桥梁结构仿真分析技术研究

郑凯锋*　陈　宁**　张晓翘***

摘　要　总结了常规大跨斜拉桥结构计算中3个层次的计算方法、斜拉索非线性处理问题;分析桥梁常规结构计算中存在的点连接、全桥构件、局部构造、局部模型、二次效应和分步计算等问题;指出全桥结构仿真分析使用全桥空间结构模型、模型边界真实性和模型加载真实性等特征,因此其分析结果更充分、直接、精确、实用;最后通过钢板梁桥和斜拉桥的全桥仿真分析说明其特征和实用价值。

关键词　桥梁工程　仿真　钢板梁桥　斜拉桥　结构分析分类号　U 441.5

*教授,610031,成都　西南交通大学

&***研究生,610031,成都　西南交通大学

1　从大跨斜拉桥计算看桥梁结构计算的技术发展桥梁结构分析经历了从平面计算到空间计算、从线

性计算到非线性计算、从静力计算到动力计算、从铰连接杆计算到刚性或半刚性连接梁计算、从局部模型计算到全桥模型计算的过渡。近20年来,随着计算机技术的进步,桥梁结构计算取得了较大的发展。以大跨斜拉桥结构计算为例,目前国内外较完善的方法通常按照不同层次分别进行计算。

1.1　3个层次的结构计算

大跨斜拉桥结构计算通常划分成3个不同层次[1]:第1层次指全桥结构总体分析,即建立由索、梁、塔各主要关键构件组成的模型进行计算,它能代表全桥的主要结构行为。斜拉桥常用空间骨架模型如图1所示;第2层次指在主要构件范围内的结构分析,例如梁段和塔柱段的计算分析,包括常见的梁结构的计算,考虑梁段应力和桥面作用效应(如钢箱梁的正交异性板桥面体系)在内;第3层次指复杂细节或局部构造的结构计算,如斜拉桥的索梁锚固构造计算、索塔锚固构造计算等。

图1　斜拉桥全桥总体分析常用空间骨架模型

值得重视的问题是,不可能绝对区分不同层次,实际结构是共同作用的,因此需要把不同层次的计算结果作必要的叠加与组合。

1.2　考虑斜拉索的非线性问题

大跨斜拉桥中重要的非线性问题之一就是斜拉索

由于垂度作用带来的非线性问题。迄今,相对有效的方法有:1用多段直杆(索)模拟垂度较小的斜拉索,这来源于传统的悬索桥主缆模拟方法;o用一个或多个曲线单元(包括悬链线单元)模拟相对较长的斜拉索,其中,单元刚度矩阵由多项式或Lagrangian 插值函数通过考虑斜拉索位移和可能变位在共同结点的连续性而形成[2,3];?相对简单而粗略的方法则采用Ernst 和Podolny 提出的等效弹性模量,则采用直弦杆的折减弹性模量代替曲线索的弹性模量[4]。

在考虑斜拉索几何形状改变的非线性问题时,通常采用New to n-Raphson 迭代法,使用完全的和修改的

lagrangian 公式形成索单元的特征列阵。

完全的La-g rangian 公式采用初始形状作为变形参量;而修改的Lag rang ian 公式则采用上一次变形后的形状作为变形参量。

2　常规桥梁结构计算存在的问题

从以上简述斜拉桥比较复杂的结构分析计算中可见,现有计算方法已经能够考虑到桥梁结构的很多实质性问题,也使结构计算精度比以前提高了一大步,使桥梁结构计算达到较高水平,由此成为桥梁工程技术进步的标志之一。然而,在深入研究中发现,即使是相对完善的结构计算方法,仍存在着如下问题。2.1　点连接问题

在桥梁计算模型中,代表多数构件的线单元之间的点连接(即通过节点)带来2个方面问题:1点连接仅能从构件本身的刚度考虑连接的支撑和约束程度,而不能考虑到节点的真实构成,如节点板、隔板位置和孔洞等,

尤其是节点板和拼接板对节点刚度的增强作用对全桥局部变形和应力计算均会带来较大误差,而且构件连接往往是整个结构成败的关键;o点连接导致与桥梁构件宽度、高度方向相关的物理量产生的计算误差。

2.2　全桥构件问题

包括纵向联结系、横向联结系和桥面系等在内的构件在全桥计算中通常考虑得不够充分。

2.3　局部构造问题

局部构造带来计算失真的问题主要有:1未能反映构件所包含的结构性细部(如与箱梁和箱形杆件抗扭刚度密切相关的隔板);o忽略构件在长度、高度或者宽度方向的非均匀性和非对称性因素。

2.4　局部模型问题

在第3层次局部构造的结构计算中,常常难以准确获得所取构造模型的边界条件(约束、变位或受力),容易使计算结果失真。

2.5　二次效应问题

诸如横截面畸变、局部屈曲和剪力滞后等二次效应对全桥总体分析计算的影响难以得到实质性的反映,例如在大跨、宽梁结构中梁在不同纵向位置的有效宽度计算误差问题。

2.6　分步计算问题

以大跨桥梁的正交异性板桥面钢箱梁结构计算为例,常规分析方法需要按下列步骤分别进行:1计算钢箱梁段在全桥体系中的轴力、竖向弯矩、横向弯矩、竖向剪力、横向剪力、竖向荷载作用扭矩和横向荷载作用扭矩等;o分别计算各梁段内轴力作用正应力、竖向荷载扭矩作用剪应力、横向荷载扭矩作用剪应力、畸变翘曲作用纵向正应力、竖向弯矩作用正应力、横向弯矩作用正应力、竖向剪力作用剪应力、横向剪力作用剪应力、畸变翘曲作用横向正应力和梁部日照温差作用纵向正应力;?正交异性板桥面轮轴荷载作用纵向正应力及横向正应力等;?必要时计算桥面顶板体系轮轴荷载作用的纵向正应力及横向正应力等;?进行上述各项计算应力的合理叠加与组合。由此可见,计算过程比较复杂、繁琐。

3　全桥结构仿真分析的优点

通过应用全桥结构仿真技术(Structural Simula-tio n for Entire Bridg e),可以针对各种条件和要求,构造各种结构体系桥梁或者各种体系的不同形式构件组成的桥梁,模拟相应的荷载工况进行分析。全桥结构仿真分析所采用的结构模型必须是准确、详尽,它较传统的结构计算模型有实质性的提高和改善。在仿真建模中,结构数学模型的真实性表现为3个方面:

(1)采用全桥空间结构模型,模型能够真实模拟结构及构件长、宽、高3个方向的实际尺寸,模型具备对结构性部件细节进行较真实模拟;

(2)模型边界的真实性表现为其边界条件真实地模拟结构的支承和约束情况;

(3)模型加载的真实性表现为能够真实模拟实际荷载的数量、荷载在结构上的实际空间位置,包括轮轴荷载的大小和位置等。

因此,全桥仿真分析的数学模型复杂、仿真分析计算的工作量巨大;但是分析结果的相对精确、可靠和详尽,能够克服常规结构计算存在的不足,甚至可以得到常规结构计算、结构试验难以得到的结果。

4　钢板梁桥的全桥结构仿真分析示例

作者针对上翼缘有初始变形缺陷的铁路40m上承式钢板梁桥做全桥仿真分析,并对结构强度进行检算。

4.1　仿真模型要点

如图2所示,在建模中主要考虑如下问题:1全桥仿真模型包括2片工形梁结构及其工形梁的竖向加劲肋,包括反映加劲肋与上翼缘连接、与下翼缘不连接等构造细节;o全桥仿真模型还反映上下平面纵向联结系的所有角钢、中间和端部横向联结系的所有角钢及其连接的所有节点板等构件;?在模型中模拟工形梁结构上翼缘在水平面内出现的S形变位缺陷;?模拟列

