1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的、意义

近年来，随着我国经济高速发展，基础设施建设大步向前，工业化进程不断加快，桥梁已经成为举足轻重的交通设施。据介绍，截至去年年底，全国共有公路桥梁80.53万座。目前在世界上已建成的主跨跨径最大的前10座斜拉桥、悬索桥、拱桥和梁式桥中，我国分别占有7座、6座、6座和5座。其中混凝土桥梁占全部桥梁的多半数。

经济发展的同时，也有一些问题产生。其一，按规范规定，在桥梁设计过程中均是以车辆满载为设计标准，但现实情况下，很多车辆均是处于超载状态，这就使得实际荷载大于设计荷载。其二，以运输大型设备为主的特重车辆在公路桥梁运输过程中大量涌现。特重荷载一般是由运输大型工业设备的车辆荷载组成，其具有车货总重大、轴荷大、车组尺寸大等特点，这些特重车辆在运输过程中常常需要从公路桥梁上通行。我国公路桥梁均是按车道荷载和车辆荷载进行控制设计，规范规定的车辆荷载和实际通行的特重车辆荷载在外形和轴重分配上都有较大的差异，这就出现了使用荷载超过设计车辆荷载的情形。

由于超载运输导致桥梁垮塌的事故屡见不鲜。据不完全统计，在近几年由于超载而导致的事故有10余起。2012年8月24日，哈尔滨阳明滩大桥引桥在4辆核载总量为102.135吨，实载总量为395.4吨，总超载为293.265吨，车货总重485.185吨的货车严重超载下发生垮塌。在国外同样也有许多桥梁由千重型车辆荷载通行而造成安全事故。 2007 年，华盛顿的哈普(harp)路桥由千82t的重型挖掘机行驶而垮塌；2007年，尼泊尔一座悬索桥由于车辆超载导致桥梁垮塌。车辆通行荷载超过桥梁实际承载能力而导致的安全事故经常会有发生，其经济损失和人员伤亡都是非常惨重的。

2. 研究的基本内容与方案

2.1本次课题主要研究特重荷载作用下的混泥土桥梁安全性评价。目前国内使用较为普遍的几种桥梁安全评价方法为：外观调查法、荷载试验法、专家经验评定法、可靠度理论法、层次分析法、模糊综合法、模糊神经网络法等。

本次课题采用荷载试验法中的静载试验法，即采用等于或稍大于特重车辆荷载的静力荷载来模拟特重荷载对桥梁的作用，测得试验实测值后，与有限元数值求得的理论内力和位移以及相应规范容许值进行对比然后做出合理的分析，进而评定桥梁在特重车辆通行情况下桥梁的承载能力是否满足要求。

一般情况下， 桥梁静载试验可分为三部分，第一部分是试验准备，第二部分为试验加载和观测，第三部分为试验结果分析。

1.试验准备阶段

此阶段主要包括以下几方面：

(1)收集与试验桥梁相关的设计图纸等其他与工程相关联的资料；

(2)由专业人员进行桥梁的外观检查， 检查其关键部位的损伤情况，检查是否存在肉眼可见的裂缝等；

(3)利用有限元数值分析软件计算桥梁结构在设计荷载和试验拟加荷载作用下的理论内力和位移值；

(4)确定控制截面和控制测点，制定合理的加载方案，选择测量方法和相应的测量仪器仪表；

(5)将测试元件安放到位，此外安装调试好测试阶段将会用到的测量仪器仪表等

2.试验加载与观测阶段

此阶段是整个试验中最重要的部分，结构的受力特性可由试验加载过程中实际测得的指标值来反映，因此这些性能指标值的观察和记录在加载过程中显得尤为重要。此外，试验时往往采用分级加载的加载方案来保障工作人员及结构的安全。即将整个加载过程分成几个由小到大的加载工况，逐步进行加载；每级加载结束后，对桥梁各控制截面的位移、挠度、应变等进行相应的观测。在试验进行的同时，还应该及时对比有限元模型计算得到的理论值，确保结构响应值处于正常使用状态的范围内。若试验过程中各项参数显示正常，则可进行接下来的试验加载。

3.试验结果分析阶段

此阶段是对荷载试验进行总结得到相应结论的重要环节，通过现场加载试验中测得的结构响应值，包括将每一荷载工况下的实测数据同对应工况下的数值模拟结果进行比较、计算校验系数并与对应规范容许值做比较等，最终得出特重荷载车辆作过桥时科学合理的安全状况评价结果。

2.2 目前较为常用的是利用沙袋、水箱等重物模拟设计标准车辆或使用荷载，将其堆放在模拟使用荷载的支架上。重物加载可直观的模拟使用荷载，其缺点在于在试验过程中加载的周期一般会比较长，交通会在很长段时间内将受到影响。特重车辆由于其自重的特殊性，难以用试验车辆进行模拟，因此可以采用重物加载的方式。

2.3 所选取的控制截面应能较清楚的反映桥梁的整体受力状态，可根据桥梁结构在最不利受力状态时的受力分析来确定，控制截面通常根据桥梁的结构形式和受力特点来确定，一般为跨中和支座，附加控制截面往往取在桥垮的L/4截面处。当桥型比较复杂时可通过有限元数值分析的理论计算结果来确定其控制截面。

以混凝土拱桥为例，拱桥桥型的控制截面可按下表所示的主要加载测试项目参考选择。

拱桥主要加载测试项目
桥型	内力或位移控制截面
拱桥	主要	拱顶截面最大正弯矩和挠度、拱脚截面最大负弯矩
刚架拱上弦杆跨中正弯矩
附加	拱脚最大水平推力
L/4截面最大正、负弯矩及其最大正、负挠度绝对值之和
刚架拱斜腿根部截面最大负弯矩

3. 研究计划与安排

内容	所需时间
国内外文献、资料的查询及学习	3周
桥梁图纸的学习	1.5周
ABAQUS软件学习	2.5周
建模进行有限元分析	4周
结果分析1	2周
论文整理及定稿	1周

4. 参考文献（12篇以上）

[1]刘雯. 近期桥梁安全事故深度调查与分析［硕士学位论文］．长沙：中南大学，2014.