MIDAS在桥梁检测荷载试验仿真中的应用
midasCivil在桥梁承载能力检算及荷载试验中的应用(以Civil_V2012为例)
目录1桥梁承载能力检算评定 (2)1.1检算总述 (2)1.2作用及抗力效应计算 (2)2桥梁荷载试验 (7)2.1静载试验 (7)2.1.1确定试验荷载 (7)2.1.2试验荷载理论计算 (10)2.1.3试验及数据分析 (12)2.1.4试验结果评定 (15)2.2动载试验 (16)2.2.1自振特性试验 (16)2.2.2行车动力响应试验 (18)2.2.2.1移动荷载时程分析 (18)2.2.2.2动力荷载效率 (29)2.2.3试验数据分析及结构动力性能评价 (29)参考文献 (30)结合公路桥梁承载能力检测评定规程，应进行桥梁承载能力检算评定，判断荷载作用检算结果是否满足要求。
另外如果作用效应与抗力效应的比值在1.0——1.2之间时，尚需根据规范规定进行荷载试验评定承载能力。
下面将对midas Civil在桥梁承载能力检算评定及荷载试验中的应用详细叙述。
1桥梁承载能力检算评定1.1检算总述进行桥梁承载能力检测评定时需要进行（1）桥梁缺损状况检查评定（2）桥梁材质与状态参数检测评定（3）桥梁承载能力检算评定。
通过（1）、（2）及实际运营荷载状况调查，确定分项检算系数，根据得到的分项检算系数，对桥梁承载能力极限状态的抗力及正常使用极限状态的容许值进行修正，然后将计算作用效应值与修正抗力或容许值作对比，判断检算结果是否满足要求。
一般来说承载能力检算主要包括抗弯、正斜截面抗剪承载力检算、裂缝宽度检算、挠度检算、稳定性验算等。
1.2作用及抗力效应计算为得到检测桥梁在荷载作用下的计算效应值，可以通过midas Civil进行计算分析得到。
对于预应力混凝土及钢筋混凝土等配筋混凝土桥梁，为得到结构抗力效应值，可以结合PSC设计、RC设计验算得到相应抗力值。
前处理当中需要考虑自重、二期及其他恒载、预应力荷载、成桥时候的温度作用（整体升降温+梯度升降温）、移动荷载、支座沉降（根据实测得到的变位定义）等荷载作用；定义施工阶段分析，可设置包括一次成桥及服役时间长度的收缩徐变两个阶段。
midasCivil在桥梁承载能力检算与荷载试验中应用(以Civil_V2012为例)
目录1桥梁承载能力检算评定 (2)1.1检算总述 (2)1.2作用及抗力效应计算 (2)2桥梁荷载试验 (7)2.1静载试验 (7)2.1.1确定试验荷载 (7)2.1.2试验荷载理论计算 (10)2.1.3试验及数据分析 (12)2.1.4试验结果评定 (15)2.2动载试验 (16)2.2.1自振特性试验 (16)2.2.2行车动力响应试验 (18)2.2.2.1移动荷载时程分析 (18)2.2.2.2动力荷载效率 (29)2.2.3试验数据分析及结构动力性能评价 (29)参考文献 (30)结合公路桥梁承载能力检测评定规程，应进行桥梁承载能力检算评定，判断荷载作用检算结果是否满足要求。
另外如果作用效应与抗力效应的比值在1.0——1.2之间时，尚需根据规范规定进行荷载试验评定承载能力。
下面将对midas Civil在桥梁承载能力检算评定及荷载试验中的应用详细叙述。
1桥梁承载能力检算评定1.1检算总述进行桥梁承载能力检测评定时需要进行（1）桥梁缺损状况检查评定（2）桥梁材质与状态参数检测评定（3）桥梁承载能力检算评定。
通过（1）、（2）及实际运营荷载状况调查，确定分项检算系数，根据得到的分项检算系数，对桥梁承载能力极限状态的抗力及正常使用极限状态的容许值进行修正，然后将计算作用效应值与修正抗力或容许值作对比，判断检算结果是否满足要求。
一般来说承载能力检算主要包括抗弯、正斜截面抗剪承载力检算、裂缝宽度检算、挠度检算、稳定性验算等。
1.2作用及抗力效应计算为得到检测桥梁在荷载作用下的计算效应值，可以通过midas Civil进行计算分析得到。
对于预应力混凝土及钢筋混凝土等配筋混凝土桥梁，为得到结构抗力效应值，可以结合PSC设计、RC设计验算得到相应抗力值。
前处理当中需要考虑自重、二期及其他恒载、预应力荷载、成桥时候的温度作用（整体升降温+梯度升降温）、移动荷载、支座沉降（根据实测得到的变位定义）等荷载作用；定义施工阶段分析，可设置包括一次成桥及服役时间长度的收缩徐变两个阶段。