车轮轴荷载的作用。

图2　40m上承式钢板梁桥全桥仿真

分析模型及其梁端局部

4.2　仿真分析结果示例

全桥仿真分析可更灵活地得到比常规结构计算更充分、直接、精确、实用的结果。图3显示有变形缺陷的钢板梁桥的竖向变形和纵向正应力,图4显示其包括联结系杆件、节点板在内的钢板梁桥局部应力。

图3　有变形缺陷的钢板

梁桥的竖向变形和纵向正应力图4　有变形缺陷的钢板梁桥局部应力

5　大跨度斜拉桥的全桥结构仿真分析示例

作者针对跨度为55.2m+246.5m+628.0m+ 246.5m+55.2m南京第二长江公路大桥的技术设计进行全桥仿真分析。该桥为8车道钢箱梁斜拉桥,箱梁采用板式和钢管桁架组合形式的横隔结构(间距3.75m)和纵隔结构(2片)。

5.1　仿真模型要点

全桥仿真模型如图5所示,

其中主要要点如下。

图5　南京第二长江大桥全桥仿真分析模型

(1)钢梁结构作为仿真分析的重点之一,见图6。其仿真模型对包括正交异性板桥面板、底板和下斜腹板,横隔结构与纵隔结构(包括其钢管和节点板等)在内的结构性部件进行模拟,由此,结构模型相对详尽、复杂。

(2)钢筋混凝土桥塔为空心结构,因此,采用三维实体仿真模型,见图7。

(3)斜拉索模型如图8,其垂度产生的非线性问题按照折减弹性模量处理。

5.2　仿真分析结果示例

结构仿真分析的作用荷载包括恒载(结构自重和二期恒载),8车道汽超-20,7车道汽超-20,6车道汽超-20,5车道汽超-20,4车道汽超-20,3车道汽超-20,1车道挂-120与1车道汽超-20等竖向荷载,考虑有车风荷载与无车极限风荷载等横向荷载,温度变化作用与梁部日照温差作用等。

为了考虑桥面荷载的局部作用,还考虑重轮在桥面横隔板正上方轮位(即0点轮位)、重轮在两横隔板中点轮位(即1/2点轮位)和重轮在两横隔板之间1/4点轮位(即1/4点轮位),分别分析其相关应力与变形。此外还分析施工吊机轮位及其后锚固点作用的效应。部分仿真分析结果见图9～11。

图6　斜拉桥全桥仿真模

型中的梁段模型及其部分细节

图7　桥塔模型

6　结　论

计算机技术的高速发展逐步使桥梁结构的仿真分析变得可能和可行,并且取得了一些技术进步。今后的高性能并行计算机(如西南交通大学25.6亿次/s 高性能并行计算机,双精度计算速度19.2亿次/s 、36个结点机)、计算可视化技术和应用软件集成化技术等将给桥梁仿真分析带来新的生机。

从桥梁工程的实际需要出发

图8

　斜拉索模型

图9　斜拉桥仿真分析结果:全桥变形示意

,运用计算机工具,继续研究、探讨并解决所存在的问题,发展桥梁结构的仿真技术成果,更好地为我国今后

的大跨度桥梁乃至特大跨度桥梁工程建设服务,这是一项有意义的工作。

图10　斜拉桥仿真分析结果:

全桥应力示意图11　斜拉桥全桥仿真分析结果:桥塔应力示意

参考文献

1　Wo rsak K ano k-N ukulchai,et al.M athematical M odelling of Cable-st ayed Br idg es.Str uctur al Eng ineer ing Internation-al,1992(2)÷108～113

2　Jayar aman H B,Knudso n W C.A Curv ed Elem ent fo r the

A naly sis of Cable Structur https://www.360docs.net/doc/ed16148970.html,puter and Str uct ur es,

1981÷325～334

3　Gambhir M L,Batchelo r B de V.F inite Elements for Cable

A naly sis.Inter natio nal Jour nal of St ructures,1986(1)÷17～

4　交通部公路斜拉桥设计规范(试行)(JT J027-96).人民交通出版社,1996.5　Fenv es S J.Successes and Fur ther Challenges in Co mputer-aided Structura l Engineer https://www.360docs.net/doc/ed16148970.html,puting in Civil and Build-ing Eng ineer ing.A A Balkema P ublisher s,1995.

6　A IT.Co mputer Aided T oo ls for Civ il a nd St ructural Eng i-neers.ACECOM S Solut ions,June1997.

7　郑凯锋.40m钢板梁桥全桥结构仿真分析研究报告.西南交通大学,1997.

8　郑凯锋.南京第二长江大桥技术设计全桥结构仿真分析研究报告.西南交通大学,1997.

9　A nw ar N.O bject O riented T echniques of Str uct ur al Eng i-neering Softw ar e.A CECO M S New s&V iew s,Sep～D ec 1996

(收稿日期:1997-12-02)

Research on Technique of Structural Simulation for Entire Bridge

Zheng Kaif eng　Chen Ning　Zhang Xiaoqiao

Abstract　A m ethod of structur al simulation for entire bridge is suggested in this paper,w hich overcomes so me shortcom ing s in traditio nal m ethods of str uctural analysis based on pin-jointed truss members and beam ele-ments,such as inaccurate descr iptio n o f the connection among the members of truss and betw een the m em bers and deck system,and overlo oking effects o n cro ss w idth of members of truss.Careful analy sis of steel plate girder bridge and cable-stayed bridge are g iven w ith this method.

Key Words　br idge engineering,simulation,steel plate girder bridg e,cable-stay ed bridg e,structur al analy sis (上接第9页)

4　结　论

通过对一座既有铁路混凝土梁的可靠性评估及对影响其可靠性因素的分析,可以得到一些有用的结论。首先,设计承载力可靠度高的混凝土梁,在条件变化时并不能保证其一直保持原来的可靠度。其次,在所有影响混凝土梁承载力可靠性的因素中,钢筋的锈蚀是影响可靠性最明显的因素。其三,从承载力可靠度的角度给出危及混凝土梁安全的钢筋锈蚀警戒线,从而对该类梁钢筋锈蚀严重程度有了定量标准。最后,只要能控制钢筋锈蚀不发展,本梁就具有较高的承载力可靠度。

参考文献

1　铁路混凝土桥梁跨中截面抗弯承载极限状态可靠度分析和设计式的建立.铁道部科学研究院,铁道部专业设计院.

1991-04.

2　马忠国,张开敬.铁路混凝土标准设计简支梁抗剪强度可靠度指标的标准及分布.西南交通大学结构所.1991-07.

3　Br uce R Elling wo od.A lfredo H-S A ng.Risk-Based Ev alua-tion of Design Cr iter ia.Jour nal o f the St ructural Division,

A SCE,Sep,1974.

(收稿日期:1997-06-09)

The Reliability Assessment of a Railway

Concrete Beam′s Load Bearing Capacity

Jiang Haibo　Che Huimin　Qian Yongj iu

Abstract　Based o n the v ariability analy sis of the different factors affecting the reliability of the reinforce-ment concr ete,using design point reliability analy sis method of one order tw o mom ents m ethod,the failure proba-bility in unit time of a ex isting r ailw ay co ncrete beam is evaluated.Furtherm ore,according to the sim ple relation-ship of the failure probability betw een in r em aining lifespan and in unit time,the failure probability in remaining lifespan o f the beam is calculated.In o rder to discuss this pro blem fur ther,the factor s affecting the reliability of the ex isting concrete beam are also analyzed in this paper.

