓岔度的禿加載腎效應(yīng)餓，截面移影響夸線的懲圖形瓦相似選性及翻互補嚴(yán)性，并擺適當(dāng)餡調(diào)整予加載斯車載艇位，字將加農(nóng)載車壯在順捐橋向謀以控歡制截章面為陡對稱利軸進熱行布況置，列對橋框梁靜扶力荷散載試位驗工揚況進園行了蚊優(yōu)化臨。優(yōu)化誘后將光全橋9個荷制載試蟻驗工挑況僅通望過3次加梅載即可完全部撲實現(xiàn)灘，各楚控制防截面嫁的加糟載效身率均置能夠娘滿足《試驗幻玉規(guī)程》要求愧，可帝為同尊類型稍橋梁稍的荷耳載試熄驗提付供參襲考。第一柿部分

模型建立

內(nèi)力計算

初步設(shè)計

方案優(yōu)化模型摸建立（12麻8+頃3×嫌21薄0+渴12乘8）m四塔塑五跨踐單索需面預(yù)諷應(yīng)力凈混凝突土矮斧塔斜莊拉橋耍，采耀用墩顆塔梁峽固結(jié)縣剛構(gòu)組體系范。主梁隊為變桂高度恰斜腹販板單旋箱三呢室寬僚幅脊項梁，訊索塔主為獨倉柱式其鋼筋椒混凝序土結(jié)筋構(gòu)，棵截面菜為八盟邊形說，每努個索坐塔設(shè)榮置16對斜社拉索賊，全炸橋共球計12波8根。設(shè)計占荷載澆為公謙路—I級（上雙向6車道虛），們?nèi)巳翰潞奢d煉為2.青5愉kN巷/m2。模型澆建立在建阻模前排，應(yīng)強首先永需要傘根據(jù)劇分析浴的目敘的來嶺選擇考相應(yīng)借的單寇元以殲及模案型的愚簡化沈原則商，并器應(yīng)事港先劃炮分好施工豪階段、結(jié)構(gòu)袋組、荷載饞組以及豎一些必要嫌的計涌算（如廊一期曲、二剪期恒軟載）成等。一般溪地，絞在模脾型完尺全建暖立后須，可慎選擇穴“消椒隱”找功能復(fù)以顯示究與校獅驗所建埋立的腹有限階元模舟型是羨否與化實際蹤蝶結(jié)構(gòu)死一致剖；還逆可以摔按照選不同踩材料扔、截昨面等償信息功選擇補不同作的顏若色顯貿(mào)示，匙使得難橋梁口整體近的有秧限元轎模型膽更加清晰荒、明王了。模型餃建立全橋百共劃物分85媽1個節(jié)熊點、78服2個單矩元（碌含12除8個桁繳架單匹元與65著4個梁啟單元殲）。第二勞部分

模型建立

內(nèi)力計算

初步設(shè)計

方案優(yōu)化內(nèi)力禍計算結(jié)構(gòu)競自重列由程仗序自址動考枝慮，塵箱梁己橫隔艙板與雜齒板到不考匯慮剛們度貢憐獻僅沃考慮塊質(zhì)量伶影響尖，用歌集中賽力輸?shù)谌耄宥趬ê爿d副（鋪鵲裝、家欄桿概等）呀用均臟布荷歷載考竟慮，陜汽車塘荷載準(zhǔn)的沖私擊系句數(shù)通魯過輸著入基蠅頻來鑰考慮吊。根據(jù)工圖示肥的計狡算結(jié)使果并馬結(jié)合《試驗形規(guī)程》要求全，同境時考安慮需及要避開實際嘆橋梁問結(jié)構(gòu)油中局部赴加勁（如跑橫隔憶板等甜）位督置及重測點冶布置悟的易操娃作性與合理炕性，最據(jù)終選芒取了瞞如圖歸示的6個截?fù)砻孀鳛榱_此次醉靜力御荷載驅(qū)試驗縣的控蝦制截打面。內(nèi)力敵計算測點熟布置第三援部分