midas civil 桥梁荷载试验实例精析
midas civil 桥梁荷载试验实例精析MIDAS CIVIL桥梁荷载试验实例精析在桥梁工程设计中，桥梁荷载试验是非常重要的一项工作。
荷载试验可以验证和评估设计方案的可行性，并确定结构在实际使用中的性能。
本文将对MIDAS CIVIL软件在桥梁荷载试验中的应用进行实例精析。
一、引言桥梁是连接两个地理位置不同的地方的重要交通设施，荷载试验是评价桥梁结构性能的有效方法之一。
MIDAS CIVIL是一款广泛应用于桥梁工程领域的计算机辅助设计和分析软件，它提供了一系列功能强大的工具，用于模拟桥梁在荷载作用下的响应。
二、荷载试验实例假设某市计划修建一座跨径为50米的混凝土板梁桥，设计荷载是桥梁结构设计的基础，可以通过MIDAS CIVIL软件进行荷载试验模拟。
1. 建立模型在MIDAS CIVIL软件中，首先需要建立桥梁的三维结构模型。
通过软件提供的图形界面，可以方便地绘制出桥梁的几何形状，包括主梁、横梁和支座等关键部位。
2. 施加荷载模型建立完成后，需要选择适当的荷载条件进行模拟。
MIDAS CIVIL软件提供了各类标准荷载，如活载、恒载、温度变化荷载等。
在该实例中，我们选择活载和温度变化荷载作为试验条件。
3. 分析模拟MIDAS CIVIL具备强大的有限元分析能力，可以对桥梁模型进行静力、动力和稳定性分析。
通过模拟施加的荷载作用下，桥梁的应力、位移、挠度等重要参数进行计算和分析。
4. 结果评估模拟分析完成后，MIDAS CIVIL软件可以输出桥梁在不同荷载下的响应结果。
通过对比分析桥梁的设计指标和实际响应参数，可以评估桥梁的结构性能，验证设计方案的合理性。
三、实例分析结果通过MIDAS CIVIL软件进行荷载试验模拟，可以得到桥梁在不同荷载条件下的响应结果。
在该实例中，我们针对活载和温度变化荷载进行了分析。
1. 活载荷载通过荷载试验模拟，得到桥梁在活载荷载作用下的应力分布、位移和挠度等参数。
这些参数可以帮助工程师评估桥梁的承载能力，从而判断设计方案的合理性和安全性。
MIDAS在桥梁检测荷载试验仿真中的应用
MIDAS在桥梁检测荷载试验仿真中的应用蓝宝1,花尉攀2,汲生伟2(11荣盛建设工程有限公司,河北廊坊065001;21兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州730050)=摘要>桥梁结构静载和动载试验,可以检验桥梁的整体受力性能,评价桥梁结构的实际承载能力,是各类桥梁检测评定工作的重要手段。
本文利用Midas程序,建立了金昌某钢筋混凝土板桥有限元分析模型,模拟分析了该桥的静力特性、动力特性,将模拟结果与实测结果进行了对比分析。
对比结果表明:用有限元模拟混凝土板桥的实际工作情况得出的参考数据在对桥梁实际使用过程中进行健康检测和维护中所使用是可行的,从而为桥梁的安全评定提供依据。
=关键词>钢筋混凝土板桥;静载试验;动载试验;有限元方法=中图分类号>TU317=文献标识码>A=文章编号>1001-6864(2009)05-0055-003APPLICATION OF MIDAS IN THE BRIDGE TESTING W ITH LOAD TESTSIMULATIONLAN Bao1,HUA We-i pan2,JI Sheng-wei2(1.Rongsheng Engineering Construction Limited Company,Hebei Langfang065001,C hina;2.School of Civil Engineering,Lanzhou University of Technology,Lanzhou730050,China)Abstract:Static load and dynamic load test of bridge structure can test the inte gral force properties of bridge structure,evaluate the actual carrying capacity of structure of the bridge,and is an important mean of bridge testing facilities