Key Words　railw ay bridg e,concrete beam,load bearing capacity,reliability,assessment

桥梁概念设计与分析理论

桥梁概念设计与分析理论一：桥梁属性与结构形式 1.1桥梁的属性科学：分析实验桥梁工程{ 技术：研发应用艺术：创造美学 1.2 桥梁结构的分类用途：人行桥，公路桥，铁路桥，公铁两用桥，城市桥，管道桥，明渠桥材料：石桥，木桥，钢桥，混凝土桥，预应力混凝土桥（主跨90米，在中小跨度范围内已占绝对有优势，在大跨度范围内它正在同钢桥展开激烈竞争。它主要承重结构用预应力钢筋混凝土结构的桥梁。附加预应力混凝土：预应力混凝土，为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。这种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现，这就叫做预应力混凝土。）钢——混凝土组合结构桥结构形式：梁桥拱桥斜拉桥悬索桥组合桥斜拉—悬

索协作体系规模跨径：小桥(8~30米) 中桥(30~100) 大桥(100~1000) 特大桥(大于1000) 1.3桥梁结构形式与合理跨度范围 (1)梁桥简支梁桥的跨度一般不超过70M，最有竞争力的跨度范围50M以下等截面连续桥梁的合理跨度范围在30~110M，优势跨度范围50~80 变截面连续桥梁或连续钢结构桥的合理跨度50~350M，最有竞争力的跨度范围100~300M (2)~ （3）拱桥合理跨度范围600M以下，最有竞争力40~450M （4）系杆拱桥合理40~800M 最有竞争力150~1200M （5）斜拉桥合理80~1500M 最有竞争力150~1200M （6）悬索桥合理200以上，500以上最有竞争力二：桥梁设计准则 2.1 桥梁设计的基本目标安全实用经济美观 2.2安全性和试用性（1）承载能力极限状态 1 结构或构件达到材料极限强度

钢箱梁桥的有限元分析

钢箱梁桥的有限元分析 1．钢箱梁桥的概述在大跨度桥梁的设计中，恒载所占的比重远大于活载，随着跨度的增大，这种比例关系也越来越大，极大地影响了跨越能力。因此，从设计的经济角度来说，考虑减轻桥梁结构的自重是很重要的。钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均很高的匀质材料，并且材料的可焊性好，通过结构的空间立体化，钢桥能够具有很大的跨越能力。随着高强度材料和焊接技术的发展，以及桥梁设计、计算理论的发展和计算机技术发展，从50年代以来，钢梁桥地建设取得了长足的发展，欧洲相继建造了多座大跨钢桥。从前被认为不可能计算的复杂结构，现在能够通过计算机完成，并且计算结果与实测结果吻合较好。同过去相比，在相同的跨度与宽度的条件下，用钢量可减少15一20 %，工期与工程的造价也都减少很多，因此钢桥在大跨桥梁领域内具有相当强的优势和竞争力。在构成钢桥的主要构件中，其翼缘和腹板均使用薄板，其厚度与构件的高度和宽度比都比较小，是典型的薄壁构件。它与以平面结构组合为主的桥梁结构分析有一定的区别，它涉及到很多平面结构中不常考虑的扭转问题，所以必须依据薄壁结构理论才能明了其应力和应变状态，其应力及变形应按照薄壁结构的理论进行计算。由于钢箱梁桥是空间结构，结构在恒载或活载的作用下会发生弯一扭藕合。如果采用传统的计算手段和方法，计算模型要进行必要地简化，为了简化计算，一般的设计规范都要通过构造布置，使实际结构满足简化后的计算理论。实践表明在满足构造要求后，计算的精度能够满足实际地需要。但是这样的计算无法得到结构的一些特定部位的精确解，例如变截面和空间构件交汇的部位等。随着计算机技术和有限元理论的发展和进步，计算机的有限元法己成为现代桥梁的重要计算手段，不但有很高的效率而且可以根据实际的需要进行仿真分析，计算结果经验证与结构的实际结果吻合较好。当前结构的计算机仿真分析已成为一种广为应用的计算手段。同一座桥梁可以采用不同的施工方法，但是成桥后的最终应力状态会有差异，结构的最终应力状态与安装过程密不可分。例如连续梁可采用满堂支架法和悬臂拼装法，两者成桥后的应力状态却有较大的区别。因此必须针对特定的施工方法，对施工过程中每一个施工阶段的结构应力进行计算，确保各个阶段的应力满足相关规范。由于在制造和安装等原因，结构的最终状态会与设计状态有一定的差异，各国都通过制订有相关的规范来指导施工和竣工验收的标准。这些标准规是通过长期的实践与试验以及计算分析的基础上得出的，满足这些相关规范的要求一般就可以保证结构的安全性。但是由于实际结构是受力复杂的空间结构，特别是结构的一些局部范围可能在某一工况下处于较高的应力状态，而其他部为却处于相对较低的应力状态，这样不利于充分发挥材料的力学性能。现在可以通过大型通用有限元软件对大桥在使用过程中可能存在的各个工况的受力状态进行仿真分析，确定出结构不利的部位以及富余较大的部位，便于调整设计。 1.1本论文的研究目的常用的计算机方法是将主梁转换成具有等效截面的梁单元计算，这种方法能够较好的从整体上考虑结构的空间特点，虽然也反映了空间结构的特点，但是它也存在以下明显的不足： 1. 不能准确模拟边界条件。例如支点的约束，梁单元通常只能简化为一点的约束，但是不管什么样的约束实际结构总是以面接触来实现的;

