武汉工程大学本科毕业论文
摘 要
随着我国交通事业的迅猛发展，桥梁作为交通中的重要一环，在发展经济的过程中起着非常重要的左右。近年来，国内兴建了各式各样的桥梁，这些桥梁在建设和使用过程中都需要对其进行实时监测，以确保建设的顺利进行和安全使用。如今的各类桥梁，由于各种因素的影响，会不同程度的出现一些问题，如承载力，刚度以及耐久性降低等，影响其寿命，甚至严重的发生坍塌事故。因此都既有桥梁的安全性进行评估具有十分重要的意义。
桥梁试验在桥梁结构健康检测中起了重要的作用，其目的是通过试验，掌握桥梁结构的实际工作状态，判断桥梁结构的承载能力和使用条件，检验设计与施工质量。本文通过现场静载和动载试验，结合理论分析，确定魏荆输油管道汉江管桥的实际承载力水平和动力特性。并结合其他检测，综合分析评价桥梁的技术状况，对桥梁的运营现状提出正确合理的结论，并为今后的维修、加固补强提供了详实的技术资料。
本文在如下几个方面进行了理论和试验研究，并取得了一些研究成果： 1）基于ANSYS建立了桥梁结构有限元模型，其中包括结构总体模型和钢桥塔模型，进行了理论上的分析；2）通过桥梁结构理论计算结果和实测结果的比较，同时结合其他检测手段，对桥梁的健康状况进行了评估。
关键词：桥梁结构；静动载试验；ANSYS; 有限元
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Abstract
With the rapid development of China's transport, traffic in the bridge as an important part of the process of economic development plays a very important or so. In recent years, to the construction of a wide variety of bridges, these bridges in the construction and use of the process requires for its real-time monitoring to ensure the smooth progress of construction, and safe to use. Today, various types of bridges, due to various factors, there will be some problems in varying degrees, such as carrying capacity, rigidity and durability and decreased, affecting the life, or even the occurrence of a serious collapse. Therefore, all existing bridges to assess the safety of great significance.
Bridge test in the health monitoring of bridge structures play an important role, the purpose of the experiment, to grasp the actual bridge structure, working conditions, determine the bearing capacity of the bridge structure and terms of use, test design and construction. Through on-site static and dynamic tests, combined with theoretical analysis to determine the pipeline Jing Wei Han River Bridge, the actual capacity of the level of control and dynamic characteristics. Combined with other testing, comprehensive analysis and evaluation of technical condition of the bridge, the bridge operator on the status quo of the right reasonable conclusion, and future maintenance, reinforcement provides detailed technical information.
In this paper, the following several aspects of the theoretical and experimental research, and made some research: 1) the establishment of a bridge structure based on ANSYS finite element model, including structural steel bridge tower model of the overall model and carried out theoretical analysis; 2) through the bridge theoretical results and comparison of experimental results, combined with other detection methods, the health status of the bridge was evaluated.
Keywords: Bridge structure; Static and dynamic test; ANSYS; Finite element
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目 录
摘 要 ........................................................................................................................................................................... I Abstract ........................................................................................................................................................................ II 第一章 绪 论 ......................................................................................................................................................... 1
1.1 桥梁检测的目的与意义 ............................................................................................................................ 1 1.2 桥梁结构静载试验研究 ............................................................................................................................ 1
1.2.1 静载试验概述 ........................................................................................................................ 2 1.2.2 静载试验限值及评价方法 .................................................................................................... 2
1.3 桥梁结构动载试验研究 ............................................................................................................................ 3
1.3.1 动载试验概述 ........................................................................................................................ 3 1.3.2 桥梁结构动力性能的分析评价 ............................................................................................ 4
1.4 本文的主要研究内容 ................................................................................................................................ 5
第二章 工程概况、检测依据和检测方案 ................................................................................................................. 6
2.1 魏荆输油管道汉江管桥概况概况 ............................................................................................................. 6 2.2 检测评定的目的和依据 ............................................................................................................................ 8
2.2.1 检测评定的目的 .................................................................................................................... 8 2.2.2 检测评定的依据和技术标准 ................................................................................................ 8 2.3 检测内容、原理及技术方案..................................................................................................................... 8
2.3.1 检测的内容 ............................................................................................................................ 8 2.3.2 检测的方法和原理 ................................................................................................................ 9
2.4 桥梁静动载检测试验方案 ...................................................................................................................... 13
2.4.1 动态特性测试点 .................................................................................................................. 13 2.4.2 动态特性测试激励 .............................................................................................................. 13 2.5 本章小结 .................................................................................................................................................. 13
第三章 桥梁结构综合检测 ....................................................................................................................................... 14
3.1 桥梁现状普查量测及基本参数检测 ....................................................................................................... 14