assessment.Through a reinforced c oncrete girder bridge in Jinchang,the finite element software Midas is used to analyses detailed and discusses the static and dyna mic characteristics of the bridge.By comparing the measured results with the simulated results,a conclusion can be drawn that the actual work situation of reinforced concrete girder bridge is simulated b3the finite element software,some reference data are obtained,whic h can be the reference data of bridge test and maintcnancc in the actual work process is fea-sible.Key words:reinforced concrete girder bridge;static load;dyna mic load;finite element method桥梁荷载试验分为静荷载试验和动荷载试验。
midasCivil在桥梁承载能力检算和荷载试验中的应用(以Civil_V2012为例)
目录1桥梁承载能力检算评定 (2)1.1检算总述 (2)1.2作用及抗力效应计算 (2)2桥梁荷载试验 (7)2.1静载试验 (7)2.1.1确定试验荷载 (7)2.1.2试验荷载理论计算 (10)2.1.3试验及数据分析 (13)2.1.4试验结果评定 (16)2.2动载试验 (17)2.2.1自振特性试验 (17)2.2.2行车动力响应试验 (19)2.2.2.1移动荷载时程分析 (19)2.2.2.2动力荷载效率 (32)2.2.3试验数据分析及结构动力性能评价 (33)参考文献 (34)结合公路桥梁承载能力检测评定规程，应进行桥梁承载能力检算评定，判断荷载作用检算结果是否满足要求。
另外如果作用效应与抗力效应的比值在1.0——1.2之间时，尚需根据规范规定进行荷载试验评定承载能力。
下面将对midas Civil在桥梁承载能力检算评定及荷载试验中的应用详细叙述。
1桥梁承载能力检算评定1.1检算总述进行桥梁承载能力检测评定时需要进行（1）桥梁缺损状况检查评定（2）桥梁材质与状态参数检测评定（3）桥梁承载能力检算评定。
通过（1）、（2）及实际运营荷载状况调查，确定分项检算系数，根据得到的分项检算系数，对桥梁承载能力极限状态的抗力及正常使用极限状态的容许值进行修正，然后将计算作用效应值与修正抗力或容许值作对比，判断检算结果是否满足要求。
一般来说承载能力检算主要包括抗弯、正斜截面抗剪承载力检算、裂缝宽度检算、挠度检算、稳定性验算等。
1.2作用及抗力效应计算为得到检测桥梁在荷载作用下的计算效应值，可以通过midas Civil进行计算分析得到。
对于预应力混凝土及钢筋混凝土等配筋混凝土桥梁，为得到结构抗力效应值，可以结合PSC设计、RC设计验算得到相应抗力值。
前处理当中需要考虑自重、二期及其他恒载、预应力荷载、成桥时候的温度作用（整体升降温+梯度升降温）、移动荷载、支座沉降（根据实测得到的变位定义）等荷载作用；定义施工阶段分析，可设置包括一次成桥及服役时间长度的收缩徐变两个阶段。
基于MIDAS的桥梁荷载试验方案设计系统-使用说明书
基于MIDAS的桥梁荷载试验方案设计系统使用说明书1.软件功能本系统基于MIDAS/Civil软件（已测试6.71与2010版本）中桥梁控制截面影响线文件，自动进行荷载试验方案的设计并完成相关绘图工作，主要功能如下：（1）根据MIDAS/Civil（已测试6.71与2010版本）软件中生成的各荷载试验工况影响线文件，以及用户对加载效率的要求，根据试验车辆等输入数据，自动计算各工况满足加载效率时的车辆加载方案。