大跨度石拱桥的全桥结构仿真分析研究

大跨度石拱桥的全桥结构仿真分析研究摘要：阐述了全桥结构仿真分析的基本思路。结合丹河新桥这—世界最大跨度石拱桥的实例，详细介绍了如何建立由多种单元组合而成，包括上部结构、下部结构和地基在内的全桥结构仿真分析模型，并借助上述模型，进行了结构分析计算。计算结果表明：全桥结构仿真分析技术在大跨度石拱桥的分析计算中，能得到较传统计算理论更加详尽和精确的结果，有着良好的应用前景。关键词：大跨度石拱桥；全桥结构仿真分析；拱架施工；结构动力特性 1 引言我国的石拱桥建设具有悠久的历史，早在1400年前修建的赵州桥被誉为“国际土木工程里程碑”。现代桥梁建设中，石拱桥虽然在跨度上不再具有竞争力，但是在石材丰富、地质条件良好的山区修建桥梁时，形式优美的石拱桥仍不失为一个好的桥式选择。全桥结构仿真分析(SSAEB：Structural Simulation Analysis for Entire Bridge)是近年发展的一种桥梁结构分析技术思想，实质是在全桥统一结构分析体系下，整座桥梁所有承载构件组合有限单元模型的计算分析。本文将以丹河新桥这一世界第一跨度石拱桥(跨度达146m)为工程背景，将全桥结构仿真分析这一现代的桥梁分析技术运用于石拱桥这一传统桥式的分析计算。 2 全桥结构仿真分析技术简介在传统桥梁计算方法中，为了将实际的桥梁结构转化为力学模型，多年来沿用了多体系假设、多平面假设、上下部结构假设、铰接与刚性连接假设等分析方法。近20年来，随着计算机技术的进步，桥梁结构分析经历了从线性计算到非线性计算，从静力计算到动力计算，从平面计算到空间计算，从局部模型计算到全桥模型计算的过渡。“全桥结构仿真分析”的技术思想提出按照全桥所有承载构件(包括地基)的直观几何形状，空间位置及力学特性，采用实体、板壳、梁、杆、索等多种单元分别予以模拟，并将所有单元组合成为整座桥梁完整、统一分析的体系，在此基础上进行大规模的全桥结构效应计算，由此得到相对详尽、精确和可靠的分析结果。采用全桥结构仿真分析技术已对国内外多座不同形式复杂桥型进行了结构分析，主要包括：南京长江二桥斜拉桥(主跨628m)，泸州长江二桥连续刚构桥(主跨252m)，广州丫髻沙钢管混凝土系杆拱桥(主跨360m)，粤海通道琼州海峡铁路轮渡工程铁路栈桥，丹河新桥石拱桥(主跨146m)，宜昌长江公路大桥悬索桥(主跨900m)，伦敦千年桥人行桥(the Millennium Bridge)等。 3 丹河新桥全桥结构仿真分析 3．1 全桥结构仿真模型的建立丹河新桥为晋城至焦作高速公路上一座跨越丹河的特大型桥梁。变截面主拱圈材料为料石。采用有拱架的砌筑方案施工。拱架为钢木联合结构，下部为万能杆件为主拼成的钢支架，上部为以木排架为主的木拱盔。主拱圈采用分环砌筑方式，共分五环。施工时先砌筑第一环，第一环不合拢，在第一环上砌筑第二环，第一、二环同时合拢。再依次砌筑第三、四、五环，并采用单环合拢的方式。依据施工的进程建立了多个阶段的仿真分析组合模型，其中，砌筑第五环拱圈施工阶段全桥结构仿真模型(图1)具有52000多个单元，近22000个节点，成桥阶段全桥结构仿真模型(图2)具有12000多个单元，8700多个节点。将桥址处沿桥长220m，宽50m，深约30m范围内的土体用八节点三维实体单元模拟，并在底部和外围施加固定约束。而基础亦采用八节点三维实体单元模拟，相对于土弹簧法，这种处理边界条件的方法更简单并符合实际，对于桩身自身的受力也可以很好地体现。如果在桩体与土体之间加入可以很好地反映土体性能的接触单元，则可以在一定程度上模拟桩—土—结构的相互作用。由于全桥结构仿真模型由各种单元组合而成，在不同单元过渡的区域可能产生自由度不协调的情况，可以采用特定的接触单元(过渡单元)进行处理。建立全桥结构仿真模型时，在力求真实反映结构的几何尺寸、空间位置以及材料特性的前提下，还应考虑施工过程中材料特性的变化及结构的体系转换效应等因素。例如，在砌筑主拱圈过程中，第五环石料堆放完成时，由于该环还未形成结构，不能承受荷载，故其弹性模量应取一较小值。当砌筑拱上结构时，该环就已形成结构，弹性模量取实测值，此时整个主拱圈共同受力。

桥梁的检测方法详细讲解

桥梁检查及检测的目的在于通过对桥梁的技术状况及缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势，弄清出现缺陷和损伤的主要原因，以便能分析评价既存缺陷和损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响，并为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。因此，桥梁检查是进行桥梁养护、维修与加固的先导工作，是决定维修与加固方案可行和正确与否的可靠保证。按照检查的范围、深度、方式和检查结果的用途等的不同，桥梁检查归纳为日常检查、定期检查和特殊检查。按照《公路养护技术规范》规定，日常检查和定期检查由公路管理机构和具有一定检查经验并受过专门桥梁检查培训及熟悉桥梁设计、施工等方面知识的检查工程师，按规定周期，对桥梁主体及附属结构的技术状况进行定期跟踪的全面检查，提交检查成果文件，提出养护建议，如有特殊检查需求，则限制交通进行特殊检查。 1桥梁外观检查方法与要点

外观检查包括桥梁总体性与局部构造几何尺寸的量测、结构病害的检查与量测等，不同桥型在检查方面各有侧重点。一般来说，从总体上可将桥梁分为三部分: （1）上部结构，在梁式桥中主要指主梁; （2）下部结构，一般包括基础与承台、拱圈拱顶裂缝、墩的位移、桩以及桥台等; （3）附属结构一般应着重检查桥面铺装、伸缩缝、栏杆等，其它的还有梁桥部分检查端部的斜裂缝与跨中部位的裂缝、挠度等检查要点。对于钢筋混凝土桥梁类型，主要是检测钢筋（保护层厚度、锈蚀状况测试）与混凝土（碳化深度、强度等级与耐久性有关的含碱量和氯离子含量）；对于材料检测类型，则主要是检查桥梁结构材料的无损或微损检测，这也是当前的重点研究领域；结构资料则主要是掌握桥梁的原施工工艺、结构设计以及桥梁的结构维修养护历史等过程，从而根据相关规范作为标准分析桥梁质量状况。此外，为了提高检查效率，可采购用于桥面检测的先进高新技术仪器，如激光雷达，就是用来测量整桥；双频带红外线自动温度成像系统，可用来检测桥面；探地雷达成像系统，可用来检测桥面板等。 2荷载试验法

结构力学桥梁结构分析

桥梁结构分析桥梁结构分析摘要：设计桥梁可有多种结构形式选择：石料和混凝土梁式桥只能跨越小河；若以受压的拱圈代替受弯的梁，拱桥就能跨越大河和峡谷；若采用钢桁架可建造重载铁路大桥；若采用主承载结构受拉的斜拉桥和悬索桥，不仅轻巧美观，而且是飞越大江和海峡特大跨度桥梁的优选形式。关键词：梁式桥，拱式桥，悬索桥，桁架桥，斜拉桥著名桥梁专家潘际炎说：“海洋，是孕育地球生命的产床；河流，是孕育人类文明的摇篮；而桥，则是联系人类文明的纽带。”这纽带越来越宏伟，越来越精致，越来越艺术！建国以

来中国的桥梁工程事业飞速发展。随着时代前进的步伐,人们对桥梁工程提出了更高的要求，对“适用、安全、经济、美观”的桥梁设计原则赋以更新的内容。桥梁工程无论是现在还是以后都不会停步的，它的发展前景会更广阔。通过半个学期的结构力学的学习，我对桥梁结构及他们的受力特点有了一定的认识。理论联系实际，我通过对各种结构的对比分析，进一步加深了印象，对以后的学习奠定了基础。 1.梁式桥工程实例——洛阳桥，又称万安桥，在福建泉州市区东北郊洛阳江入海处，该桥是举世闻名的梁式海港巨型石桥,为国家重点文物保护单位，为国家重点文物保护单位。梁式桥的主梁为主要承重构件，受力特点为主梁受弯。梁式桥的上部结构在铅垂荷载作用下，支点只产生竖向反力，支座反力较大，桥的跨中处截面弯矩很大。所以由于这种特性，梁式桥的跨度有限。简支梁桥合理最大跨径约20 米，悬臂梁桥与连续梁桥合宜的最大跨径约60-70 米。采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观；这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。但是由于制造梁式桥的材料多为石料与混凝土，随跨度的增加其自重的增加也比较显著。因此梁式桥广泛用于中、小跨径桥梁中。结构本身的自重大，约占全部设计荷载的30%至60%，且跨度越大其自重所占的比值更显著增大，大大限制了其跨越能力。随着跨度的增大，桥的内力也会急剧增大，混凝土的抗弯能力很低，较难满足强度要求。弯矩产生的正应力沿横截面高度呈三角分布，中性轴附近应力很小，没有充分利用材料的强度。 2.拱式桥工程实例——赵州桥，坐落在河北省赵县洨河上。建于隋代，由著名匠师李春设计和建造，距今已有约1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。1961年被国务院列为第一批全国重点文物保护单位。因赵州桥是重点文物，通车易造成损坏，所以不允许车辆通行。拱式桥拱肋为主要承重构件，受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。从几何构造上讲，拱式结构可以分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。分析三角拱的受力特点，在竖向荷载下，三角拱存在水平推力，因此，三角拱横截面的弯矩小于简支梁的弯矩。弯矩的降低，拱能更充分的发挥材料的作用，当跨度较大、荷载较重时，采用拱比采用梁更为经济合理。

