桥梁结构分析理论与方法3
桥梁结构检测实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过现场检测和室内分析，对某座桥梁的结构健康状况进行评估，了解其承载能力和安全性。
实验内容包括外观检查、无损检测、静载试验和动载试验，以全面掌握桥梁的力学性能和使用状况。
二、实验对象及环境实验对象：某市某桥梁，全长120米，宽20米，单跨结构，主梁为预应力混凝土箱梁。
实验环境：晴朗，风力适中，温度15-25摄氏度。
三、实验方法1. 外观检查- 对桥梁整体外观进行检查，包括桥面、桥墩、桥台、伸缩缝等部位。
- 观察并记录裂缝、剥落、变形、腐蚀等病害。
2. 无损检测- 使用超声波检测技术对桥梁混凝土构件进行无损检测，评估其内部质量。
- 使用红外热像仪检测桥梁结构温度场，分析其热应力分布。
3. 静载试验- 在桥梁指定位置进行静载试验，加载重量根据桥梁设计荷载确定。
- 测量并记录桥梁在加载过程中的变形、内力、位移等参数。
4. 动载试验- 使用激振器对桥梁进行动载试验，测量其自振频率、阻尼比等动态参数。
- 分析桥梁的动力特性，评估其抗振能力。
四、实验结果与分析1. 外观检查- 桥面、桥墩、桥台等部位存在少量裂缝，但未发现严重病害。
- 伸缩缝工作正常，无异常现象。
2. 无损检测- 超声波检测结果显示，桥梁混凝土构件内部质量良好，无较大缺陷。
- 红外热像仪检测结果显示，桥梁结构温度场分布均匀，热应力较小。
3. 静载试验- 静载试验过程中，桥梁变形和内力均在设计允许范围内。
- 桥梁整体结构稳定，无异常现象。
4. 动载试验- 动载试验结果显示，桥梁自振频率和阻尼比均在设计允许范围内。
- 桥梁抗振能力良好，可满足正常使用需求。
五、结论根据本次实验结果，该桥梁结构健康状况良好，承载能力和安全性满足设计要求。
但仍需注意以下几点：1. 定期对桥梁进行外观检查，及时发现并处理裂缝、剥落等病害。
2. 加强桥梁养护工作，确保桥梁结构长期稳定。
3. 关注桥梁动力特性，防止桥梁发生共振现象。
六、实验总结本次桥梁结构检测实验采用多种检测方法，全面评估了桥梁的结构健康状况。
高等桥梁结构理论
u( z, s) u0 ( z, s) (s) ' ( z)
' ' ' E u0 ( z ,0) ( z ) ( s )
由自平衡条件及扭转中心扇性零点的特性,可得: B (s) l J (s)
其中
'' Bl E ( z ) ( s)ds EJ ( s ) '' ( z )
解弹性地基梁的挠度y就等于解箱梁的畸变角 2 书表中给出两种物理模型之间的相似关系. 通过对比关系,把求解具有端横隔板的箱梁的畸变角和双力矩 BA的问题转化为求解在一定边界条件下弹性地基梁的挠度y及弯矩M 的问题. 2.2.6 用弹性地基梁比拟法应用示例(自学) 2.3 小 结 本章介绍了在偏心荷载作用下箱形梁的扭转与畸变计算理论.主 要两部分内容即基于乌曼斯基理论约束扭转微分方程的建立及其有 限差分的解法和用能量-变分法单室梯形箱梁畸变微分方程的推导及 其弹性地基梁比拟法的求解.