（2）计算所有车辆加载方案对所有工况的加载效率，防止某加载方案对其他工况加载效率过大，并当某加载方案对多个工况均满足加载效率时，即可实现试验工况的合并，减少现场试验工作量。
（3）对所有工况的车辆加载方案中任何车辆均可进行参数的修改、车辆删除或车辆增加，自动重新计算相应的加载效率。
（4）可在本系统中及Auto CAD（已测试2006及2008版）软件中，生成相关的荷载试验方案设计示意图。
2.使用要求装有Windows Xp/Vista/7等操作系统的计算机；计算机中装有AUTO CAD软件（已测试2006及2008版，用于车辆加载方案示意图的自动生成）；部分杀毒软件有可能误报为木马，请添加信任后运行；3.使用说明以下通过一算例说明程序的使用方法：（1）在Midas中将各荷载试验工况对应截面效应的影响线导出到本软件运行目录的“影响线文件”文件夹内，分别以各工况名称命名，文件类型为txt，Midas中导出前的单位建议使用“kN，cm”（此处单位即为计算及绘图时所使用的单位，由于MIDAS影响线文件保留小数点后6位，kN，m的单位设置有可能产生挠度影响线数值过小而导致精度难以满足），如图1～图2所示。
图1 MIDAS影响线导出图2 MIDAS影响线导出（2）运行本软件，在“设计荷载效应及加载效率范围输入”、“试验车辆信息输入”中分别填入相关数据，如图3～图4所示。
图3 “设计荷载效应及加载效率范围输入”窗口界面图4 “试验车辆信息输入”窗口界面补充说明：“各工况设计荷载效应”根据实桥设计荷载等级等参数由Midas软件计算，单位与导出影响线时使用的单位应一致。
荷载试验在midas中的运用 检测单位软件功能侧重点
针对检测单位软件功能侧重点1、移动荷载追踪（涉及移动荷载追踪并转化为静力荷载及mct导入荷载文件功能）2、任意位置加载（涉及偏心梁单元荷载、平面荷载）3、确定破坏荷载大小（涉及未知荷载系数法功能）下面分述如下1、建立全桥模型，加载移动荷载，判断最不利加载位置及加载大小——以变形控制为例，建立全桥模型并加载移动后，查看移动荷载作用下结构的变形，分别查看MVmax和MVmin，通常以MVmin为控制荷载，即以桥梁的下挠作为变形的控制内容。
查得在MVmin下变形最大的点，如下图所示——图1 MVmin下结构变形图查得10号节点为下挠最大点后，执行结果〉移动荷载追踪器〉位移，在追踪节点处输入10号节点，然后选择移动荷载MVmin，追踪该点发生最大下挠时的荷载布置形式，并通过“生成最大/最小荷载文件”功能生成荷载文本文件，如下图所示——图2 移动荷载追踪位移对话框结果图3 10号节点发生最大下挠时移动荷载布置形式注意：如果在分析〉移动荷载分析控制中定义了冲击系数的计算方法，那么追踪得到的移动荷载是考虑冲击作用后的等效静力荷载。
从移动荷载追踪转换得到的静力荷载可以在“工具〉MCT 命令窗口”中导入并运行，即可将追踪得到的静力荷载加载到结构上。
2、如果加载位置是已知的，检测用荷载可以用静力荷载来模拟，荷载加载方式可选择节点荷载，梁单元荷载来模拟。
通常可通过梁单元荷载来模拟，梁单元荷载不仅可以模拟作用在单元节点上的荷载，还可以模拟作用在单元上的中心荷载以及作用在单元外的偏心荷载。
如下图所示——通过此功能将移动荷载布置形式转化为静力荷载形式，生成静力荷载mct 文件图4 节点荷载加载图5 梁中心线加载图6 偏心梁单元荷载3、根据加载荷载判断破坏荷载（未知荷载系数使用方法）——通常检测时加载可能是较小的荷载，需要判断在加载到多大程度时结构可能发生破坏，以跨中变形为控制，在加载节点荷载时，在试验荷载和结构自重作用下，跨中发生下挠2.2cm ，变形控制值为下挠10cm ，因此需要判断试验荷载的最大加载荷载，此时不需要试算，直接通过未知荷载系数功能即可求得破坏时的加载荷载，操作如下图所示——图7 步骤一：在一般中定义荷载组合图8 结果〉未知荷载系数中定义未知荷载系数求解详细内容图9 以试验荷载为未知系数求解未知荷载系数求得的未知荷载系数可以导出未知系数的影响矩阵，方便于用户手动调整加载大小。
MidasCivil在确定桥梁静载试验布载中的研究
进入移动荷载追踪器查得 ＞ 位移，在追踪的节点处输入 ４４５ 号 节点，追踪该点发生最大下挠时的布置形式，如图 ６ 所示。
通过“生成最大 ／ 最小荷载文件”功能生成 ＭＣＴ 文件，在建模