桥梁专业好书推荐

桥梁专业好书推荐《高等桥梁结构理论》项海帆人民交通出版社《桥梁工程》（上、下册）范立础、顾安邦主编，2001版，经典书《桥梁结构震动与稳定》李国豪著《悬索桥设计》雷俊卿：《桥梁结构分析及程序系统》，肖汝诚编著，北京：人民交通出版社，2002 《桥梁结构理论与计算方法》，贺拴海，人民交通出版社，2003.8 《桥梁工程师手册》《斜拉桥建造技术(精)》《桥梁工程》李亚东《桥梁结构计算力学》《桥梁施工监测与控制》《桥梁风工程》陈政清《桥梁加固与改造》蒙云《公路小桥涵勘测设计》《桥梁结构电算程序》《桥梁抗震》《铁路桥梁》《城镇地道桥顶进施工及验收规程》《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》作者：张树仁出版社：人民交通出版社《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）》《公路桥涵设计通用规范》《ansys在土木工程应用实例》――中国水利水电出版社《ansys10.0有限元分析自学教程》《ANSYS工程结构数值分析》《apdl参数化有限元分析技术及其应用实例》《ANSYS在土木工程中的应用》李权人民邮电出版社《基于有限元软件ansys7.0的结构分析》

《土木工程结构分析程序设计》《Fortran 95程序设计》《结构概念和体系》（第二版）》林同炎《大跨度空间结构》张毅刚《风对结构的作用――风工程导论》《结构设计原理》叶见曙李国平《结构力学》高等教育出版社《结构力学》酒井忠明《结构力学题解精粹》《结构力学复习与习题分析》《结构动力学》杜修力《结构动力学》克拉夫和彭津《结构可靠度理论》赵国藩《混凝土结构设计基本原理》《房屋建筑学》《公路挡土墙设计》《高速公路》《公路工程地质（戴文亭）》《道路工程》（第二版）徐家钰，同济大学出版社《路基路面工程》邓学钧《土力学地基基础》清华大学出版社,陈希哲第四版《铁路站场及枢纽》《地铁与轻轨》《专业英语》《土木工程专业英语》《土木工程经济与管理》《建筑结构》《高层建筑结构》

纸桥的结构与受力分析

纸桥的结构与受力分析摘要：我国古代的桥，形式种类繁多发展演变过程漫长，近代以来由于高科技的勃然兴起，桥梁逐渐成为一门专业学科，其技术进步更是突飞猛进，形式更为复杂多样。桥梁作为结构的一大主要应用，简洁地展现了力学之美。制作纸桥可以为今后桥梁施工技术提供思路。所以纸桥的制作、研究意义重大。本文对纸桥桥梁结构的特点以及影响桥梁的简单因素进行初步分析。关键字：纸桥、桥梁结构、受力分析。引言：桥梁是架设在江河湖海上，使车辆，行人等能顺利通过的建筑物。桥梁一般由上部结构、下部结构和附属建筑物组成，上部结构主要指桥跨结构和支座系统；下部结构包括桥台、桥墩和基础；附属建筑物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。现在国内外的桥梁建设都处于快速发展阶段，像我国的武汉长江大桥，黄埔的跨海大桥等等都取得了非凡的成就，但桥梁的建设问题依然普遍存在，为此，我们要着重设计桥梁的结构，要设计出更加稳定的构造，解决桥梁中间垮塌和部分桥面出现断裂的问题。通过设计不同结构的纸桥，参考着经典大桥桥的优秀设计，并结合自己的思考和现代生活的特点，设计出简约、稳固、更加符合实际需求的大桥。

试验方法：一、桥的整体结构设计：我们小组一共想出了三种桥梁的结构。一是三层的向两边分担压力的构型；二是拱形结构；三是中间穿插着连接起来的平桥。经过权衡利弊，我们小组决定选用第三种方案。该方案是在地面两侧建两个大型桥墩，在中间也同样建一个大型桥墩。然后通行部分是由长细纸筒做成。二、前期实验：分别用一张打印纸从不同形式折成不同形状的单个桥体结构部分，然后在桥面上放砝码，记录数据。一次用不同形状折的单体进行实验，做成表格，比较各个的承重数据。最后得出最好的承重结构为由纸的对角叠成的圆柱套着三棱柱的单体，此单体结构承重效果在同等条件下经测试最好，并由此开始制作桥体。三、制作步骤：首先制作长细纸筒：先把纸卷成细的卷，要卷紧。这个卷能承受的压力不会很大，而且越长承受的压力就越小，越易被压坏。但是卷能承受的拉力是很大的，调整结构把这些卷全变成受拉构件。在非要受压不可时，把纸卷截的短些，用很多细的纸卷在这个受压的地方共同承受压力。接着做短圆纸筒：以A4 纸的窄边为“母线”卷成。最后做底面：每张纸先用胶水加固（全部涂过后风干），再涂一次卷成纸卷再相互错开用胶水黏结。最后将底面与纸筒固定好，再将底面与桥面固定，分别固定在桥俩端及中间部分。大概步骤即是这样：先固定主要框架，然后是支架，其次是桥身上的各处桥梁，最后铺好桥面。

有限元原理在桥梁结构分析中的应用

有限元原理在桥梁结构分析中的应用在过去的30年里，有限元法作为一种通用工具在物理系统的建模和模拟仿真领域已经得到了广泛的接受。在许多学科它已经成为至关重要的分析技术，例如结构力学、流体力学、电磁学等等。一、有限元原理将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。二、结构有限元求解问题依据有限元法的基本思想，结构有限元求解问题可以分解为两个问题，即单元分析和单元集合问题。（1）单元分析所谓单元分析就是对某一复杂求解的结构取微小单元进行分析，依据其力学物理特性寻找描述该单元特性的数学函数。即通常说的描述该单元变形的形函数。（2）单元集合按照单元之间的联结方式，对整个求解问题系统进行整合。在弹性力学中利用单元的内部势能力与外部作用势能一起守恒，建立内部单元与外界作用之间的联系。（3）问题的求解获得内部单元与外界作用之间的联系，即系统的总刚度矩阵。要对问题的求解，则需要依据系统的外部条件求解出各个内部单元的变形状态，依据内部单元的变形，确定内部单元的应力。因此，有限元法是最终导致联立方程组。联立方程组的求解可用直接法、选代法和随机法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。

三、梁结构的有限元分析 1. 有限元程序分析的过程有限元程序分析的过程大致分为三个阶段：（1）建模阶段建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型——有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。（2）计算阶段计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成。（3）后处理阶段它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是结构有限元分析的目的所在。 2、建立有限元模型的一般过程有限元分析中建模过程有下面7个步骤：（1）分析问题定义在进行有限元分析之前，首先应对结果的形状、尺寸、工况条件等进行仔细分析，只有正确掌握了分析结构的具体特征才能建立合理的几何模型。总的来说，要定义一个有限元分析问题时，应明确以下几点： a）结构类型； b）分析类型； c）分析内容； d）计算精度要求； e）模型规模；