1.2 悬臂板的实用公式介绍
1.英国利物浦大学沙柯(Sawko)公式
mx f (0, y ) P A' 1 A' y ch( / ) a0 a0
长悬臂无限宽矩形Sawko公式满足四个条件 最大剪应力可用下式计算 2P Qmax 适用于长悬臂常截面无边梁的情况 2.贝达巴赫(Baider Bahkt)计算公式 P 1 m x A '' A '' y ch x Baider Bahkt公式同样满足四个条件 适用于长悬臂变截面带边梁的情况 3.变厚度矩形板的解析解
第一篇 桥梁空间分析理论
质量惯矩(即转动惯量)的计算
桥梁结构动力分析中质量惯性矩的定义及计算赵凯 李永乐（西南交通大学桥梁工程系，四川成都，610031，lele@ ）1. 概 念1.1 定义质量惯性矩（或称质量惯矩，转动惯量）是刚体动力学里的一个重要概念，与质量具有同等重要的地位。
质量惯性矩为空间中质量关于距离的二次矩。
对于离散质点系，它对空间任意一条直线z 的质量惯矩表示为：21nz i i i J m r ==∑式中，m i 是第i 个质量块质量，r i 表示第i 个质量块到直线z 的距离。
对于连续体，则需用积分表示：2z J r dm =∫1.2 几何意义由定义表达式可见，质量惯矩的大小不仅与质量大小有关，而且与质量的分布情况有关。
在国际单位制中单位为kg·m 2。
质量惯矩越大，则表示质量分布离z 轴越远。
若设想刚体的质量集中于离z 轴距离为ρz 处，令2z z Jm ρ=，则z ρ=称之为对z 轴的回转半径。
显然，它代表质量分布到z 轴距离的一种“平均”。
物体的质量惯矩等于该物体的质量与回转半径平方的乘积。
1.3 物理意义理论力学中有关于刚体运动的两个重要定理，分别是动量定理： 22d ym F dt =∑动量矩定理：22()z z d J M Fdtϕ=∑这两个定理分别描述刚体曲线运动和绕定轴的转动运动规律。
动量定理表示质量为物体运动惯性的一种度量。
类似地，由动量矩定理可见，力矩大，转动角加速度大；如力矩相同，刚体质量惯矩大，则角加速度小，反之，角加速度大。
可见，质量惯性矩的大小表现了物体转动状态改变的难易程度，即：质量惯矩是转动惯性的度量。
若将转动与位移类比，力矩与力类比，则转动惯矩对应于质量。
1.4 质量惯性矩 VS 截面极惯性矩截面极惯性矩表示平面上面积区域关于距离的二次矩，表示为：2p i X Y I r dA I I ==+∫材料力学推导了悬臂梁的扭转公式，pTlGI ϕ=因此，极惯性矩是截面抗扭能力的一种度量，代表转动刚度，而质量惯性矩代表了转动惯性。
桥梁结构分析理论与方法3
1
x2 b
2t (E
2 G
2
)dxdy
2 f
x1 0
xu
u
f1
f2
4
y 1
x2
b
2tG
b h U 2 f 2
x1 0
2 dxdy 1
u
2
x2 b 9 G
x1 0
6
2 1
2 dydx
U U 1
x2
2tGb
h b I b 2 x1
29 15
2 2
dx
1 2
x2
G
x1
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接下来讨论变形关系 在相邻两加劲杆之间的系板上，任意
单元的剪切角变化率则为
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根据虎克定律，引入应力应变关系 根据材料力学，上翼缘等效板中的剪力可表示为
由此我们得到了剪力与剪切变形的关系，对两边取导数，于是对q1有
一般式为
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正剪力滞
负剪力滞
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熊礼鹏等：五跨连续斜拉桥扁 平钢箱梁剪力滞效应分析，中 国水运2009年12期
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X为以跨 中为原点 的截面所 在位置的 纵向座标
X为以跨 中为原点 的截面所 在位置的 纵向座标
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产生剪力滞原因的定性解释
板应变能。
在后面的推导中，计算外荷载势能时，考虑剪力在剪切变形上所
做的功
