摘 要

汉江路大桥位于发展大道中段K2 729.9~K3 230.6处，跨越汉江路及汉江路。该桥为66 3X120 66连续刚构桥梁，桥全长492m。虽然我国土木桥梁建设的历史并不长,不过由于发展速度较快以及设计规范的简化、施工质量的难控等问题，给桥梁带来了许多结构安全性、使用性以及耐久性方面的问题。并且由于桥梁设计、施工的缺陷以及长期使用的损伤等问题暴露出来，混凝土结构产生裂缝、其结构使用性能降低、承载力的下降、抗震性能变弱等问题严重影响了汉江路大桥的使用寿命和结构安全。缺乏必要的监测以及适当的养护，使得全国各地出现了大量的桥梁损坏事故，给国民经济和财产安全带来了巨大损失。因此，根据交通部颁布的《公路养护技术规范》要求，对桥梁进行承载力的测定成了必须工作，然后由于理论推断和实际结构的特性往往存在着一些差别，因而承载力的鉴定依然离不开荷载试验。荷载试验是常用的检测桥梁各方面性能的方法，也是最直接有效的方法。桥梁荷载试验是一项对桥梁结构物直接进行加载测试的科学试验，即将标准设计荷载或标准设计荷载的等效荷载施加在实桥的指定位置，从而可以对实桥的挠度变形和应力应变分布进行检测，借此对桥梁的结构以及各方面性能进行判断，荷载试验的目的是了解桥梁结构在试验荷载下的实际工作状态，分析判断桥梁结构的安全承载力和使用条件是否满足要求，设计理论以及计算方法是否合理。荷载试验可分为结构静力荷载试验和结构动力荷载试验。

关键词：汉江路大桥；承载力；静载试验；动载试验

English abstract

Hanjiang road bridge is located at K2 729.9~K3 230.6 in the middle section of development avenue, spanning hanjiang road and hanjiang road.The bridge is a continuous rigid frame bridge of 66 3X120 66 with a total length of 492m.Although the history of China's civil bridge construction is not long, but because of the rapid development of design standards and simplified, construction quality is difficult to control and other problems, to the bridge structure safety, usability and durability problems.In addition, due to the defects in bridge design and construction and long-term damage, the cracks in the concrete structure, the reduction of its structural performance, the decline of bearing capacity, the weakening of seismic performance and other problems have seriously affected the service life and structural safety of hanjiang road bridge.The lack of necessary monitoring and proper maintenance has resulted in a large number of bridge damage accidents all over the country, which has brought huge losses to the national economy and property safety.Therefore, according to the highway maintenance technical specification issued by the ministry of communications, it is necessary to determine the bearing capacity of the bridge. Since there are often some differences between theoretical inference and actual structural characteristics, the identification of bearing capacity is still inseparable from load test.Load test is a common method to test all aspects of bridge performance, but also the most direct and effective method.Bridge load test is a load test of bridge structure direct scientific experiments, the standard design load or the standard design load equivalent load to the specified position of the real bridge, which can be of real bridge deflection deformation and the stress and strain distribution, to take the performance aspects of the structure of the bridge and the judgement, the purpose of the load test is to know the real working state of the bridge structure under the test load, analyse and judge the safety of bridge structure bearing capacity and using conditions whether meet the requirements, design theory and calculation method is reasonable.Load test can be divided into static load test and dynamic load test.

Keyword- Hanjiang road bridge；carrying capacity；static load test；dynamic load test