高等桥梁结构理论作业汇总

高等桥梁结构理论课程作业参考答案（2014版）【作业1】如图1所示薄壁单箱断面，试分别计算：（1）该截面在竖向弯矩m kN M x ?=100作用下的正应力（注：平截面假定成立。）；（2）该截面在竖向剪力kN Q y 100=通过截面中心作用下的剪应力分布。图1 薄壁单箱断面几何尺寸（单位：cm ）【参考答案】由于该截面关于y 轴对称，故需要确定主轴ox 轴的位置，假定ox 轴距离上翼缘中心线为a ，由0=x S ，得 0)2(2 1 2)2(0.3212)5.20.35.2(22=-?--?-?+?++δδδδa a a a 即 04.01.04.03.06.01.08.022=+--+-+a a a a a 0.15.1=a ，即m a 667.0= 由ANSYS 计算截面几何特性参数，计算结果如图2所示。具体几何特性计算结果为：竖向抗弯惯性矩为)(064.1)(10064.1448m cm I x =?=, 横向抗弯惯性矩为)(370.5)(10370.5448m cm I y =?=，扭转常数为：)(470.1)(1047.1448m cm I y =?=，截面几何中心至顶板中心线距离为)(667.0m a =。（1）截面在竖向弯矩m kN M x ?=100作用下，由初等梁理论可知，截面正应力分布由下式计算，即

y y y I M x x z 96.93984064 .1000 ,100=== σ（Pa ）（m y m 667.0333.1≤≤-），具体截面正应力分布如图3所示。 X Y O Sig1=62688Pa Sig2=125282Pa 图2截面在竖向弯矩m kN M x ?=100作用下正应力分布图（2）截面在竖向剪力kN Q y 100=作用下，闭口截面弯曲剪应力计算公式可知，截面剪应力为 ????? ? ?? +-= ??δδds ds S S I Q q x x x y 划分薄壁断面各关键节点如图3（a ）所示。将截面在1点处切口，变为开口截面，求x S 、 ?δ ds 和 ?ds S x δ 。作y 图如图3（b ）所示。（a ）薄壁断面节点划分图（单位：cm ）

对桥梁结构一些经典概念的探讨(阅)

对桥梁结构一些“经典概念”的探讨对桥梁结构一些“经典概念”的探讨文/徐栋 6 R. P& A& [% A% r0 ] 作者的话：非常感谢《桥梁》杂志的约稿，我所理解“重点实验室”栏目中的“实验”是广义的，并不仅仅指真材实料的实验，也可以包括新理论，甚至新设想的实验性研究成果，或是研究过程中的探讨。笔者近年来对混凝土桥梁结构的分析和配筋理论等方面做了一些较为深入的研究，借此机会分享一些研究成果，也将一些思考、困惑及感兴趣的问题拿出与业界同仁探讨。由于笔者水平有限，如有条理不清、错误甚至是谬误的地方请大家不吝指正。综合现状经过近三十年的大规模建设，我国的桥梁工程师已经具备丰富的设计经验和较高的知识水平。复杂桥梁或复杂截面的桥梁在我国得到了非常普遍的运用，在课堂上学的分析方法和针对简单桥梁的现行规范体系由于不能完全解决问题，往往出现“安全度不足造成的早期破坏和蜕化所带来的损失，或者因过于保守造成的浪费”[1]的现象。在工程实践中发生的许多令桥梁工程师困惑却客观存在的问题使他们不断寻求解答，甚至可以说，由于混凝土桥梁的大规模实践，世界上或许没有哪个国家的工程师像中国工程师那样渴望彻底了解复杂桥梁的受力状况。/ m4 C( q% c5 q7 V2 d/ T+ c2 ^ 桥梁结构理论发展的动力来自工程实践中出现的问题，同时我国对过去新建桥梁的维修加固也在日益增多，但指导维修加固的思想仍然停留在现行桥梁常用计算方法和规程上，现在已经到了应该对过去常用的分析理论和设计思想进行反思和重新梳理的时候。对于桥梁结构的分析方法,发达国家由于受到来自国家强力发展方向的推动，如航空航天、新材料、机械等，所以发展迅猛，出现了一批水平很高的通用大型有限元分析软件，这些大型通用软件有些甚至已经有几十年的历史。这些软件对于桥梁结构的影响是深远的，使桥梁工程师对于桥梁结构的局部和微观受力情况的认知达到了前所未有的高度和水平。但是,桥梁结构，特别是混凝土桥梁结构具有的几大特征，如桥梁施工、收缩徐变效应、预应力、活载计算等，这些大型软件并不能完全满足要求。8 x5 H$ V# v, Q+ F# i8 y 对于混凝土构件的配筋配束方法，是涵盖受弯、受剪、受扭、受拉（压）的不同方向和不同组合的设计原理，内容非常丰富，也是很早（甚至将近100年）以来发展起来的经典学科。国内外相关规范虽然经过几轮发展，其基本思想仍然停留在“窄梁”范畴。同时，由于各时期的发展和内容补充，里面也留存有大量各时期的，有些甚至已经早已过时的痕迹。所以虽然规范有时显得越来越厚，但实际上并不代表越来越好。1 a; f0 h }; Y* @9 q" [ 作者近年来通过参与我国桥梁规范的最新修订，深刻体会到目前飞速发展的结构分析方法与“蜗行”的桥梁构件设计规范之间的矛盾，就像一个人拥有一条长和一条短的两条腿，其前行速度仍受制约。具体的表现便是结构分析的方法越来越精细，而配筋配束设计理论却仍停留在简单结构范畴，造成了虽然能对复杂桥梁结构进行非常精细的分析,却无法建立与配筋设计方法紧密联系的尴尬情况。对桥梁结构分析方面一些“经典概念”的探讨横向分布桥梁空间结构的近似计算方法，实质上是在一定的误差范围内，寻求一个近似的方法把一个复杂的空间问题转化成平面问题进行求解。早期工程师们采用将空间问题转化为平面问题的横向分布理论，来对多梁式桥梁进行分析验算。横向分布理论的研究，加深了工程师们对桥梁各种上部结构形式的力学性能（纵、横向分配荷载的性能）的理解。如图1为一座常见的多梁式简支梁桥。图1 多梁式简支梁桥在横向分布的计算方法中，刚性横梁法和比拟正交各向异性板法（又称G-M法）为最为常用的方法。众所周知，其基本前提是纵横向影响面具有相似的图形[2]。为了简化计算，剪力采用了杠杆法近似考虑。% X9 }) A& u; O, S" ^ 对于箱梁结构，特别是如图2的宽箱梁结构，同样存在各道腹板的荷载横向分配问题。在单梁模型计算中，往往借用“横向分布”的概念，将各道腹板看成一根梁，采用与多道梁式结构同样的横向分布计算方法来计算。) f2 l- ?0 R2 r x* w9 h8 F 图2 多室宽箱梁截面对图2截面而言，一般一排仅采用2个支座，不会每道腹板下面均设支座，而桥梁结构一般也为连续梁结构。可见，其力学图式与图1的计算原型结构相差甚远，特别是简支支撑条件已完全改变。图3是一个4跨连续梁采用的单箱多室箱梁截面及其梁格分割线，中间向两边的腹板编号为0#、1#和2#。该桥的支座布置见图4。图5~7分别为采用梁格计算和传统G-M法计算的3车道活载的0#、1#和2#腹板的剪力横向分布系数。

