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1、2009届工程力学专业毕业论文目 录前 言1第1章 绪论11.1我国桥梁建设的发展现状111.2桥梁检测工作的重要性与荷载试验工作的意义2 21.2.1桥梁检测工作的重要性21.2.2国内外桥梁检测工作的现状与技术发展趋势21.2.3荷载试验研究工作的主要内容和意义51.3本文的主要工作6第2章 有限元模型的建立72.1 SAP2000介绍372.2模型的建立82.2.1 工程概况82.2.2 CAD中图形的绘制102.2.3 SAP2000中结构及约束的简化112.2.4材料及框架属性112.2.5 定义模型的各种荷载工况14第3章 荷载试验及结构的计算183.1 静载实验183.1.1 试
2、验的主要内容及观测项目183.1.2 试验工况的确定183.1.3荷载效率的确定6193.2 内力的计算203.2.1车辆布载253.3 动载实验283.3.1桥梁动力试验测试内容与方法283.3.2桥梁动荷载的特性293.4 模态分析采用特征值分析303.4.1 模型前3阶自振振型30第4章 试验加载方案324.1 试验依据324.2 试验目的324.3 主要试验内容及检测方法324.3.1 主要试验内容324.3.2 试验检测方法334.4 测试截面测点的选定334.5试验荷载及试验工况35第5章 总结与展望40谢词41参考文献421摘 要 桥梁是重要的交通设施之一。随着交通事业的发展和科
3、学技术的进步，桥梁检测得到了日益广泛的重视。桥梁检测在评定现有桥梁的实际承载能力、建立和积累必要的桥梁技术资料、推动和发展旧桥评定理论及新桥设计理论等方面都有着重要的意义。自上个世纪40年代以来，有限元方法在科学研究和工程分析中逐渐占据了重要的地位，己经成为数值计算的主流。桥梁的仿真计算的基础在于建立一个能够全面、正确反映桥梁结构真实形态的完整的有限元仿真模型。本文详细论述了拱桥结构检测的原理、方法和内容，同时依托工程实例建立全桥结构仿真分析模型。最后借助上述模型，针对静载，动载试验各个加载工况，进行了结构分析计算，通过比较拱桥的仿真模型的分析结果和现场检测结果，验证了两者之间的一致性。因此，
4、全桥结构仿真分析技术与荷载试验相结合，能得到较传统检测理论更加详尽和精确的结果，为今后检测工作减轻负担，有着良好的应用前景。关键字：桥梁检测，动载实验，静载实验，仿真分析，有限元法ABSTRACTBridges are one of the facilities of transportation. With the development of traffic and the advancement of technology, the detection of bridge is considered to be more and more important. Its main sign
5、ification expresses in the applications as follows: assess of actual carrying capacity of existing bridges, foundation of technical information of bridges, and developments of the assess theories of old bridges and design theories of new bridges. Since 1940s, finite element method (FEM ) gradually h
6、olds the important roles in scientific research and engineering analysis. The simulation of bridge is based on entire FEM model, which can completely and exactly reflects the actual state and behavior. This text explains the principle, method and content of the arched bridge in detail, relying on th
7、e project instance sets up the whole bridge structure simulation analysis model at the same time. Finally, supporting from aforementioned model, testing each operating mode of the static-state, dynamic loading test, analyze at calculates after carrying on the structure. Compared the results of simul
8、ation with the results of field examination, we can find there is consistency If the whole bridge structure simulation analysis technology combine with the loading test of the arched bridge, it can receive more exhaustive and accurate result relatively than tradition measure theory and abate the bur