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腹板的应变能可根据其应变能密度积分求得 翼缘板的应变能为 上式中的正应变和剪应变可根据u(x,y)的表达式写出
桥梁结构与识图3桥面系构造及支座
桥面铺装一般不作受力计算，但如在施工中能确保铺装 层与行车道板紧密结合成整体则铺装层的混凝土（除去 作为车轮磨耗部可取0.01~0.02m厚外）还可以计算在 行车道的厚度内和行车道板共同受力。
为使铺装层具有足够的强度和良好的整体性（能起连接 各主梁的作用），一般要在混凝土中设置钢筋网。
双层桥面布置可以使不同的交通严格分道行驶，提 高了车辆和行人的通行能力，并便于交通管制同时 ，可以充分利用桥梁空间，在满足同样交通要求之 下减小桥梁宽度、缩短引桥长度取得较好的经济效 益。
双层桥面布置
二、桥面铺装
作用
防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板，保护主梁 免受雨水的侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起分布 作用。Leabharlann 金属泄水管混凝土泄水管
封闭式排水系统
梁体内的泄水管道
桥面横坡的设置
目的：迅速排除雨水、防止和减少雨水对铺装 层的渗透，从而保护行车道板，延长桥梁使用 寿命。
公路桥面的横坡，一般为1.5%~3% 通常有三种形式
对板桥或就地浇注的肋板式桥梁
为节省铺装材料并减轻桥面恒载重量，可将横坡直 接设在墩台顶部，而使桥梁上部构造做成双向倾斜 ，此时铺装层在整个桥宽上做成等厚的，如图示。
要求
具有抗车辙、行车舒适、抗滑、不透水、刚度好
采用材料
水泥混凝土、沥青混凝土、沥青表面处治、泥结碎 石
常用做法
一层混凝土铺装，8~10cm厚 一层砼+一层沥青，（8+5）cm 防水混凝土铺装——抗裂性较好的砼
桥面铺装与主梁的关系
桥面铺装必须配筋 铺装层对主梁受力有一定帮助作用
防水层铺设要求 在桥面伸缩缝处应连续铺设，不可切断；桥面纵向 应铺过桥台背；桥面横向两侧，应伸过缘石地面， 从人行道与缘石砌缝里向上叠起0.10m。
基于有限元模型的桥梁结构分析研究
基于有限元模型的桥梁结构分析研究桥梁作为城市重要的交通基础设施之一，承载着人们的出行需求。
为了确保桥梁的安全运行，工程师们利用有限元模型进行结构分析研究，以预测和评估其性能。
本文将探讨基于有限元模型的桥梁结构分析研究的方法与应用。
桥梁结构的有限元模型是基于一种将实际结构离散成小元素的数学模型。
每个小元素代表一个简化的结构单元，通过节点连接成整个结构。
由于桥梁结构的复杂性和非线性特征，建模过程需要根据实际情况进行适当的简化。
工程师们根据桥梁的几何形状、材料特性和荷载情况，采用合适的有限元类型和参数设置，构建精确、可靠的有限元模型。
在有限元模型构建完成后，需要施加各种工况载荷来模拟实际的桥梁使用情况。
这些工况载荷包括静载荷、动载荷、温度荷载等。
以静载荷为例，可以施加自重荷载、车辆荷载等来模拟桥梁在使用过程中所承受的荷载。
动载荷方面，可以考虑风荷载、地震荷载等，以分析桥梁在极端环境下的安全性。
当有限元模型构建和工况载荷确定完成后，接下来是进行结构分析。
分析可以从线性静态分析开始，通过计算节点位移、应力和应变等参数，预测桥梁在静载荷下的变形和承载能力。
此外，还可以利用有限元模型进行模态分析，得到桥梁的固有频率和振型，以评估其对动态载荷的响应。
有限元分析不仅可以预测桥梁结构的响应，还可以用于优化设计。
通过调整材料、几何形状、支座位置等参数，可以提高桥梁的强度、刚度和耐久性，降低材料消耗和工程成本。
此外，由于有限元分析基于数学模型，可以快速进行参数敏感性分析，为工程师提供设计方案选择的依据。
值得注意的是，有限元分析的结果需要与实际数据进行验证。
工程师们通常会在建造时对桥梁进行监测，获取桥梁的实际位移、应力和振动等数据。
通过将实际数据与有限元分析结果进行对比，可以评估模型的准确性和可靠性，为后续设计提供参考。
总之，基于有限元模型的桥梁结构分析研究在桥梁设计和评估中起着重要作用。
通过构建精确的有限元模型，施加适应实际工况的载荷，并进行各种分析，可以预测和优化桥梁的性能。
高等桥梁结构理论
1.2 悬臂板的实用公式介绍
1.英国利物浦大学沙柯(Sawko)公式
mx
f
(0, y) P
A'
1 ch( A' y
/
)
a0 a0
长悬臂无限宽矩形Sawko公式满足四个条件 最大剪应力可用下式计算
2P
Qmax
适用于长悬臂常截面无边梁的情况
代数方程求解.具体过程见书.