1. 绪论 1

1.1. 研究目的及意义 1

1.2. 研究背景 1

1.3. 国内外研究现状 2

1.3.1. 国内研究现状： 2

1.3.2. 国外研究现状： 2

2. 荷载试验内容原理及数据处理 3

2.1. 工程概况 3

2.2. 有限元建模 4

2.3. 检测的目的及内容 4

2.4. 荷载试验依据 5

2.5. 主要仪器设备 5

2.6. 静载试验 6

2.6.1. 荷载试验用车 6

2.6.2. 荷载与试验效率确定原则 6

2.6.3. 加载方式与原则 7

2.6.4. 加载位置与加载工况确定原则 7

2.6.5. 静力试验原则 7

2.6.6. 测试项目 8

2.6.7. 试验方案 8

2.7. 静载试验结果 15

2.7.1. 车辆加载分级 15

2.7.2. 荷载理论值 16

2.7.3. 应力分析 17

2.7.4. 挠度分析 19

2.8. 静载试验结果分析 21

2.9. 动载试验 21

2.10. 动载试验结果分析 23

3. 总结 24

4. 参考文献 25

绪论

研究目的及意义

桥梁作为公路与公路之间的交通枢纽,近年来广泛在山区高速公路中。随着我国经济的发展和科学的进步，在桥梁领域建设和发展也有了很大的突破，因而涌现出大批能够适应各种环境的各种桥梁的形态，这无疑为人们生活和交通带来了很大的便利。在各种桥梁形态中，应用最广泛连续刚构桥梁便得到了极大的发展。连续刚构桥是大跨径桥梁建设中常用的一种结构体系,在体系上属于连续梁桥，是一种古老的结构体系，其常用跨径在100~300米之间。刚构桥本身具备变形小，结构刚度好，行车平顺舒坦，伸缩缝少，养护简单，抗震能力较强等诸多优点。在施工时将墩身与梁体整体浇筑构成一个整体,故主梁与墩身形成了刚架结构,这样的构造方式一方面在主梁承载力方面会设计相对合理,另一方面这样的结构使得墩身在结构上发挥了巨大的潜能，形成了应用广泛的连续刚构桥体系。连续刚构桥的跨度大，能克服的复杂地形多，要使刚构桥在使用过程中的稳定性和固定性有所保障，就需要对刚构桥进行精密科学的桥梁荷载试验。连续刚构桥的梁和墩具有连续性的结构，在荷载时可以形成一个整体共同受力，这种特性也使其承载力指标远远高于一般桥梁。刚构桥荷载试验的主要目的就是考察桥梁应力和挠度的变化，这对连续刚构桥梁荷载试验结果进行研究对加强连续刚构桥的载荷能力有着十分重大的现实意义。

研究背景

伴随着我国桥梁事业的飞速发展，全国各地已经建成了大量的大跨径连续刚构桥梁，在新桥大量建造的同时，桥梁工程的质量成为了一个必须去认真对待的重大问题，然而随着桥梁的建成运营，发现该种桥梁在运营 5~10 年之后逐渐出现跨中下挠、梁体大量裂缝现象，国外一些大跨径连续刚构桥甚至出现垮塌现象。混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷、微裂缝的扩展而引起的。为了保证桥梁工程的质量，除了一些措施，如加强对勘测、设计和施工的质量之外，对竣工桥梁实行承载力检测也成为了最直接有效的方法。目前检测承载力使用的的主流方法是荷载试验，其包括了结构静力荷载试验和结构动力荷载试验。就目前而言，桥梁检测试验由静力荷载检测向动力荷载检测过渡。传统的检测技术主要是表观检测和静力检测，而这些有一定的局限性。随着科学技术的飞速发展，一些高技术检测手段也被应用到了桥梁检测之中。下面是近年来桥梁检测技术的研究热点：

1. 表观检测技术和桥梁状态指标关联方式。即如何从表观检测数据推断桥梁的运营状态。这方面中，信息科学和信号理论有十分广阔的应用前景。
2. 高效、高精度的测量仪器的开发与应用。在目前，检测过程中，面临的主要问题之一就是测量仪器精度的不足，不能很好地应用一些理论方法，因此需要开发者开发适用于桥梁检测的高精度仪器。
3. 分析与测试技术的集成。将基于有限元的数据分析技术和现场测试结合起来，使设计实验数据与现场测量数据得以合理的矫正和补充。
4. 高技术仪器、设备和技术的研制与开发。如目前国际上正在研制使用的桥梁面板检测的地址雷达，用于全桥测量的激光雷达。
5. 动态检测技术相比于静态检测技术优势明显。不过目前由于许多技术上的问题还没有完全攻克，但未来研究的方向依然在此。

国内外研究现状

国内研究现状：

我国于1964年建成的连续刚构实验桥―盐河桥，桥梁跨度为33米，，中跨用剪力铰连接，边跨为自由悬臂。1988年建成的广东洛溪大桥是第一座预应力混凝土连续刚构桥，主跨180米，双薄壁高约30米，中距7.8米，厚2.2米，梁在支点处高10米；1995年建成主跨245米湖北黄石桥；1997年建成的主跨270米的虎门大桥辅航道桥，三跨预应力混凝土连续刚构，为当时同类桥梁跨径的世界第一，其双薄壁箱形墩高35米，箱壁厚仅0.5米；重庆石板坡复线长江公路大桥，2006年建成，主跨长330米，108米的中跨内有钢结构箱梁，减少了桥梁的自重，是预应力混凝土和钢结构的混合桥梁，另外，此桥也是我国目前跨度最大的连续刚构桥梁，也是世界同类桥梁中的第一。在近几年还陆续建成了泸州长江二桥（主跨252米）；重庆黄花园大桥（主跨250米）；重庆高家花园大桥（主跨240米）；贵州六广河大桥（主跨240米）等桥梁。国内一系列连续刚构桥的建成，与国外著名的Gateway桥相比，无论是在设计准备、桥梁施工和节省材料上，亦或是在结构的受力性能上，都更胜一筹，这也充分显示了我国连续刚构桥的设计和施工水平的不断提高。10多年来，预应力混凝土刚构桥在全国范围内建成跨度大于120米的有74座，已建成的16座跨度超过240米的预应力混凝土连续刚构桥梁中，我国独占6座。不难看出我国在大跨径连续刚构桥的建造技术已经位于世界领先水平，俨然已是世界桥梁建筑大国。