模型建立

內(nèi)力計算

初步設(shè)計

方案優(yōu)化初步衰設(shè)計靜力產(chǎn)荷載荷試驗桃的加答載車行擬選約取總言重為35序0k片N的車舞輛，英前軸圾為70僑kN，中倒后軸氏均為14脈0k錫N，前揪中軸優(yōu)距為3.防5槐m，中靜后軸桑距為1.裹5濟m，加定載車啄荷載斥采用贊集中抓力等貌效模達擬。根據(jù)細(xì)各控作制截市面的匪內(nèi)力的影響紡線采宴用動法態(tài)規(guī)花劃加停載法凡對全辟橋9個工宴況（即A-妄A、C-災(zāi)C、D-壟D控制帝截面亡的彎嗽矩與擾撓度猾工況總；B-選B、E-席E控制和截面裁的彎視矩工兩況；F-歉F控制歲截面磨的位安移工儉況）側(cè)進行疊加載庫車初南步布質(zhì)置。初步避設(shè)計加載蒙車縱錢向最健小間艦距為7碗m，橫安向每俱排布梢置4列。圖3方案阻優(yōu)化工況

編號控制

截面控制項目設(shè)計值試驗值加載

效率加載車

數(shù)量①A-A

M+max內(nèi)力/kN·m73291.5369626.950.9516②撓度/mm-91.628-43.9810.48③B-B

M-min內(nèi)力/kN·m-163773.02-155584.370.9524④C-C

M+max內(nèi)力/kN·m72938.9369291.980.9516⑤撓度/mm-91.669-44.9180.49⑥D(zhuǎn)-D

M+max內(nèi)力/kN·m74314.4871341.900.9616⑦撓度/mm-46.324-24.0880.52⑧E-E

M+max內(nèi)力/kN·m21977.4120878.540.9528⑨F-F

f+max撓度/mm24.30821.3910.8820初步緣瑞設(shè)計各控步制截間面的恐內(nèi)力競加載斜效率盞（

=0瘦.9急5~慰0.珠96）滿茶足《試驗弓規(guī)程》要求件，但同是相駱應(yīng)截弦面的撓度抖加載厘效率震卻較帝低（

=0股.4獲8~勵0.器52），螞初步惰載位抓布置不能很好播地反靠映出框試驗便荷載聽作用匪下橋慢梁整示體的剛度原變化；車輛任布置子不盡撇合理，如E-她E截面猛，加飄載車營載位暴距離堆相距尼甚遠(yuǎn)渴，不聾利于竄現(xiàn)場滿加載呢控制盯，而裁且每柴次加拘載只醬能夠賽滿足酸一個替試驗趨工況悄，加來載車棄利用烏率較辰低，雨耗時宇費力喚，需丈進行密優(yōu)化都。第四串部分

模型建立

內(nèi)力計算

初步設(shè)計

方案優(yōu)化方案欲優(yōu)化對于哭多跨伐矮塔套斜拉居橋而調(diào)言，哈由于份結(jié)構(gòu)冶自身婚特點汽（跨度深大、結(jié)構(gòu)吉柔）的花原因輩，設(shè)名計荷頑載作迷用下封主梁姨的豎桑向撓軋度會佛比較末大。對該腫類結(jié)工構(gòu)進醫(yī)行靜辛力荷塊載試都驗時難，如起果僅榜按照緞初步鳳加載牙方案昌來布壇置試幻玉驗荷賠載，撓度鋪荷載燈效率斬往往統(tǒng)會偏復(fù)小。撓度告是反菊映橋炭梁結(jié)悼構(gòu)整趕體剛向度的銅重要洞指標(biāo)寇，因坦此應(yīng)考慮慶內(nèi)力泥并兼像顧撓騰度的助加載觸效應(yīng)。方案柳優(yōu)化以右離邊跨M+ma曲x（A-盜A截面半）為多例，眾將同谷一截周面的鵝內(nèi)力圾與撓毅度加作載工船況優(yōu)推化為1個工魄況，孫優(yōu)化法后的圍加載鏡車載則位布宿置。方案皮優(yōu)化從初步猴載位蒜布置倒圖可看膝出，3號索現(xiàn)塔底硬附近默最大捐正彎庸矩E-脊E截面禽與3號索附塔頂捆端最譯大縱堅向位昌移F-煩F截面2個加漫載工膝況的加載淹車載深位布市置較幼為接合近，且鐵影響逼線曲問線變化午趨勢乳基本敘一致，可飼將E-扒E截面置與F-跌F截面2個加室載工軍況優(yōu)們化為1個工耗況。方案槽優(yōu)化根據(jù)栗多跨玻矮塔脖斜拉峰橋結(jié)魂構(gòu)的匙受力鈔特點詠，并授結(jié)合就截面探影響支線的圖形農(nóng)互補幼性，即落正負(fù)革彎矩尿影響坦線曲聾線變絞化趨徹勢恰輸好相訊反，昂可將3號墩量墩頂厚附近始主梁歸最大機負(fù)彎配矩B-系B截面種與次孕邊跨廁跨中卵最大搶正彎進矩C-裁C截面2個加格載工之況優(yōu)男化為1個工任況。圖6方案娘優(yōu)化由圖3與圖6對比覺可發(fā)儲現(xiàn)，佛為了曠兼顧B-獨B截面筐達到尸加載內(nèi)效率揉，C-滾C截面號的加敞載車燭總數(shù)海有所違增加項，截嚇面荷瘦載效立率看抬似超換限（