2.荷载布置(自学)
3.翘曲扭转应力及剪应力验算(自学)
2.1.2 扭转中心、截面几何特征值计算
1.扭转中心A位置:
A C yx x y C
2.示例(自学)
2.2 薄壁箱梁的畸变
2.2.1 畸变微分方程的基本未知量
用能量-变分法推导单室梯形箱梁畸变微分方程,并利用“板梁框
M K '(z) '(z)
GJ
4.闭口箱梁约束扭转微分方程
由上两式可得:
5.边界条件
'''' (z) k 2 '' (z)
EJ
mt
2.1.2有限差分方程的建立、 荷载布置、 翘曲扭转应力及剪应力验算 1.箱梁段有限差分方程的建立
将箱梁约束扭转微分方程改写为:
可把梁等分为数段,根据B边l'' 界 K条2B件l 和 微m分t 定义,将微分方程转化为
对于无边梁的情况,可得:
PA0
1
A0 y a0
/
/
a0
2
m e x
1.5 小 结
(1)规范(JTJ-85)有关有效分布宽度的规定中存在欠缺.当 l0 2.5m ,无论 变截面或等截面均可利用它进行设计计算.
桥梁结构分析的有限元法(62页)
桥梁结长构安及大计学算 贺拴海 培训讲义
第1篇 桥梁结构整体分析
桥梁结构分析的有限元法 梁板式结构分析的有限条法 能量原理及组合结构分析的变形协调法 变截面连续梁、拱式结构分析的子结构法 桥梁结构的材料几何非线性分析
Qx
N
桥梁结构分析的有限元法j M x
桥梁结构有限元法的分析过程
桁架桥结构分析
要求。一般来说，
假定位移是坐标的某种函数，称为位移模式
多项式的项数应 等于单元的自由
定单元和结点 的数目等问题。
或插值函数。根据所选定的位移模式，就可以
度数，它的阶次 应包含常数项和
导出用结点位移表示单元内任一点位移的关系 线性项等。这里
所谓单元的自由
式：
度是指单元结点
{ f } [N ]{ }e
6EI y
0
- l 2 (1 z )
0
(2 z )EI y 0
l(1 z )
0
6EI y
(4 z )EI y
0
l 2 (1 z )
0
l(1 z )
0
6EI z l 2 (1 y )
0
0
0
(2 y )EI z 0
l(1 y )
结点力列阵 { }e [ui , wi ,u j , wj ]T 单元坐标系下单元刚度矩阵表达式同前，但
[k ]0e
EA 1
l
0
0
0
结构坐标系下单元刚度矩阵表达式同前，但
[k]e
EA c2
cs
l cs s2
c cos, s sin
桥梁结构分析理论与方法4
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(3) 单跨斜支承梁——支承方向不与桥轴线正交的单跨支承梁即为 单跨斜支承梁或单跨斜主梁，简称斜梁。专业上宜称单跨斜支承 梁而不宜称简支斜支承梁，这是因为单跨斜梁并不是静定结构， 与正交的简支梁是不同的。后面所述的单跨斜支承梁是指一次超 静定的单跨斜支承梁。
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将以上三个方程联立求解，可得
整体现浇板、装配式板、实心板及空心板。钢筋混凝土板及预应 力混凝土板等一般不宜采用整体现浇板，而宜采用装配式。斜板 桥一般只适用于中小跨度，即跨径在20m以下。在跨径较小的通 道中，一般采用斜交刚架(或斜交箱涵)。
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(2) 多 梁 式 斜 梁 桥 —— 这 一 类 型的斜桥可由不同断面形 式的主梁与行车道板组成， 通常有T形梁、I形组合梁 及改进型I形组合梁、槽形 组合梁、组合箱以及分离 箱等多种形式。近年来， 我国也较多采用铰结低高 度箱。可以说，在正交简 支梁桥及连续梁桥中可用 的断面形式，在斜交桥中 均可采用。
