摘 要

桥梁建设是国家重要的基础建设项目，桥梁的安全性能对保障国民经济的健康发展有着重要的意义。桥梁作为一种人工构筑物，在建成通车很多年以后，必然会因为老化出现安全隐患。所以需要加固和维修不满足要求的桥梁，从而增强老化桥梁的工作能力并增加桥梁的使用期限。同时，合理评估桥梁的安全状况、制订切合实际的加固方案也十分重要。

本文以孝感市孝感县国道107花园北大桥为背景，对加固后混凝土简支梁桥的受力状态进行分析并对承载力进行评估。使用Midas Civil建立桥梁结构模型进行预测模拟分析，分析各种荷载作用下可能引起桥梁产生的内力大小及分布，找出最不利内力并得出大小，按此数值在试验中对结构进行等效加载；进行动力分析，从而得出大桥的承载力是否满足要求。通过荷载试验找出桥梁整体结构的变形规律，了解结构实际的受力和工作状况，发现桥梁存在的问题从而及时提出解决方案，为今后桥梁运营、养护及管理提供科学依据。

关键字：简支梁桥；荷载试验；Midas Civil

Abstract

Bridge construction is an important national infrastructure project. The safety performance of bridges is of great significance for ensuring the healthy development of the national economy. As an artificial structure, the bridge will inevitably have safety hazards due to aging after it has been in operation for many years. Therefore, it is necessary to reinforce and repair the bridge that does not meet the requirements, thereby enhancing the working capacity of the aged bridge and increasing the service life of the bridge. At the same time, it is also important to properly assess the safety of the bridge and develop a practical reinforcement plan.

Based on the 107 North Garden Bridge of Xiaogan, this paper analyzes the stress state of the concrete simply supported beam bridge and evaluates the bearing capacity. Using Midas Civil to establish a bridge structure model for predictive simulation analysis, analyze the magnitude and distribution of internal forces that may cause the bridge under various loads, find the most unfavorable internal force and obtain the size, and perform equivalent loading on the structure according to this value. Perform a dynamic analysis to determine whether the bearing capacity of the bridge meets the requirements. Through the load test, the deformation law of the whole structure of the bridge is found out, the actual force and working condition of the structure are understood, the problems existing in the bridge are found, and the solution is proposed in time to provide a scientific basis for the future operation, maintenance and management of the bridge.

