武汉工程大学本科毕业论文
面：1）确定新建桥梁的承载能力和使用条件；2）评估既有桥梁的使用性能与承载能力；3）研究结构构件的受力行为，总结结构受力行为的一般规律。
1.2.1 静载试验概述
桥梁静载试验是将静止的荷载作用在桥梁上指定位置而测试结构的静力位移、静力应变、裂缝等参量的试验项目，然后根据有关规范和规程的指标，判断桥梁结构在荷载作用下的工作性能和使用能力。
一般地，桥梁静载试验的主要任务是：1）检验桥梁结构的设计与施工质量，检验结构的安全性与可靠度；2）检验桥梁结构的设计理论与计算方法，充实与完善桥梁结构的计算理论与施工技术，积累科学资料；3）掌握桥梁结构的工作性能，判断桥梁结构的实际承载能力。
静载试验能反应结构受力特征，暴露结构特性，但必须控制其反应不超过规定的容许值，即不会对现有结构造成新的损伤。为达到该试验目的，按照试验规程规定并结合理论分析计算，一般需选择受力最不利、施工质量相对不利、缺陷较多且施工记录不完备的桥跨结构进行加载试验。
1.2.2 静载试验限值及评价方法
桥梁结构静载试验的评价指标有两个方面，其一是根据控制测点的实测值与相应的理论计算值相比较，来说明结构的工作性能和安全储备，其二是将控制测点的实测值与规范规定的允许值进行比较，从而说明结构所处的工作状态，以下对此做详细的说明。
1）校验系数
校验系数的表达式为：
??测点实测值 （1-1）
测点的理论计算值当??1时，说明理论值与实测值完全相符；??1时，说明结构工作性能良好，承载力有一定富余，有安全储备；??1时，说明结构工作性能较差，设计强度不足，不够安全。
因此，《大跨度混凝土桥梁试验方法》规定，在最大试验荷载作用下，实测挠度，实测应变应满足下式要求：
??
wt?? （1-2） wd- 2 -
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式中：??0.7，??1.05，wt为实测值，wd为相应的理论计算值。
同时，对于残余变形，《大跨度混凝土桥梁试验方法》规定，卸载后最大残余变形与该点的最大实测值的比值应满足下式要求：
wpwmax?? （1-3）
式中：wp为卸载后最大残余变形的实测值，wmax为该点试验中的最大实测值。 2）规范允许限值
在设计规范中，从正常使用条件出发，对不同结构形式的桥梁分别规定了允许挠度、允许裂缝宽度的限值，在桥梁静载试验中，可以测出桥梁结构在设计荷载作用下控制截面的最大挠度及最大裂缝宽度，二者比较，即可以作出桥梁工作性能与承载能力的评价，挠度评价指标为：
f'?f???? （1-4） l?l??f式中：??l?'为规范规定的允许挠度限值，为消除支座沉降影响的跨中截面最大实测f??挠度，l为桥梁计算跨度或悬臂长度。 1.3 桥梁结构动载试验研究 1.3.1 动载试验概述
随着力学的发展，传统的非时变动力学的内部参数如几何域、物理特征、边界条件等在给定时段内假定不变，以此作为基础构造简化的物理模型往往不符合实际工程的需要，特别是在结构内物理参数随时间变化的情况下，考虑时变因素的影响成为时变动力学兴起的动力和目的。王光远建议按时变结构变化的速率将时变结构动力学分为三类：1）快速时变结构动力学：研究由于结构本身的急剧变化而引起的剧烈振动的力学分析和控制；2）慢速时变结构动力学：研究施工力学问题，将结构的若干最不利的工作状态冻结，在每个状态中，按时不变结构分析；3）超慢速时变结构力学：研究结构整个服役期间的变化及安全度。
桥梁结构投入使用后，在正常行车条件下，当车辆以一定的速度在桥上通过时，由于发动机的抖动、桥面不平顺等原因会导致桥梁结构产生振动，此外，人群荷载、风动力、
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地震力的作用也会引起桥梁振动。这种在外荷载作用下引起桥梁结构的振动现象属于典型的快速时变结构力学范畴，汽车桥梁系统的振动，使得桥梁结构的内力和变形大于静力车辆荷载作用下的结构内力和变形。为了确保桥梁在车辆运行时的结构安全，在考虑静荷载作用的同时还必须考虑车辆荷载动力效应的影响，这就要求在桥梁检测中还要考察桥梁在行车荷载作用下的动力响应，以保证其运营期间的安全使用，这就是动载试验的目的。
桥梁结构的动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动，测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、动力冲击系数、动力响应加速度以及动挠度等参数项目，从而宏观判断桥梁结构的整体刚度、运营性能。桥梁结构的动载试验虽然与静载试验在试验目的、测试内容等方面有所不同，但对于全面分析掌握桥梁结构的工作性能是同等重要的。