(6) 异形斜梁——两个斜度不同的斜梁，也称为梯形斜梁。由此构成 的斜桥即为异形斜桥，简称为IS(Irregular Skew Girder)斜梁。
(7) 直角梯形斜梁——它为异形斜梁的特例，其中有一个为直角(斜 度为0º)，而另一端不为直角。由直角梯形斜梁构成的斜梁桥即 为直角梯形斜梁桥，简称为TS(Trapezoid Skew Girder)。
本节我们先讨论刚性支承的单跨斜支承梁的内力计算。
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根据前面的假设，单跨斜梁的RSS计算模式为扭转一次超静 定结构，在其支承的一端解除抗扭约束，结构就为静定结构，即 基本结构。 （1） 对于基本结构进行分析
桥梁结构动力学特性分析与设计
桥梁结构动力学特性分析与设计桥梁在现代社会中起到连接和交通的重要作用，在设计和建造桥梁时，了解桥梁结构的动力学特性，对于确保桥梁的安全和可持续使用至关重要。
本文将介绍桥梁结构动力学特性的分析与设计方法。
一、桥梁结构的动力学特性桥梁结构的动力学特性是指桥梁在受到外部力作用下的振动行为。
了解桥梁的动力学特性可以帮助工程师预测桥梁的响应和疲劳寿命，从而设计出更安全和经济的桥梁结构。
1.自由振动频率桥梁的自由振动频率是指桥梁在没有外部激励力作用下，自由振动的频率。
自由振动频率可以通过解析方式或数值模拟方法计算得到。
桥梁的自由振动频率与梁的固有刚度、质量和几何形状等因素密切相关。
2.阻尼特性桥梁结构的阻尼特性决定了桥梁在受到外部激励力作用下的响应衰减速度。
阻尼主要由材料的内部阻尼和外部阻尼组成。
在桥梁设计中，应根据实际情况选择合适的阻尼措施，以减小桥梁振动造成的损害。
3.模态分析模态分析是桥梁结构动力学分析中的一种重要方法，它可以确定桥梁的振动模态和相应的频率。
通过模态分析，工程师可以评估桥梁结构的稳定性和安全性，为桥梁设计提供参考。
二、桥梁结构动力学分析方法桥梁结构的动力学分析方法主要包括实验方法和数值模拟方法。
实验方法通过实际测试桥梁的振动响应来获取动力学特性，而数值模拟方法则通过建立数学模型来推导解析解或使用计算机进行仿真计算。
1.实验方法实验方法是研究桥梁结构动力学特性的常用手段之一。
常用的实验方法包括悬索式振动台试验、振动台试验和现场振动试验等。
实验方法能够直接获取桥梁的振动响应，但需要一定的实验设备和条件，并且费时费力。
2.数值模拟方法数值模拟方法通过建立桥梁的数学模型，将其转化为动力学方程，并通过数值方法求解得到桥梁的动力学特性。
数值模拟方法具有模型建立简便、成本相对较低、计算速度快等优点。
常用的数值模拟方法包括有限元方法、边界元方法和模型试验等。
三、桥梁结构动力学设计考虑因素在桥梁结构动力学设计时，需要考虑多种因素，以确保桥梁的安全和可持续使用。
桥梁钢结构的设计方法及要点分析
桥梁钢结构的设计方法及要点分析摘要：桥梁作为公共基础建筑的组成部分，承载着重要的运输作用。
钢结构被广泛应用于桥梁工程中，桥梁钢结构设计与桥梁的稳定性密切相关。
由此，本文着重分析了桥梁钢结构的设计方法与要点，期望以此提高钢结构的质量，确保桥梁的可靠性。
关键词：桥梁钢结构；设计方法；要点分析随着我国公共交通事业发展逐渐发展，桥梁建设在公共交通建设中的重要性逐渐凸显。
桥梁打破空间的限制，以纵横交错的方式形成庞大而复杂的交通网络，给拥塞的交通提供了便捷通道，为人们交通生活带来极大便利。
然而目前，桥梁设计过程中存在的一些弊端与问题，往往会导致桥梁坍塌、断裂发生，对社会稳定及人们的安全造成极大威胁。
钢结构是桥梁的重要组成部分，为了提高桥梁的可靠性，我们需要加大对桥梁设计的研究，设计出更科学、合理的桥梁钢结构，保证桥梁的可靠性，保障人们的交通安全。
一、桥梁钢结构设计中存在的弊端钢结构设计是工程建设的重要部分，关乎建筑工程实施的进度、质量和成本。