桥梁的有限元分析认识

桥梁的有限元仿真分析土木083班：孙玉宝摘要:通过有限元分析能够得出桥梁的很多参数，通过这些参数来判断设计是否满足要求！比如：施加的张拉力多大合适、桥梁的动力特性等等，有限元分析能够对桥梁修建的全过程进行模拟，包括施工阶段的控制、成桥分析、荷载试验。有效地利用了高强度的钢筋和混凝土，可以形成比普通混凝土跨度大而自重轻、截面小的承重结构物；可以改善钢筋混凝土的使用性，可以承受相当大的的过载而不会引起永久性的破坏。关键词：有限元、钢筋混凝土、预应力、有限元分析法。正文：筋混凝土预应力桥梁的有限元分析研究意义：通过有限元分析能够得出桥梁的很多参数，通过这些参数来判断设计是否满足要求！比如：施加的张拉力多大合适、桥梁的动力特性等等，有限元分析能够对桥梁修建的全过程进行模拟，包括施工阶段的控制、成桥分析、荷载试验。总之呢意义非凡啊！... 预应力桥梁分类： ①根据预应力混凝土中预加应力的程度分为：全预应力混凝土（预应力混凝土结构物在全部使用荷载的作用下不产生弯曲拉应力）、有限预应力混凝土（预应力混凝土结构物的拉应力不超过规定的允许值）和部分预应力混凝土（预应力混凝土结构物在主承载方向产生的的拉应力没有限制）； ②根据给预应力筋实施张拉是在预应力混凝土结构物形成之前或之后分为：先张法和后张法两种。在水电工程中大都采用后张法施工； ③根据预应力筋与混凝土结构物是否粘结分为：粘结（在预应力施加后，使混凝土结构物对预应力筋产生握裹力并固结为一体）和无粘结（通过采取特殊工艺，使用某种介质将预应力筋与混凝土隔离，而预应力筋仍能沿其轴线移动）两种； ④根据施加预应力的混凝土结构物体形特征分为：预应力混凝土板、杆、梁、闸墩、隧洞；预应力桥梁优点： ①有效地利用了高强度的钢筋和混凝土，可以形成比普通混凝土跨度大而自重轻、截面小的承重结构物； ②可以改善钢筋混凝土的使用性，从而防止混凝土开裂或将裂缝的宽度限制到无害的程度，提高了耐久性； ③混凝土的变形可保持在很小的范围，即使是部分预应力，在使用荷载的作用下，承重结构所受拉应力也在允许的较小范围内； ④承重结构有很高的疲劳强度。这是由于在预加应力的作用下，钢筋应力的变化幅度大大减小，远远低于疲劳强度； ⑤只要钢筋应力不超过其应变极限，可以承受相当大的的过载而不会引起永久性的破坏。超载引起的裂缝就会重新闭合。有限元分析法是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。它是50年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较

桥梁智能检测技术

桥梁智能检测技术随着我国交通运输事业的不断发展，我国的桥梁建设需求也在不断地加大。在桥梁的建设过程中，检测是重中之重。如果检测工作没有做好，不能够及时的发现桥梁的各种问题，那么我们的桥梁自然不可以顺利的运行下去。因此，我们应当重视桥梁的检测工作。在进行桥梁检测的过程当中，我们会用得到许多不同的技术和方法，在这些技术当中，目前运用最广泛也是最有效的，就是桥梁的智能检测技术。文章中，我们将对桥梁的智能检测技术进行简单的介绍，并分析桥梁智能检测系统的主要功能。标签：桥梁；智能化；检测 Abstract：With the continuous development of transportation in China，the demand for bridge construction in China is also increasing. In the process of bridge construction，detection is the most important. If the detection work is not done well，and we can not find the bridge problems in time，then our bridge can not run smoothly. Therefore，we should pay attention to the bridge detection. In the process of bridge detection，we will use many different technologies and methods，of which the most widely used and most effective one is the intelligent detection technology of bridges. In this paper，we will briefly introduce the intelligent detection technology of bridges，and analyze the main functions of the intelligent detection system. Keywords：bridge；intelligent；detection 前言桥梁在我国建筑事业和交通运输事业的发展过程中，都有着及其重要的作用。桥梁在交通极度发达的当今社会，桥梁更多的是起到一个缓解交通压力的作用。如果桥梁的质量出现了问题，我们交通就会面临极大的压力。因此，我们必须要对桥梁进行及时的检测，确保桥梁始终处于一个适宜的工作状态，以保证交通运输的顺利进行。在所有的检测技术当中，最为有效的就是智能化的桥梁检测技术。这种技术可以采用数字化、智能化的方法，有针对性的桥梁进行检测，目前具有广发的应用前景。 1 桥梁智能检测技术简介（1）桥梁智能检测系统的基本组成。从上文的说明中，我们可以了解到，桥梁对于我国交通运输事业有着极其重要的意义。实际上，桥梁本身的价值也是极高的。桥梁作为一种大型建筑工程，将会创造大量的工作岗位，产生巨大的经济价值和社会效益。与此同时，桥梁的质量也影响着交通运输事业的发展。如果桥梁发生断裂或者老化，将会对交通造成极大的阻碍，甚至可能会造成大量的人员伤亡。除此之外，这些负面的消息还将造成极大的负面影响，并且维修桥梁还会造成极大的资金浪费。从这个角度来看，我们为了避免这一系列的损失，需要

桥梁设计存在的主要问题

桥梁设计存在的主要问题桥梁设计存在的主要问题现在，国内的结构设计过程中，有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要。的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等；也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，更是对桥梁安全造成致命的损害。而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目前

广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题（主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等）。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害。 2）设计理论和结构构造体系不够完善在承认施工存在问题的同时，也不可否认，在桥梁设计领域，特别是关于和构造等方面的要求。规范再详细也不能包罗本应由设计人员解决的各种问题、规范更新得再快也适应不了新认识、新技术、新材料快速发展对结构提出的各种新的要求。因此，合理可靠的结构设计除了满足规范的要求外，还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经验和准确的判断。需要改进和努力的方向

1）应该更加重视结构的耐久性问题桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。在大跨桥梁领域，国内从上世纪80年代以来，修建了大量的斜拉桥；虽然迄今为止出现倒塌或强调使结构易于检查、维修，以保证桥梁的安全使用、尽可能地减少维修费用，取得了较好的综合经济效益。实际上，国内外的研究和实践都表明，结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。 2）重视对疲劳损伤的研究桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变