＞1.爸05），魯?shù)蹈钡米⒎且獾奶故牵阍黾娱L的加冤載車董剛好墨布置晌在C-杏C截面絡(luò)的影潛響線負(fù)值等區(qū)域，很岸好地燥起到拌了“乘降低割”該慚截面敢加載只效應(yīng)番的作悶用。按照圖6所示究的加揉載車巨載位義布置暴進行費理論蜓加載靈時，E-辨E與F-識F截面搜的荷抓載效霜率已抖達到0.獻86，故恢只需確對圖6的加蝦載布險置稍作慎調(diào)整，便駕可在徹一個左工況歉里同葵時滿懶足B-噴B、C-郊C、E-酬E與F-脹F共計4個控制茫截面唐的試哈驗需雨求。方案蘋優(yōu)化為了行保障孤加載菜過程朝中的憤安全尖，只犬需適突當(dāng)調(diào)整加載庸車的兆加載先后臉順序，即建先加毯載影戒響線嚴(yán)負(fù)值熱位置面，再擺加載練影響括線正解值位銳置（律圖中梢先加懸載①~⑧車，斤再加角載⑨~3川2車）旨。方案甘優(yōu)化通過蘇上述二次樂優(yōu)化后將纏全橋濕原來9個工桐況最悼終優(yōu)芳化為3個工臉況。優(yōu)化燦后的警方案不僅可以源保證拉各控蠅制截估面的范加載資效率諸均達鋤到《試驗麗規(guī)程》要求宰，極深大地馬提高界加載幕車的辣加載叔效應(yīng)黑，縮悄短了象試驗侵過程域的耗野時，而且可以睡避免炒加載乒過程耳中局肺部截品面的眾內(nèi)力膽與應(yīng)醫(yī)力超牲出設(shè)餓計限搞值，標(biāo)有效駝地防鍛止了女荷載霜試驗?zāi)I給橋邁梁結(jié)伐構(gòu)可礦能造瓜成的富損傷扒，保占障了伏試驗逐過程碰及結(jié)舊構(gòu)的粗安全漆。方案姓優(yōu)化以中塞跨跨龍中M+ma陽x（A-宅A截面）為豪例，瓦通過擇適當(dāng)帥調(diào)整濤加載屠車載懂位，片將加惠載車默在縱馳橋向?qū)幧弦钥刂谱褰孛鏋閷ΨQ蠟軸進行票布置除，即掛將控觸制截怎面留際出一譜定距蠻離的“空糞載段結(jié)”，而鉗不是井將加基載車暗直接厲加載凝在控改制截樣面上亦。方案旅優(yōu)化工況

編號控制

截面加載車

數(shù)量控制項目設(shè)計值試驗值加載

效率①A-A

M+max20內(nèi)力/kN·m73291.5372510.870.99撓度/mm-91.628-87.9630.96②B-B

M-min32內(nèi)力/kN·m-163773.02-160738.750.98C-C

M+max內(nèi)力/kN·m