目前，我国部分建筑工程设计中仍然存在一定的弊端，主要体现在设计理念不合理与设计要求不达标两方面，严重阻碍桥梁钢的建设。
在桥梁钢设计要求方面不达标。
桥梁钢结构设计要求主要集中在承载力方面，因此钢结构设计需要同时具备安全、可操作、完整等性能，才可投入设计建设中。
由于桥梁受力主体在混凝土与钢筋上，因此设计过程中需要注重钢结构的性能与质量，以此保证桥梁钢结构的稳定性。
然而，目前大部分情况是，设计者并未依循国家标准进行相关的设计与建造，甚至在未结合桥梁周边实际环境的情况下，按照自己意愿篡改设计标准，致使设计要求达不到国家相关标准，容易引发安全事故。
除了设计标准要求不达标，设计者在细节方面也存在一定的漏洞。
桥梁钢结构细节一旦被忽视，在施工完成后细节出现异常，将会导致整个桥梁钢结构不完整，甚至导致桥梁坍塌。
创新设计能力与专业技能不足。
在桥梁钢结构设计理念上，有部分设计者或因专业技能不足或其他原因，并未完全将设计水平完全发挥出来。
桥梁结构的动力特性分析与实践案例分析
桥梁结构的动力特性分析与实践案例分析引言作为建筑工程行业的教授和专家，我多年来从事建筑和装修工作，积累了丰富的经验，并在桥梁结构的动力特性方面有着深入的研究。
本文旨在分享我的经验和专业知识，着重探讨桥梁结构的动力特性分析及相关实践案例。
通过深入分析和实践案例的讨论，将为读者提供有价值的参考和指导。
一、桥梁结构的动力特性分析1. 动力特性的定义与重要性桥梁结构的动力特性指的是结构在受到外部加载（如车辆行驶、地震等）或内部反馈（如风荷载等）作用下的振动响应。
了解桥梁结构的动力特性对于评估结构的安全性、预测结构的振动响应以及设计适当的控制措施至关重要。
2. 动力特性的分析与评估方法桥梁结构的动力特性分析通常包括模态分析、频率响应分析和时程分析等方法。
模态分析用于确定桥梁的固有振动模态和频率，频率响应分析用于确定结构在受到外部激励时的振动响应，而时程分析则是模拟结构在实际使用过程中的动力响应。
3. 动力特性分析的输入参数和工具在进行桥梁结构的动力特性分析时，需要准确输入结构的几何形状、材料参数、边界条件和加载情况等参数。
同时，还需要借助一些专业的分析工具和软件，如有限元软件、动力分析软件等，来完成复杂的计算和分析工作。
二、桥梁结构动力特性实践案例分析1. 桥梁结构在地震作用下的动力特性地震是桥梁结构最常见的激励源之一，对桥梁结构的动力特性有着显著的影响。
在实践中，我们通常通过分析地震动力学响应谱、地震时程分析等方法来评估桥梁结构在地震中的动力反应。
以某高速公路桥梁为例，我们利用有限元软件进行模态分析，确定了桥梁主要的振型和固有频率，并结合地震动力学响应谱，得出了结构在不同地震等级下的地震反应。
2. 桥梁结构在风荷载下的动力特性风荷载对桥梁结构的影响同样不可忽视。
在实践中，我们可以通过风洞试验、数值模拟和频率响应分析等方法来研究桥梁在风荷载下的动力特性。
以一座大型斜拉桥为例，我们采用风洞试验和有限元模型，分析了桥梁在各种风速条件下的振动响应和结构的疲劳性能，从而为设计防风措施提供了科学依据。
现代桥梁结构3-预弯预应力混凝土梁
预弯预应力混凝土梁
图 12-1 为 各 种 型 式 的 梁 在 其实用范围内，梁的高跨 比 H/L 与梁跨 L 之间的关系。 可以看出预弯预应力混凝 土梁高跨比在1/30～1/40左 右；预应力混凝土梁和劲 性钢筋混凝土梁的高跨比 在1/18～1/22；预应力混凝 土箱梁和钢箱梁的高跨比 为1/20～1/30。因此，预弯 预应力混凝土梁的刚度比 其它型式梁的刚度都大 。 适用于跨越能力大建筑高 度要求低的地区。
预弯预应力混凝土梁