(完整版)桥梁工程简答题

五、问答题 1)桥梁有哪些基本类型？按照结构体系分类，各种类型的受力特点是什么？答:梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥。按结构体系划分，有梁式桥、拱桥、钢架桥、缆索承重桥（即悬索桥、斜拉桥）等四种基本体系。梁式桥：梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。拱桥：主要承重结构是拱肋或拱圈，以承压为主。刚架桥：由于梁与柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用，整个体系是压弯构件，也是有推力的结构。缆索桥：它是以承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。 2)桥梁按哪两种指标划分桥梁的大小？具体有哪些规定？答：按多孔跨径总L和单孔跨径划分。 3)各种体系桥梁的常用跨径范围是多少？各种桥梁目前最大跨径是多少，代表性的桥梁名称？答：梁桥常用跨径在20米以下，采用预应力混凝土结构时跨度一般不超过40米。代表性的桥梁有丫髻沙。拱桥一般跨径在500米以内。目前最大跨径552米的重庆朝天门大桥。钢构桥一般跨径为40-50米之间。目前最大跨径为 4)桥梁的基本组成部分有哪些？各组成部分的作用如何？答：有五大件和五小件组成。具体有桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台、基础、桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝和灯光照明。桥跨结构是线路遇到障碍时，跨越这类障碍的主要承载结构。支座系统式支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，应满足上部结构在荷载、温度或其他因素所预计的位移功能。桥墩是支承两侧桥跨上部结构的建筑物。桥台位于河道两岸，一端与路堤相接防止路堤滑塌，另一端支承桥跨上部结构。基础保证墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明与桥梁的服务功能有关。 5)桥梁规划设计的基本原则是什么？答：桥梁工程建设必须遵照“安全、经济、适用、美观”的基本原则，设计时要充分考虑建造技术的先进性以及环境保护和可持续发展的要求。 6)桥梁设计必须考虑的基本要求有哪些？设计资料需勘测、调查哪些内容？答:要考虑桥梁的具体任务，桥位，桥位附近的地形，桥位的地质情况，河流的水文情况。设计资料需勘测、调查河道性质，桥位处的河床断面，了解洪水位的多年历史资料，通过分析推算设计洪水位，测量河床比降，向航运部门了解和协商确定设计通航水位和通航净空，对于大型桥梁工程应调查桥址附近风向、风速，以及桥址附近有关的地震资料，调查了解当地的建筑材料来源情况。 7)大型桥梁的设计程序包括哪些内容？答：分为前期工作及设计阶段。前期工作包括编制预可行性研究报告和可行性研究报告。设计阶段按“三阶段设计”，即初步设计、技术设计、与施工图设计。 8)桥梁的分孔考虑哪些因素？桥梁标高的确定要考虑哪些因素？答：要考虑通航条件要求、地形和地质条件、水文情况以及经济技术和美观的要求。要考虑设计洪水位、桥下通航净空要求，结合桥型、跨径综合考虑，以确定合理的标高。 9)桥梁纵断面设计包括哪些内容？答：包括桥梁总跨径的确定，桥梁额分孔、桥面标高与桥下净空、桥上及桥头的纵坡布置等。 10)桥梁横断面设计包括哪些内容？答：桥梁的宽度，中间带宽度及路肩宽度，板上人行道和自行车道的设置桥梁的线性及桥头引道设置设计等。 11)为什么大、中跨桥梁的两端要设置桥头引道？答：桥头引道起到连接道路与桥梁的结构，是道路与桥梁的显性协调。 12)什么是桥梁美学？答：它是通过桥梁建筑实体与空间的形态美及相关因素的美学处理，形成一种实用与审美相结合的造型艺术。 13)桥梁墩台冲刷是一种什么现象？

桥梁结构健康监测

目录 1. 桥梁结构健康监测的概念 0 2. 桥梁结构健康监测系统 0 2.1. 监测内容 0 2.2. 数据传输 (1) 2.3. 数据分析处理和控制 (2) 2.4. 大型桥梁结构健康监测系统 (2) 2.5. 桥梁结构健康监测的现状与发展方向 (3) 3. 桥梁结构健康监测系统的意义 (4) 3.1. 桥梁结构健康监测系统的主要作用包括： (4) 3.2. 桥梁健康监测意义 (4) 4. 现有桥梁结构监测系统存在的问题 (5) 5. 结语 (6)

桥梁结构健康监测 1.桥梁结构健康监测的概念交通是社会的经济命脉，桥梁是交通的咽喉，交通不畅会制约社会的经济发展，所以保障桥梁的功能性、耐久性，尤其是安全性至关重要。为保证桥梁安全运行、避免严重事故发生,对桥梁结构进行健康监测应运而生，桥梁结构健康监测是以科学的监测理论与方法为基础，采用各种适宜的检验、检测手段获取数据，为桥梁结构设计方法、计算假定、结构模型分析提供验证；对结构的主要性能指标和特性进行分析，及早预见、发现和处理桥梁结构安全隐患和耐久性缺陷，诊断结构突发和累计损伤发生位置与程度，并对发生后果的可能性进行判断与预测。通过对桥梁结构健康状态的监测与评估，为桥梁在各种气候、交通条件下和桥梁运营状况异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理措施提供依据，并通过及时采取措施达到防止桥梁坍塌、局部破坏，保障和延长桥梁的使用寿命的目的。 2.桥梁结构健康监测系统 2.1.监测内容数据采集与测量的内容主要为：变形(沉降、位移、倾斜)、应力、动力特性、温度、外观检测等。 1)变形监测采取适宜的测量手段，对桥梁主体结构关键部位的沉降、位移、倾斜量进行监测。常用监测变形的方法有：导线测量法、几何水准测量法、GPS测定三维位移量法、自动极坐标实时差分测量法和自动全站仪三维坐标非接触量测等。 2)应力监测桥梁运营状态中主体结构的应力变化是由于主体结构的外部条件和内部状态变化引起

结构设计大赛之桥梁模型设计

结构设计大赛之桥梁模型设计戴洁 (广东交通职业技术学院，广东广州510650) 摘要：文中从结构设计大赛的模型要求及比赛加载方式分析入手，提出桥梁模型的设计方案构思，选择结构方案．并进一步对模型进行了强度、刚度和稳定性受力分析。试验证明本次设计制作的桥梁模型非常坚固，承受极限荷载接近于封顶值50 kg。 1桥梁模型设计 1．1模型要求及加载方式分析结构设计大赛拟设计桥梁结构模型。桥梁结构模型设计尺寸要求为：桥面总长l 000 mln；桥面高不低于120 toni：桥面总宽160～180rnITl；桥面净空高度不小于200 toni：最大跨径不小于400 mm。尺寸要求体现了桥梁设计的桥下净空和桥面净空等功能要求。比赛加载方式为动静载结合方式，初赛要求徒手将一辆l5 kg的小车从桥头拉至最大跨的跨中位置．并在该位置停留不少于5 S 然后拉到桥部。模型不至于失效方可进入决赛。决赛采用跨中集中力加载方式，初始荷载为20 ，荷载增加梯度为5 k 次，封项荷载为50 。每次加载后停留5 S。模型不失效即加载成功。模型不失效的标准：模型强度足够、不失去整体承载力：模型跨中挠度不超过l5 mm。小小桥模型须承受l5～50 kg的重量，由此带来的跨中弯矩较大，承载亦不易。但更

难控制的还是弯曲变形，挠度不超出15 mln即要求模型具有足够的抗弯刚度。 1．2材料分析参赛的结构模型要求采用组委会统一提供的绘图纸、棉线和乳胶。主体材料为绘图纸．辅助材料为棉线和乳胶。单张的绘图纸只能承受少量拉力，不能作为受弯、受压构件，即使多张绘图纸叠放具有抗弯强度．也不能提供足够的抗弯刚度。要使纸构件提供足够的强度和刚度．一种方法将纸卷成圆柱形．作成圆形梁和圆形柱：另一种方法将纸张切片叠成一定厚度并粘在一起．作成一定高度的薄梁．可以用作桥面的抗弯构件。但从整体结构上必须布置成纵、横梁网格系。棉线抗拉能力强，不能受压．只能用来做受拉构件，吊(拉)桥面或捆绑节点，增强节点强度。白乳胶主要起粘结作用。 1．3结构选型与方案构思鉴于比赛的加载重量大。且挠度变形量控制严格，桥型结构不能采用单一的梁桥、拱桥、悬索桥，而必须采用组合体系桥梁。为使桥面平整，便于行车，主体结构采用梁式桥型。为了增强模型的整体抗弯强度和抗弯刚度．布置斜拉杆(索)或垂直吊杆(索)。用卷成圆柱形的纸杆作为刚性斜拉杆或吊杆．节点用棉线捆绑牢固，做成类似斜拉桥的板拉桥刚性拉杆。桥面下可用拱形结构支撑桥面．也可以采用桥墩加斜撑辅助支撑桥面。拱形结构受力合理．但制作困难。下部结构主要采用实心的圆柱形纸杆作桥墩．由于直径有限(直径大时耗材多)，难以保证桥墩的稳定性，而空心纸卷制作起来有困难．也不能提供足够的抗压强度，所以桥墩结构上必须加强各杆件的横向联系．以增强桥梁的整体稳定性。主孔纵向设计为梁式桥结合“A” 型塔斜拉桥。主