Key Word: Simply supported beam bridge; Load test; Midas Civil

目录

第一章 绪论 1

1.1目的及意义 1

1.1.1目的 1

1.1.2意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3技术内容和技术方案 3

第二章 桥梁概况 5

2.1桥梁概况 5

2.2桥梁构建编号方法 6

第三章 荷载试验 8

3.1荷载试验的目的 8

3.2荷载试验的依据 8

3.3荷载试验的内容 9

第四章 静力荷载试验 10

4.1静载试验概况 10

4.1.1桥梁静载试验目的 10

4.1.2结构计算 10

4.2试验桥跨与测试截面 11

4.3静载试验加载效率及加载方式 11

4.4静载试验准备工作 12

4.5加载车辆 12

4.6试验工况 13

4.6.1工况设置及试验内容 13

4.6.2测点布置 14

4.6.3各工况测试内容 15

4.7加载布置 15

4.8静载试验观测内容 17

4.9加载终（中）止条件 17

4.10加载过程安全控制 18

4.11静载试验结果 19

4.11.1工况一 19

4.11.2工况二 23

4.12静载试验结果评定 28

4.12.1校验系数评定 28

4.12.2残余变形评定 29

4.13本章小结 30

第五章 动载试验 31

5.1桥梁结构模态计算 31

5.2截面选择及传感器布设 32

5.3试验内容 32

5.4试验工况 33

5.5动载实验结构分析 33

5.5.1脉动试验 33

5.5.2跑车实验 34

5.5.3结构模态阻尼比试验 35

5.5.4动应变时程曲线及冲击系数 36

5.6本章小结 37

第六章 结论 38

参考文献 38

致 谢 40

第一章 绪论

1.1目的及意义

1.1.1目的

混凝土桥梁是公路和铁路建设中必不可少的一部分，随着科技的不断进步以及经济的飞速发展，我国为了发展交通事业每年都在建设各种类型的新的混凝土桥梁，但是也有很多桥梁因为设计和施工的不合理出现一些重大的事故，且一些已经建成的桥梁由于成桥时的受力状态不合理以及长期维护等方面的缺陷极大地减少了桥梁的使用期限，不得不进行修理或加固。所以，要对桥梁结构的受力状态、安全情况、承载能力等方面进行合理的评估。论文将研究混凝土简支桥梁结构加固后的受力特点，桥在人群荷载、汽车荷载等作用下的变化情况，分析桥梁的受力情况和结构的稳定性。仿真计算是实施施工控制的基础，使用相关软件（如Midas Civil）以实际桥梁为原型建立模型完成依托桥梁结构的计算分析，并且结合桥梁承载力的评估方法，给与桥梁承载力科学合理的评价。

1.1.2意义

目前，我国为了促使交通便利不断的在各地建造公路以及铁路设施。陆地上的交通运输主要就是公路和铁路运输，桥梁则是公路和铁路上必不可少的一种关键构筑物。然而桥梁作为一种人工构筑物，在建成通车很多年以后，必然会因为老化出现安全隐患，大量建成已久的桥梁已经难以达到目前桥梁规范的标准，人们检测出的安全性能也不能满足正常工作的要求。所以需要加固和维修不满足要求的桥梁，以此来增强桥梁的工作能力并提高桥梁的使用期限。通过使用Midas Civil，得到正确的桥梁受力情况和合理的线形状态，在第一时间找出有 质量问题的桥梁和承载力不足的桥梁，并及时提出正确的、针对性的改正方案；利用计算结果来反映桥梁性能是否处于安全状态，能立刻对具有隐患的危险桥梁进行加固等维修处理，避免干扰桥梁上车辆的正常通行。对混凝土桥梁加固后的受力状态分析以及承载力评估，能够更加准确的研究桥梁结构的安全性、合理性与耐久性。

1.2国内外研究现状

公路桥梁结构加固方法有：体外预应力加固方法：能显著减少桥身的裂缝，在一定程度上对桥梁结构的下部进行控制，从而合理改善桥梁各个部位的应力情况；外包混凝土加固方法：这一方法可以被用于拱桥、桥墩以及钢架桥桥梁等增加强度的工作当中；钢板粘贴加固方法：这个方法主要使用专用的锚栓，或者是特殊的粘结剂，专业工人将钢板在桥梁的受拉侧使用锚栓固定，也可以采用粘贴的方式^[1]； 碳纤维复合材料加固法：因为碳纤维复合材料拥有良好的抗侵蚀、不易疲劳、强度高、质量轻、使用效果好等特点，使用碳纤维复合材料来提高建成很久的公路和铁路桥梁的强度或者进行维修，可以使加固施工变得简单快捷并且拥有较好的施工成效；加大构件截面加固法：桥梁中普遍会存在受力构件的截面尺寸过小、承载的级别过低等问题，针对这些问题，能够利用对受力主筋的加强、构件截面的加大，来达到桥梁加固的最终目标。运用桥梁构件截面加固法对桥梁进行加固施工，许多桥梁加固都有采用，但是这个方法的施工时间过长，存在局限性^[2]。

为了保证桥梁的安全性，可以使用桥梁施工控制、仿真分析等方法对桥梁的承载力采取合理评价。桥梁施工控制贯穿施工过程，通过对桥梁结构周围的环境和桥梁实际所处的情况实时监测，获得实测数据，比较理论数据与实测数据之间的区别，通过计算分析，使桥梁结构的实际状态得到调整，从而使桥梁的使用性能达到理想的程度，符合规定必须具备的桥梁施工质量和安全性能^[3]。施工仿真分析属于施工之前控制的内容，是确定理想施工状态的依据。