看移动荷载作用下的结构变形，分别查看 ＭＶｍａｘ 与 ＭＶｍｉｎ，一般通 过 Ｍｉｄａｓ Ｃｉｖｉｌ 中 ＭＶｍｉｎ（竖向荷载最大）为控制荷载，桥梁的下挠 作为变形控制内容。得到 ４５５ 号节点在 ＭＶｍｉｎ 荷载作用下变形最
参考文献 [1]邱顺东.桥梁工程软件 Midas Civil 常见问题解答[M].北京:人民交 通出版社,2009,8. [2]张俊平.桥梁检测[M]北京:人民交通出版社,2002,10. [3]何玉姗,章关永.公路工程试验检测人员考试用书-桥梁[M].北京: 人民交通出版社,2010,6. [4]金永妙,胡成.某大跨度连续梁桥荷载试验布载方法研究[J].工程 与建设,2010. [5]JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范[S]. [6]JTJ001-97 公路工程技术标准[S]. [7]邱顺冬.桥梁工程软件 Midas Civil 应用工程实例[M].北京:人民交 通出版社,2009,8.
路工程技术标准》（ＪＴＪ００１－９７）第 ７．０．１ 条［６］，可以得到汽车 －２０ 级标
准车辆加载布置图如图 ３ 所示。
根据文献［３］连续梁桥的主要测试控制截面为：主跨与边跨的跨
中挠度，主跨跨中、边跨弯矩最大和支点断面应力。根据桥梁的类型
和受力情况进行试验。试验荷载的布置，主要根据桥梁的静力加载
效率，在影响线上纵向布置加载车辆（按规范要求的标准车辆进行
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工程科技
Midas Civil 在确定桥梁静载试验布载中的研究
宋建平 １ 邓志方 ２
MIDAS仿真技术在桥梁工程虚拟实验教学中的应用
MIDAS仿真技术在桥梁工程虚拟实验教学中的应用徐勋倩;冯旭阳;项宏亮;汤天培【摘要】Aiming at the problem that it is difficult to carry out large-scale engineering experiments in the existing teaching of bridge engineering experiments,the virtual experiment of bridge engineering is designed by introducing the MIDAS simulation ing MIDAS software,it can be simulated including the bridge structure mechanical behavior,the deformation characteristic,the safety and stability of the whole and the local.Then,the visualization and easy operation of large-scale complex engineering structures are realized. Taking the bridge engineering construction process safety monitoring as an example,the MIDAS numerical simulation technology can be complemented with the real experimental environment and the experimental operation.It is convenient for students to carry out the training of software application and innovation ability.%针对“桥梁工程”课程实验教学难以进行大型工程实验的问题,引入 MIDAS 仿真技术,设计了“桥梁工程”虚拟仿真实验。
midas_FEA在桥梁工程中的应用
Midas FEA在桥梁工程中的应用资料制作日期：2008.10.13对应软件版本：FEA 1.0 随着桥梁工程技术的发展，对于有限元分析得要求也越来越高端，诸如：遇到“宽桥、异型桥、锚固端等复杂结构的受力状态”、“桥有裂缝了还能不能用，若要加固需要怎样加固？”等问题的时候，现有的三维杆系有限元软件远远不能达到计算需求。