桥梁结构动载试验的基本任务大体可归纳为以下几个方面：1）测定结构的动力特性，如测定桥梁结构或构件的自振频率、阻尼特性、振型等；2）测定结构在动荷载作用下的强迫振动响应，如测定桥梁结构或构件在车辆荷载、风荷载作用下的振幅、动应力以及加速度等；3）测定动荷载的动力特性，如测定引起结构振动作用力的大小、方向、频率与作用规律等。
1.3.2 桥梁结构动力性能的分析评价
桥梁结构动力性能的一些参数如固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数以及动力响应的大小，是宏观评价桥梁结构的整体刚度、运营性能的重要指标也是一些规范评价桥梁安全性能的主要尺度。目前，虽然国内外规范对桥梁结构的动力响应、动力特性尚无同一的评价尺度，但一般认为桥梁结构的动力特性反映了结构的整体刚度、桥面的平整程度及耗散外部振动能量输入的能力，同时，过大的动力响应会影响车辆的安全行驶，会引起司机、乘客的不舒适，应予以设法避免。在实际测试中，通常通过以下几个方面来评价桥梁结构的动力性能：
1. 比较桥梁结构频率的理论计算值与实测值，如果实测值大于理论计算值，说明桥梁结构的实际刚度较大，反之则说明桥梁结构的刚度偏小，可能存在开裂或其它不正常现象。一般地，在进行理论计算时，常常会作出一些假设，忽略了一些次要因素，故理论计算值要大于实测值。
2. 根据动力冲击系数的实测值来评价桥梁结构的行车性能，实测冲击系数较大则说明桥梁结构的行车性能较差，桥面的不平整程度不良，反之亦然。在我国《城市桥梁设计准则》（CJJ11-93），将城市桥梁汽车荷载分为车道荷载和车辆荷载。桥梁的主梁等整体结
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构计算采用车道荷载，横隔梁、行车道板等局部结构计算采用车辆荷载，用?表示车道荷载与车辆荷载的冲击系数，其计算公式如：
车道荷载冲击系数：
??20/(80?l) （1-4） 式中：l为桥梁跨径(m)。 车辆荷载冲击系数：
??0.6686?0.3032lgl
3. 根据实测加速度量值的大小，评价桥梁结构的行车舒适性。根据国内外研究资料，一般地，车辆在桥梁结构行驶时最大竖向加速度不宜超过0.065g，其中g为重力加速度，否则就会引起司乘人员的不适。
4. 实测阻尼的大小反映了桥梁结构耗散外部能量输入的能力，阻尼比大，说明桥梁结构耗散外部能量输入的能力强，振动衰减的快阻尼比小，说明桥梁结构耗散外部能量输入的能力差，振动衰减得慢。但是，过大的阻尼比则说明桥梁结构可能存在开裂或工作状态不正常等现象。 1.4 本文的主要研究内容
各章的主要内容如下：
第一章：详细介绍了研究目的和意义，关于静动载试验的国内外研究现状以及论文的主要内容。
第二章：介绍了魏荆输油管道汉江桥概况，检测评定的目的和仪器设备，检测内容、原理及技术方案，静、动载检测试验方案以及试验荷载工况等内容。
第三章：对桥梁的现状进行普查量测和基本参数检测，桥梁的动态特性测试，索力测试，主塔防腐涂层，索及主塔的防腐测试。
第四章：基于ANSYS本文运用分别建立桥梁的结构总体模型和钢桥塔模型，在两种模型下对该桥进行了结构成桥静力状态分析，结构模态分析，结构抗震分析和结构抗风分析，结果表明各项指标都有一定的问题。
第五章：对本文得到的结论进行了总结，并对需进一步研究的问题进行了展望。
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第二章 工程概况、检测依据和检测方案
2.1 魏荆输油管道汉江管桥概况概况
魏荆线于1978年10月投产，承担着河南魏岗南阳油田一荆门石化总厂原油输送任务。全长226.38km，管径Ф426mm，壁厚7mm，管外壁采用石油沥青玻璃布防腐，外加电流阴极保护，原设计年输能力为350×104t，设计压力为6.4MPa，最高工作压力4.15MPa，最高输油温度70 oC。目前，管线采用正反输的方式输送原油。
汉江跨越管桥位于湖北省襄樊市，汉江中游，距武汉长江入江口距离约300公里，管桥北岸为襄阳区东津镇，南岸为襄城区余家湖镇，其地理坐标为东经112°10′～112°15′，北纬31°50′～32°00′。
管桥总长1045m，其中主跨500m，南北岸引桥各长275m和270m，管材X-60，聚氨酯泡沫保温。1984年建成投产，至今已安全平稳运行25年。
其中在1994年9月，对管桥主要承载件、主索、斜索网丝绳进行过钢丝绳防腐。 2001年对管桥钢结构进行过一次防腐涂装。
2007年对管桥江心墩进行了大修，主要内容有塔基墩顶裂缝修复及钢板加固、塔基墩身弧端及两侧裂缝修复和粘贴碳纤维布加固，以及墩顶钢板、墩身碳纤维布表面防护。
魏荆输油管道汉江管桥的全景图如图2-1所示。