9、den of the detection task. There are good application prospects in the future.KEYWORD: bridge test, static-state loading test, dynamic loading test ,simulation analysis,finite element method22009届工程力学专业毕业论文前 言桥梁结构与生物的生长、衰亡周期一样,具有其独特的生命周期。而在桥梁结构的生命周期内发生的结构缺陷和损伤将不可避免地影响桥梁的使用性能。为此,在桥梁的寿命周期内需对桥梁的使用状况、缺陷
10、及损伤进行全面检查,明确缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势,以便分析、评价缺陷及损伤对桥梁性能和承载力的影响。精确有效地评估桥梁的实际承载能力具有重大的社会经济价值:一方面它可以减少不必要的加固、维修费用;另一方面,也可以确保交通基础设施的安全性能。桥梁结构检测，是在桥梁经常检查的基础上，进一步准确确定桥梁技术状况，由专业技术人员使用专门检测仪器设备，应用无破损检测等测试手段对桥梁进行全面检测、测量和探伤，从而找出损坏的原因、程度和范围，分析损坏所造成的后果以及潜在缺陷可能给桥梁结构带来的危险，为评定桥梁的耐久性和承载能力、确定维修工程的实施方案等提供依据。桥梁结构检测从方法上可以分为
11、静载试验、动载试验、无损检测与长期监控测试四个方面。桥梁静载试验是按照预定的试验目的与试验方案，将静止的荷载作用在桥梁上的指定位置上，观测桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝等参量的试验项目，然后根据有关规范和规程的指标，判断桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力。桥梁动载试验是利用某种激振方法激起桥梁结构的振动，测定桥梁结构的固有频率、阻力比、振型、动力冲击系数、行车响应等参量，从而判断桥梁结构的整体刚度、行车性能。混凝土的无损检测技术，是指在不影响结构构件受力性能或其它使用功能的前提下，直接在构件上通过测定某些适当的物理量，推定混凝土的强度、均匀性、连续性、耐久性等一系列性能的检测技术。桥
12、梁结构在长期的使用过程中:，由于各种因素的影响，其内力(应力)会发生变化，基础会产生沉降或变位:，桥梁的线形也会发生改变，这些变化甚至会影响桥梁结构的安全使用，因此建立桥梁的长期监控测试系统是非常必要的。桥梁结构的长期监测是指针对桥梁的某些几何变量，在一个较长的时间段内按照预定计划进行若干次测量、比较、分析的过程，从而为桥梁的管理与维护决策提供科学依据。桥梁结构状态检测也分为局部检测和整体检测两种。局部检测是对桥梁需要重点了解的部位进行细查，目的是搞清结构局部的物理、力学和构造特性或实际状态;整体检测则是从全局上把握结构的实际状态。无论局部检测还是整体检测，从方法上都可以分为表观检测和仪器检测
13、两种。表观检测方法是桥梁结构状态检测的一个十分重要的手段，它通过人的观察对结构的外在状态进行调查。这种方法易于发现比较明显的结构缺陷，如裂缝、焊接缺陷等症状，对一些重要结构的内部损伤和不易观察部位的损伤却难以发现。仪器检测又包括了局部检测方法、桥梁静载试验和桥梁动载试验。它借助各种技术和仪器，如X射线、超声波、显微镜、声学及光学仪器对桥梁结构进行有效检测。 近十几年来，一方面公路交通量急剧增长，大型重载的交通工具越来越多，需要高标准的桥梁，另一方面原有的公路桥梁因老化、破损及原设计标准偏低，难以满足公路运输的发展。这一矛盾越来越尖锐。另外，在大型水电站、矿山建设中，需要通行运输超大型构件的大吨
14、位车辆，即使近年来修建的桥梁也不一定能满足使用上的要求。人们早在20世纪50年代就已经提出了既有桥梁的损伤检测问题。20世纪70年代国际经济合作组织完成了有关桥梁检测、承载能力评估和桥梁养护等研究报告。1980年和1982年分别在巴黎和华盛顿召开了关于旧桥问题的国际讨论会议。20世纪90年代以来，既有桥梁的检测和评估问题越来越受到公路管理部门和工程师的重视，除了大量的研究文献外，已经出版了关于桥梁检测方面的规程和规范。桥梁荷载试验是判定桥梁承载力性能时所不可忽略的重要步骤之一。桥梁荷载试验利用荷载作用引起桥梁结构的变位和振动从而测试桥梁结构指定部位的应力、应变、位移及加速度等数据。可按加载方式
15、不同分为静载试验和动载试验。由静载试验可得到结构的强度、刚度;由动载试验可得到结构的模态特性(自振频率、振型和阻尼比) 和系统参数(刚度、质量和阻尼矩阵) 。由此可确定桥梁结构实际工作状况和承载能力,掌握理论上难以模拟的部位或工况下的桥梁实际受力状态,发现一般性检查和检测中难以发觉的隐蔽病害,对桥梁结构做出总体评价并判别桥梁的安全承载能力。目前,对于新建的大跨桥梁,修复或改建/ 加固的旧桥,以及要通过特种车辆的新、旧桥梁,均需进行桥梁荷载试验以有效评定其承载能力。本文重点阐述了有限元模型的建立及桥梁荷载试验在桥梁检测中的应用,指出了其存在的问题及今后的研究发展方向。12009届工程力学专业毕业论文第1章 绪论1.1我国桥梁建设的发展现状1我国的桥梁建设历史悠久，源远流长。1300多年前修建的赵州桥，结构新颖，受力合理，坚固美观，800年前建成的卢沟桥，古朴典雅，雄伟壮丽，至今仍被誉为世界桥梁建筑的杰作。还有我国古代建造的大量的石梁桥，伸臂木梁桥以及铁索桥，都达到了较高的水平，在国际桥梁史上占有重要的地位。然而，旧中国的公路桥梁建设却长期处于落后状态，据1949年的调查统计资料，当时全国仅有公路桥约30万米，