midas FEA是“目前唯一全部中文化的土木专用非线性及细部分析软件”，它的几何建模和网格划分技术采用了在土木领域中已经被广泛应用的前后处理软件midas FX+的核心技术，同时融入了MID AS强大的线性、非线性分析内核，并与荷兰TNO DIANA公司进行了技术合作，是一款专门适用于土木领域的高端非线性分析和细部分析软件。
下面针对midas FEA在桥梁工程中的应用进行说明，并通过预应力钢筋混凝土箱梁桥例题详细介绍midas FEA预应力钢筋混凝土裂缝模拟：1. Midas FEA在桥梁工程中的应用(1)详细分析锚固区域的设计弯桥的翘曲应力验算受力复杂区域验算多支座反力的准确计算横向分析全桥仿真（2）特征值分析(自振周期、线性屈曲)局部失稳详细的扭转模态（3）时程分析(反应谱分析、时程分析)整体式桥梁抗震时的整体联动效果（4）材料非线性/几何非线性分析（5）界面单元计算钢混叠合梁的剪力钉数量模拟混凝土的离散裂缝(弯曲裂缝)、膨胀裂缝（剪切裂缝计算钢筋和混凝土之间的粘结滑移计算钢板加固方案中钢板与混凝土的粘接特性模拟混凝土与混凝土之间冷缝（6）钢筋单元桁架＋混凝土单元：完全耦合无相对位移桁架+界面+混凝土单元：完全耦合有相对位移钢筋单元+母单元（嵌入式钢筋）：不必耦合由实体节点应变映射到钢筋单元节点上，可考虑摩擦损失、钢筋回缩损失、弹性变形损失、收缩和徐变损失。
嵌入式钢筋（7）裂缝模型钢筋混凝土结构的裂缝分析(极限承载力计算)结构的详细分析钢束锚固区在使用状态下的安全性验算模拟螺旋筋和箍筋的约束作用下或钢管等约束作用下混凝土强度的提高（8）接触分析钢梁的螺栓、铆钉连接拱桥吊杆与销拴的接触主缆与鞍座的接触（9）疲劳分析钢桥的疲劳分析（10）热传递分析(火灾分析等)浇注式沥青铺装（11）水化热分析高温沥青浇注分析地铁火灾分析大体积混凝土裂缝分析（12）CFD分析桥梁断面快速优化计算三分力系数桥梁抗风稳定性生命周期损伤度2. Midas FEA 钢筋混凝土结构裂缝例题Midas FEA 作为一种非线性及细部分析软件，能够准确方便的模拟桥梁工程中经常发生一种力学现象——混凝土开裂。
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MIDAS在桥梁检测荷载试验仿真中的应用蓝 宝1, 花尉攀2, 汲生伟2(1 荣盛建设工程有限公司, 河北 廊坊 065001; 2 兰州理工大学土木工程学院, 甘肃 兰州 730050)摘 要 桥梁结构静载和动载试验,可以检验桥梁的整体受力性能,评价桥梁结构的实际承载能力,是各类桥梁检测评定工作的重要手段。
本文利用Midas程序,建立了金昌某钢筋混凝土板桥有限元分析模型,模拟分析了该桥的静力特性、动力特性,将模拟结果与实测结果进行了对比分析。
对比结果表明:用有限元模拟混凝土板桥的实际工作情况得出的参考数据在对桥梁实际使用过程中进行健康检测和维护中所使用是可行的,从而为桥梁的安全评定提供依据。
关键词 钢筋混凝土板桥;静载试验;动载试验;有限元方法中图分类号 TU317 文献标识码 A 文章编号 1001-6864(2009)05-0055-003APPLICATION OF MIDAS IN THE BRIDGE TESTING W ITH LOAD TESTSIMULATIONLAN Bao1, HUA Wei pan2, JI Sheng wei2(1.Rongsheng Engineering Construction Limited Company,Hebei Langfang065001,C hina;2.School of Civil Engineering,Lanzhou University of Technology,Lanzhou730050,China)Abstract:Static load and dynamic load test of bridge structure can test the inte gral force properties of bridge structure,evaluate the actual carrying capacity of structure of the bridge,and