国外研究现状：

连续刚构桥型最先是在国外诞生并发展起来的。1964年联邦德国的本道尔桥，主跨208米，其柔性墩宽2.8米；七十年代日本建成的滨名大桥，主跨240米；随着建筑材料和施工方法的进一步发展，主跨270米的阿松星桥于1979年在巴拉圭建成；1985年澳大利亚建成主跨260米的门道桥，墩高48.28米（从承台顶到梁底）；阿根廷塞塔鲍尔桥主跨140米，其双薄壁墩中距10米，厚度0.5米，支点梁高7米；1988年挪威建成了的Stolma桥（主跨301米）和拉夫特桥（Raftsundet）（主跨298米），更是大跨径连续刚构桥飞速发展的代表。

根据世界范围内已建成的连续刚构桥，参考其设计参数的取值经验，可以知晓国外通常设计的结构跨径比比值及其特点：

1. 连续刚构桥梁的跨径比值介于0.5~0.69之间，并且大部分集中在0.50~0.60之间。
2. 根据具体的桥梁案例统计分析得出经验公式为L=0.63D 4.7(m)，L指边跨跨径，D指中跨跨径。
3. 当连续刚构桥的跨径比选在0.54~0.55之间时，运用有限元软件进行结构受力分析时，发现过渡墩墩顶仍有足够大的正压力，不会出现负压力。而且当结构跨径比较大时可采用导梁法浇筑施工，方便可行，通常这样的安排出现一座三跨连续刚构桥常见。但是由于某些时候桥位地形、地址等外部因素对整体结构的影响，使得桥梁分跨布置并不能按照理想的方式来建筑，因此通常是复杂的跨度比之间的交叉与平等跨径布置。

荷载试验内容原理及数据处理

工程概况

汉江路大桥位于发展大道中段K2 729.9~K3 230.6处，跨越汉江路及汉江路。该桥为66 3X120 66连续刚构桥梁，桥全长492m。本桥上部结构为（66 3X120 66）m连续刚构连续箱梁，箱梁采用单箱单室截面，箱梁顶宽15.0米，底宽8.0米，每个悬浇“T”纵向对称划分为14个阶段，梁段数及梁段长从根部至跨中分别为2X3.0m、4X3.5m、5X4.0m、3X4.5m，阶段悬浇总长53.5m，中跨合拢段长均为2m，边跨现浇段长6.9m。主桥下构采用实体矩形墩。

桥梁主要设计技术标准：

桥梁设计基准期：100年

环境类别：I类

安全等级：一级

设计荷载：公路--I级

桥梁宽：2.5（人行道及栏杆） 0.5（防撞墙） 11.5（车行道） 0.5（防撞墙） 0.5（中缝） 0.5（防撞墙） 11.5（车行道） 0.5（防撞墙） 2.5（人行道及栏杆）

桥面净宽（单幅）：11.5米，单向三车道

荷载试验采用midascivil2019软件模拟分析计算

有限元建模

桥梁的模型结构是按照同实际结构保持一定的相似关系而复制的代表物，它具有原型结构的全部特征或部分特征。通过模型试验可得知和原型相似的工作情况，根据相似理论使模型上得到的试验结果，能推广应用到与之相似的原型结构上去。

在模型试验中，能比较容易的在模型结构上实现某些因素的改变，并研究其变化对结构工作的影响，这对于验证现有的计算理论和促进新理论的建立是十分有益的，因此在桥梁结构的研究性试验中，常常采用模型试验。

模型试验可作为某些重要的原型结构试验的辅助性试验，在原型试验之前通过模型试验取得必要的参考数据，以便使整个试验工作更顺利地进行。

本桥采用midas结构分析软件进行建模。Midas模型的实际结构构件用对象来体现。通过图形界面，首先“画出”对象的几何特征，然后“指定”荷载和属性到对象上去，完成实际构件模型。本桥可只建整桥的半幅模型，是midas中的平面问题。

Midas软件建模图形如下图 2‑1：

图 2‑1

建模完成后即可定义各种工况，运行后即可得到控制截面的内力及内力影响线。

检测的目的及内容

1. 检测目的

本次荷载试验的目的是检验桥梁的质量和工作性能是否能满足设计标准，基于这一目的，本次荷载试验力求达到如下目的：

（1）通过测定桥梁结构在试验荷载作用下控制截面的应变和挠度，并与理论计算值比较，检验结构控制截面应变与挠度值是否与设计要求相符。

（2）通过测定桥跨结构在试验动荷载作用下的动力响应，检验桥梁结构的整体动力性能。

（3）通过对试验观测数据和试验现象的综合分析，评定桥梁的实际工作状况及为交竣工验收提供依据。

1. 检测内容

（1）结构静力荷载试验；

（2）结构动力荷载试验。

荷载试验过程中，对加载车辆加载、仪器操作、传感器的埋设及其它相关工序（包括贴片、打磨、接线、检测车等）进行拍照。

荷载试验依据

1）《公路桥梁承载能力检测评定规程》人民交通出版社(JTG/T J21-2011)

2）《公路桥涵设计通用规范》人民交通出版社(JTG D60-1985)

3）《公路桥涵设计通用规范》人民交通出版社(JTG D60-2015)

4）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中交公路规划设计院(JTGD62-2004)

5）《公路工程质量检验评定标准》交通部公路科学研究所（JTG F80-2004）

6）《公路桥涵养护规范》陕西省公路局(JTG H11-2004)

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