摘 要

拱桥是我国很古老的一种桥型，其造型美观，跨越能力强，我国在建造拱桥方面具有很大的优势。上世纪六七十年代，为适应社会经济的发展，完善交通基础建设，我国桥梁工程师创造性的设计出了双曲拱桥这种施工速度快、成本低、受力性能良好的新式桥型。然而由于建造之初设计施工的不足，加之交通量日益增大，暴露的问题日益增大。土门大桥便是典型的一例，对其进行荷载试验是非常有必要的。

根据有关规范及桥梁等级，采用有限元分析软件建立双曲拱桥模型，计算出设计荷载作用下各控制截面的最不利效应，并根据相关规范，通过不断地调整加载静力荷载，得到一个合适的静力加载方式，以此为依据进行控制截面的工况布置。现场试验后得出各工况、各测点的应变与挠度，并与理论计算值进行对比分析，从而判断桥梁实际承载力是否满足使用要求。动载试验中，通过对桥梁进行激励，来获取桥梁的动力特性数据，以此判断桥梁结构的工作状况。

关键词：双曲拱桥；承载能力；静载试验；动载试验

Abstract

Arch bridge is an ancient bridge , which is beautiful and capable in overcoming the obstacle. China has a great advantage in the construction of arch bridge. In the sixties and seventies of the last century, Chinese bridge engineers designed a hyperbolic curved arch bridge that is cheap and efficient in construction to adapt to the social and economic development, and improve the traffic infrastructure.

However, due to the drawback of design and construction at the beginning and increasing traffic, there are more and more problems turning up. Tumen Bridge is a typical example and load test is necessary obviously.

According to the relevant specification and bridge grade, the finite element analysis software is used to establish the hyperbolic curved arch bridge model to calculate the most unfavorable effect of the control cross section under the design load. According to the relevant specification, by constantly adjusting the static load,to get a suitable loading method and set the working conditions for the control of the primary section . After the field test, the strain and deflection of each working condition and each measuring point are obtained and coMPared with the theoretical calculation value to judge whether the actual carrying capacity of the bridge satisfies the requirement. In the dynamic load test, the dynamic characteristics of the bridge are obtained by stimulating the bridge, so as to judge the work performance of the bridge structure.

Key words: hyperbolic arch bridge; Carrying capacity; Static load test; Dynamic load test

目 录

第一章 绪论 1

1.1 拱桥的发展历史、基本特点及类型 1

1.1.1 拱桥的历史及发展状况 1

1.1.2 拱桥的基本特点 2

1.1.3 拱桥的主要类型 3

1.1.4 双曲拱桥的由来及构造特点 4

1.2 桥梁检测 5

1.2.1 桥梁检测的由来 5

1.2.2 桥梁荷载试验 5

1.3 土门大桥工程概况 6

1.4 土门大桥外观检测结论 6

1.4.1 构件编号 6

1.4.2 混凝土强度检测结果 7

1.4.3 混凝土保护层检测结果 8

1.4.4 混凝土碳化深度检测结果 9

1.4.5 外观检测结论 9

第二章 有限元分析计算 10

2.1 有限元方法概述 10

2.2 有限元分析的主要步骤 10

2.3 有限元结构模型 10

2.3.1 主拱圈线型测量 10

2.3.2 有限元模型的建立与结果分析 11

2.3.3 车辆加载布置及内力计算· 13

第三章 静载试验 15

3.1 静载试验概述及试验依据 15

3.1.1 静载试验概述 15

3.1.2 静载试验依据 15

3.2 静载试验的基本原则 15

3.2.1 静力荷载试验效率确定 15

3.2.2 静力加载注意事项 16

3.2.3 加载位置与加载工况确定原则 16

3.3 静载试验测试内容 17

3.3.1 外观检查 17

3.3.2 桥梁挠度 17

3.3.3 应变测量 17

3.3.4 温度观测 17

3.4. 静载试验方案 17

3.4.1 静载试验效率 17

3.4.2 静载试验加载尺辆 18

3.4.3 静载试验控制截面 18

3.4.4 静载试验加载工况 19

3.4.6 静载试验加载分级、加载顺序及车辆布置 20

3.5 静载试验结果分析依据 23

3.5.1 静载试验结构校验系数 23

3.5.2 相对残余变形 23

3.6 静载试验结果数据分析 24

3.6.1 挠度分析 24

3.6.2 应变分析 29

第四章 动载试验 35

4.1 动载试验内容 35

4.1.1 脉动试验 35

4.1.2 跳车试验 35

4.2 动载试验工况 35

4.3 动载测试结果 35

4.3.1 随机脉动试验检测结果及分析 35

4.3.2 跳车试验结果及分析 36

4.3.3 测试分析 37

第五章 检测结论 38

5.1 静载试验结论 38

5.2 动载试验结论 38

5.3结论 38

展望 38

参考文献 39

致谢 40

第一章 绪论

1.1 拱桥的发展历史、基本特点及类型

1.1.1 拱桥的历史及发展状况

古代，桥梁出现的顺序为，梁、浮、拱。拱桥最开始出现于东汉时期，至今已有一千八百多年了。由于拱桥的受力构件都是弧形、弯曲状，所以以前又称其为曲桥。要论拱桥的最早建成时间，我们不是第一，但要论拱桥的艺术性，古罗马是比不上我们的。古人建的拱桥拱形多样，种类繁多。多孔桥孔数基本都是奇数，江南地区的多孔石拱桥，一般中间孔径大，两边依次递减，墩壁较其他地区更轻巧薄便。由于拱桥的孔径合理比例，全桥自然落坡、匀称舒适，既方便不同种类船只的通过，又有利于行人出行。

多孔连拱桥设置单向推力墩的概念最开始出现唐朝。由唐刺史王仲舒而得名的宝带桥便是典型的一例。该桥是一座供纤夫使用的纤道桥，位于大运河的南部，为达到其使用目的，该桥设计成多孔、狭长、平坦的样子，同时为保障大船通行，中间设置了三个大孔，其它孔为方便导流，墩壁都设置得比较薄，约60cm，桥跨与墩宽的比值约为12，这种柔性墩性质的设置在当时是十分先进的。根据倦《庚癸纪略》的记载：英国殖民者戈登在1861年为了使汽船“飞而复来”驶入太湖，派人拆去了宝带桥的两孔，使得连着的二十五个孔接连坍塌，导致五人死亡。此次拆孔导致了二十六个孔坍塌，不过其余的孔却安然无恙，后来才发现损坏的最后一孔的桥墩是由两个桥墩并立而成的，墩宽有其它的三倍之多，长度也更长。这种桥墩按现在的标准来看，刚性墩，可承受单向推力。当今多孔连拱桥的设计施工对刚性墩的设置都是有明确要求的，每三到五个孔必须设置一个刚性墩。由宝带桥可以看出，几百年前我国的桥工对连拱桥墩的设置有了如此深入的理解，我国古代劳动人民在桥梁建设方面确实是出类拔萃的。相比之下，当时其他地区采用厚墩的做法就显得稍有不足了，桥型笨重不说，更是不利于导流泄洪。直到十八世纪中期，法国的工程师贝龙在理论上证明了桥跨与墩宽的比值可以达到12:1，国外拱桥才开始设置薄壁墩。