is an important mean of bridge testing facilities assessment.Through a reinforced c oncrete girder bridge in Jinchang,the finite element software Midas is used to analyses detailed and discusses the static and dyna mic characteristics of the bridge.By comparing the measured results with the simulated results,a conclusion can be drawn that the actual work situation of reinforced concrete girder bridge is simulated b3the finite element software,some reference data are obtained,whic h can be the reference data of bridge test and maintcnancc in the actual work process is fea sible.Key words:reinforced concrete girder bridge;static load;dyna mic load;finite element method桥梁荷载试验分为静荷载试验和动荷载试验。
静荷载试验能反映桥梁结构的实际工作受力状态,动荷载试验则能反映出车辆荷载作用下桥梁结构动力特性[2]。
静载试验与动载试验对于全面分析和判断桥梁的实际工作状态同样是很重要的。
1 工程概况该板桥基本情况为:跨径6m;桥长8m;桥面净空为:7+2 0 5(安全带)。
上部结构为钢筋混凝土矩形板,横截面共设8片;设计荷载为汽车-20级,挂车-100。
2 有限元模型本桥采用有限元软件Midas,用梁格法建模。
桥面板采用梁单元模拟,横向划分为8片矩形板,纵向划分为1m网格,共计56个节点,120个单元。
3 计算过程及结果分析3 1 试验荷载及加载方法为了能够准确地分析桥梁的整体受力规律及其使用性能,采用 MIDAS-Civil分析程序 进行空间受力分析。
并在现场对简支混凝土矩形板桥进行了静力荷载试验,静力荷载试验车型见图1~图2,轴重见表1。
55蓝 宝等:MID AS在桥梁检测荷载试验仿真中的应用表1试验用车轴重和轴距用车编号P 1/t P 2/t 总重/t 3 745 0512 53 7 887 5723 3312 068 4032 52位移和内力控制截面的选取是根据结构的位移和内力影响线来选定的,按照最不利荷载位置进行布载、采集数据,本次静载试验针对L 2截面最不利情况加载,分为两种工况:工况一:按L 2截面最大应变进行加载(单车情况, 、 、 号车分别加载,见图3);工况二:按L 2截面最大应变进行加载(多车情况, + 、 + 进行组合,见图4)。
3 1 1 静载试验数据分析(1) 试验资料的修正。
测值修正。
根据各类仪表的标定结果进行测试数据的修正,如考虑机械式仪表校正系数、电测仪表的率定系数与灵敏系数,以及观测电阻应变所用导线的电阻影响等等。
当这类因素对测值的影响小于1%时可不予修正。
温度影响修正。
温度对测试的影响比较复杂。
结构构件各部位不同的温度变化、结构的受力特性、测试仪表或元件的温度变化、电测元件的温度敏感性与自补性等等均对测试精度造成一定的影响。
可按下式进行温度修正计算:S =S -K T T式中,S 为温度修正后的测点加载测值变化;S 为温度修正前的测点加载测值变化; T 为相应于S 观测时间段内的温度变化( );K T 为空载时温度上升1 时测点测值变化量,即:K T = S / T 1式中, S 为空载时某一时间区段内测点值变化量; T 1为相应于 S 同一时间区段内温度变化量。
(2) 测点变位与应变的计算。
根据量测数据做下列计算:总变位(或总应变):S t =S l -S i弹性变位(弹性应变):S e =S l -S u残余变位(残余应变):S p =S t -S e =S u -S i式中,S i 为加载前测值;S l 为加载达到稳定时测值;S u为卸载后达到稳定时测值。