4．质量可靠：在预弯预应力梁的制造过程中，由于对钢 梁进行预压、浇注一期混凝土和预弯梁的回弹等，这些加、 卸荷载的过程相当于对钢梁进行了反复的荷载试验。因此， 能保证预弯预应力混凝土梁使用时安全可靠。根据重复荷 载试验，在50%～100％的设计荷载作用下，重复荷载次 数超过200万，则具有一定耐疲劳性能。 5．适用范围广：预弯预应力混凝土梁除用于大跨度、低 梁高的特殊建筑外，所有能采用钢梁和钢筋混凝土梁的场 合，都可以采用预弯预应力混凝土梁。如工业厂房、影剧 院、地下建筑和高层建筑、以及公、铁路桥梁等建筑物。 同时由于它具有耐高温、耐腐蚀、工作时振动和噪音小等 优点。因此，近年来在工程中采用的逐渐增多。
预弯预应力混凝土梁
（二）梁的刚度及挠度计算 1．刚度特性 预弯预应力梁在重复荷载作用下，跨中挠度与荷载关系如 图12-5所示。由图可以看出，循环加载与挠度的关系可近 似用一条折线来表示。对重复荷载其转折点在梁下翼缘一 期混凝土消压荷载附近（对第一次静载其转折处应在第一 条裂缝出现时荷载）。由于钢梁本身具有较大的刚度，即 使一期混凝土开裂而使预压应力消失，但当作用荷载小于 消压荷载时，因钢梁的回弹作用仍可使已开裂的裂缝闭合， 则仍能使一期混凝土处于连续状态。此时梁的截面刚度， 仍可近似地视为不开裂的预弯预应力混凝土梁的全截面刚 度。当作用的外荷载大于消压荷载时，已开裂的截面一期 混凝土处于张开状态，则梁的刚度有所减小。
桥梁3-总体设计
总体设计的原则公路桥涵应根据所在公路的使用任务、性质和将来的发展需要，按照安全、适用、经济、美观和有利环保的原则进行总体设计，应具有合理的构造形式。
对于桥梁结构构造的处理，应遵循设计规范的要求、正确地进行结构设计，合理地确定桥梁各部位尺寸和构造细节，满足强度、刚度、稳定性和耐久性的要求。
设计者不仅要关注桥梁运营阶段的使用性能，还应特别关注结构物在施工期间的变形和稳定。
保证桥梁结构在建筑过程按照设计预先制定的控制方案实施。
特别是施工、运营各个阶段的边界条件与设计计算、分析假定是否一致。
一、设计的一般要求（1）适用方面要求：必须保证桥上车辆和行人的通畅，满足交通量增长需求，桥下要满足泄洪、通车、通航等的要求。
确定桥上安全设施的设置、桥下最不利净空，进行合理的总体布置。
（2）经济上的要求：应体现经济上综合效益的合理性。
因地制宜、就地取材、合理选用适当桥型。
满足快速施工要求，尽可能减少中断交通的施工。
同时考虑养护、维修等方面的问题。
（3）结构和构造要求：桥梁结构及其各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性（4）施工要求：桥梁结构应便于制造和架设，尽量采用先进的施工工艺，保证工程质量、施工进度和施工安全。
（5）美观上的要求：特别是城市立交和城市桥梁，应给人以美感，与周围环境协调，关键是结构的合理布局，受力明确、各部尺寸比例协调、简洁、通透。
（6）环保上的要求：应综合考虑施工及运营时期对周围环境的影响。
在施工期间的施工噪音、弃碴、降尘、废水等的处理。
以及运营时期的车辆噪音、路面排水等的综合防治。
对于重点地段对环境的影响应进行专题研究。
二、桥梁的设计程序设计程序应包括：设计前期、设计阶段和设计后期三个阶段：1．设计前期包括：项目预可行性研究、编制项目建议书、工程可行性研究（方案设计）2．设计阶段包括：初步设计、施工图设计。
3．设计后期包括：施工配合，参加实验、鉴定，设计回访和工程设计总结。
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。
桥梁物理原理实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解桥梁结构的基本类型及其物理原理；2. 掌握桥梁结构力学分析的基本方法；3. 通过实验，验证桥梁结构在受力情况下的力学性能；4. 提高对桥梁结构设计、施工和检测的认识。
二、实验内容1. 桥梁结构类型及物理原理分析；2. 桥梁结构力学分析；3. 桥梁结构受力性能实验。