3.1.1 检测分区编号 ...................................................................................................................... 14 3.1.2 构件普查结果 ...................................................................................................................... 14 3.1.3 超声-回弹综合法检测混凝土强度 .................................................................................... 17 3.1.4 桥梁线形测量 ...................................................................................................................... 18
3.2 桥梁动态特性测试 .................................................................................................................................. 20
3.2.1 自振频率 .............................................................................................................................. 21 3.2.2 第一跨1/2测点 .................................................................................................................. 21 3.2.3 第一跨1/4测点 .................................................................................................................. 22 3.2.4 第二跨1/2测点 .................................................................................................................. 23 3.2.5 第二跨1/4测点 .................................................................................................................. 24 3.2.6 第三跨1/2测点 .................................................................................................................. 25 3.2.7 第三跨1/4测点 .................................................................................................................. 26 3.2.8 1#主塔 .................................................................................................................................. 27 3.2.9 2#主塔 .................................................................................................................................. 28
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3.3 索力测试 .................................................................................................................................................. 29
3.3.1 索力测试设备 ...................................................................................................................... 29 3.3.2 索力测试原理 ...................................................................................................................... 29 3.3.3 索力测试结果 ...................................................................................................................... 30 3.3.4 索力测试结果分析 .............................................................................................................. 32
3.4 主塔防腐涂层，索及主塔的防腐测试 ................................................................................................. 33
3.4.1 漆膜厚度检测结果 .............................................................................................................. 33 3.4.2 管桥索头及主塔焊缝质量测试结果及分析 ...................................................................... 36 3.5 本章小结 .................................................................................................................................................. 36
第四章 管桥有限元模型分析及综合技术状况评定 ............................................................................................. 37
4.1 数值仿真模型 .......................................................................................................................................... 37 4.2 结构成桥静力状态分析 .......................................................................................................................... 39 4.3 结构模态分析 .......................................................................................................................................... 41 4.4 结构抗震分析 .......................................................................................................................................... 45 4.5 结构抗风分析 .......................................................................................................................................... 47 4.6 本章小结 .................................................................................................................................................. 49 第五章 结论与展望 ................................................................................................................................................. 50
5.1 主要研究工作总结 ................................................................................................................................. 50 5.2 未来工作的展望 ...................................................................................................................................... 51 参考文献..................................................................................................................................................................... 52 致 谢 ........................................................................................................................................................................ 55
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第一章 绪 论
1.1桥梁检测的目的与意义
桥梁结构是一种大型的土木工程结构，因荷载作用、疲劳与腐蚀效应、材料老化以及缺乏及时的维修，使用期内不可避免地产生损伤累积、抗力衰退而影响结构寿命，甚至导致突然事故。因此对已建成和正在使用的结构和设施急采用有效手段对其安全状况进行检测、评估、识别、控制和修复损伤，以防止事故的发生。桥梁健康监测的基本内涵是通过对桥梁结构状态的监测与评估，为桥梁工程在特殊气候、交通条件下运营状态严重异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导：
与传统的检测技术不同，大型桥梁健康监测不仅要求在测试上具有快速大容量的信息采集与通讯能力，而且力求实现对结构整体性能的实时监测和对结构状态的智能化评估，对桥梁结构进行健康监测很重要的环节就是进行桥梁荷载试验，而桥梁荷载试验是一项复杂而细致的工作，技术含量高，涉及面广，其目的是对新建桥梁竣工验收和已建桥梁运营时进行承载力的评定，检测桥梁整体受力性能是否满足设计和标准规范要求，是评定桥梁运营荷载等级最直接和最有效的办法。
桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验，静载试验是通过测试桥梁结构在试验荷载作用下的控制截面的应变、位移或裂缝，分析判定桥梁的承载能力，动载试验是通过测试桥梁在动载作用下的响应，分析桥梁的频率、阻尼和振型等模态参数，根据动力响应和模态参数进行桥梁承载能力评定。采用静载试验评定桥梁承载能力的方法是最成熟且传统的方法，动载法以往是和静载法结合使用的。 1.2 桥梁结构静载试验研究
桥梁荷载试验是对桥梁原型结构或桥梁模型结构直接进行的科学试验工作，包括试验准备、理论计算、现场试验以及分析整理等内容的一系列工作。大量的桥梁荷载试验研究成为促进桥梁结构设计理论、设计方法不断进步的重要因素。桥梁原型试验又称之为桥梁检测，其目的是通过试验，掌握桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，判断桥梁结构的承载能力和使用条件，检验设计和施工质量。随着交通事业的蓬勃发展，新材料，新结构，新工艺的不断涌现，桥梁工程的试验技术日益受到人们的重视，并不断发展和提高。根据试验荷载的性质，桥梁试验可分为静载试验和动载试验，其任务主要包括以下几个方
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