引入相对残余变位(或应变)的概念,可以描述结构整体或局部进入塑性工作状态的程度。
相对残余变位(或应变)按下式计算:S p =S p /S t 100%式中,S p 、S t意义同前。
(3) 应力计算。
根据量测到的测点应变,当结构处于线弹性工作状态时可以利用虎克定律计算测点的应力[7]。
3 1 2 实测单车跨中应变分析单车加载为中线加载情况,从图5~图7可知,车辆加载范围内3#、4#、5#三块板应变较大,并逐渐衰减,参与受力的板块有4片。
6#、7#、8#板块应变值较小,并出现负值,56低 温 建 筑 技 术2009年第5期(总第131期)表明6#~8#板不参与纵向受力,共同受力状况较差。
其原因为桥梁桥面板连接、板接缝联结不可靠等引起。
从图8可知,三种类型车辆分别加载应变对比呈比例增长,说明受力板块均处于弹性状态,单片板受力良好。
3 1 3 多车跨中应变分析多车情况加载为上下行车道共同加载,车辆加载范围应变值较大,中间板块6#板应变迅速降低,应变突变显著(见图10),共同受力状况差,其原因与单车加载情况相同。
两种多车加载情况应变对比呈比例增长,说明受力板块均处于弹性状态,单片板受力状况良好。
3 14 理论应变与实测应变对比分析单车加载为中线加载情况,从图5~图7理论应变曲线可知,车辆加载范围内3#、4#、5#三块板应变较大,三种类型车辆分别加载应变对比呈比例增长,说明受力板块均处于弹性状态,单片板受力良好,与实测值所得的各板的受力相吻合。
多车情况加载为上下行车道共同加载,车辆加载范围应变值较大,中间板块6#应变迅速降低,应变突变显著(图9),共同受力状况差。
两种多车加载情况应变对比呈比例增长,说明受力板块均处于弹性工作状态,单片板受力状况良好,与实测值所得的各板的受力相吻合。
将理论与实测结果进行对比结果来看,用有限元法模拟混凝土板桥的实际工作情况与实测值在车辆加载范围内3#、4#、5#三块板应变基本上相吻合。
1#、2#、6#、7#、8#板上理论值和实测值有差距,其原因为桥梁桥面板连接、板接缝联结不可靠等引起。
3 2 动力性能分析3 2 1 理论分析根据(J TG D60-2004) 公路桥涵设计通用规范 经验公式对简支梁(板)桥基频理论计算值进行估算。
简支梁(板)桥理论频率计算公式为:f1=2l2EI cm c, m c=G/g式中,l为结构的计算跨径(m);E为结构材料的弹性模量(N/m2);I为结构跨中截面的截面惯性矩(m4);mc为结构跨中处的单位长度质量(kg m),当换算为重力计算时,其单位应为(Ns2/m2);G为结构跨中处每延米结构重力(N/m);g 为重力加速度,g=9 81(m/s2)。
根据以上经验公式分别计算各参数得:f1=10 05Hz。
3 2 2 理论计算分析利用MIDAS桥梁分析软件,建立有限元模型,进行特征值计算,该简支矩形板桥的前三阶频率为:第一阶频率为:f1 =9 12Hz;第二阶频率为:f2=36 2Hz;第三阶频率为:f3= 80 6Hz。
3 2 3 实测动载数据分析动载试验采用2号车,利用高速静态应变测试系统采集跑车状态下桥梁结构的动力响应。
根据桥梁相应部位动应变测试结果,采用随机波傅立叶变换分析方法,得到该桥的幅频曲线或功频曲线,可以获得该桥的固有频率,固有频率最小值为第一固有(自振)频率[8],用跑车法对余震进行观测结果与随机波分析完全吻合。
该桥的自振频率见表2。
表2 简支矩形板桥实测基频序号激振方式测点号部 位实测工程频率/Hz自振频率/rad s-1 110km h跑车S64#板跨中截面6 6741 9 215km h跑车S64#板跨中截面5 3333 5S85#板跨中截面7 7048 4加权平均值6 5741 3该钢筋混凝土简支矩形板桥的实测基频范围为:f1=5 33~7 70Hz,平均值为:f1=6 57Hz。
4 结语(1) 车辆荷载加载后,参与受力板块仅局限于加载范围,其它板块受力较小或者不参与受力,应变分布不均匀,共同受力能力差,横向分布能力差。
从参与受力板块来看,截面应变值能快速达到稳定,持荷时,应变变化小,卸载时,应变能够回到零值;同一工况车辆荷载不同级别加载时,板截面应力呈弹性线形增长。