三、实验原理1. 桥梁结构类型及物理原理分析桥梁结构主要包括以下几种类型：梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥。
每种桥梁结构都有其独特的物理原理。
（1）梁桥：梁桥主要由梁、柱、基础等组成。
其物理原理主要是利用梁的弯曲变形来承受荷载，并通过柱和基础将荷载传递到地基。
（2）拱桥：拱桥主要由拱圈、拱脚、基础等组成。
其物理原理主要是利用拱圈的推力将荷载传递到地基，从而减小地基压力。
（3）斜拉桥：斜拉桥主要由主梁、斜拉索、桥塔、基础等组成。
其物理原理主要是利用斜拉索的拉力将主梁吊起，并通过桥塔和基础将荷载传递到地基。
（4）悬索桥：悬索桥主要由主缆、吊杆、主梁、桥塔、基础等组成。
其物理原理主要是利用主缆的悬吊作用，通过吊杆将荷载传递到桥塔和地基。
2. 桥梁结构力学分析桥梁结构力学分析主要包括以下内容：（1）静力分析：研究桥梁结构在静力荷载作用下的内力和变形；（2）动力分析：研究桥梁结构在动力荷载作用下的振动响应；（3）稳定性分析：研究桥梁结构在荷载作用下的稳定性。
3. 桥梁结构受力性能实验桥梁结构受力性能实验主要包括以下内容：（1）梁桥受力性能实验：通过加载梁桥，观察其变形和破坏情况；（2）拱桥受力性能实验：通过加载拱桥，观察其变形和破坏情况；（3）斜拉桥受力性能实验：通过加载斜拉桥，观察其变形和破坏情况；（4）悬索桥受力性能实验：通过加载悬索桥，观察其变形和破坏情况。
四、实验步骤1. 梁桥受力性能实验（1）搭建实验模型：根据实验要求，搭建梁桥模型；（2）加载：在梁桥模型上施加不同等级的荷载；（3）测量：测量梁桥在加载过程中的变形和破坏情况；（4）分析：分析梁桥受力性能，得出结论。
桥梁结构稳定性分析与改进研究
桥梁结构稳定性分析与改进研究桥梁作为一种重要的交通基础设施，承载着人们走向美好生活的希望，但是，在长时间的使用过程中，桥梁会受到各种因素的影响，可能出现扭曲、变形、裂缝等问题，严重影响其使用效果和安全性能。
因此，对桥梁结构稳定性的分析和改进显得十分必要。
一、桥梁结构稳定性分析桥梁结构稳定性是指在保证其受力有效的前提下，抵抗外部负载并保持不变形、不破坏的能力。
稳定性分析主要包括强度分析和变形分析。
强度分析是指计算桥梁结构所能承受的最大荷载大小，以确定其强度是否合理。
而变形分析则是指根据桥梁结构的弹性特性，计算桥梁所受荷载时的变形情况，以评估结构的稳定性。
在进行桥梁结构稳定性分析时，需要注意以下几点：1. 定义合理的荷载模型荷载模型是稳定性分析的基础，需要根据桥梁的实际情况，合理选择荷载类型及大小。
2. 确定合理的边界条件桥梁结构稳定性分析时，需要对边界条件进行限定，包括支座的类型、布置方式、摩擦系数等。
3. 考虑结构非线性桥梁在受荷的过程中会出现非线性现象，如屈曲、稳定性失效等，需要在分析过程中加以考虑。
二、桥梁结构稳定性改进研究为了提高桥梁的稳定性，目前的改进方法主要包括以下几种：1. 合理设计桥梁的几何、材料、支座等结构参数通过合理的设计，使得桥梁结构的为空间的刚度和稳定性都得到了相应的提高。
2. 增强桥梁的承载力可以采用加固桥梁、加厚桥梁等方式，从而提高桥梁的承载力。
3. 提高桥梁的防腐性能桥梁所处的环境很多时候会对其稳定性造成影响，应当采取相应措施，如进行防腐、打蜡处理等，从而提高桥梁的耐用性和稳定性。
4. 建立桥梁监测系统，定期进行检测和维护监测系统可以实时监测桥梁结构的状况，并在需要时进行修缮和更换，从而保证桥梁的稳定性。
三、结语桥梁是交通基础设施的重要组成部分，其稳定性非常重要。
为了保证桥梁的稳定性，进行稳定性分析以及采取相应改进措施是必不可少的。
未来，在桥梁建设和运用过程中，人们需要不断地总结经验，优化改进方法，以保证桥梁的安全性和稳定性。
桥梁结构分析理论与方法及应用
桥梁结构分析的手段，目前主要采用有限元法，用计算机 利用程序计算，那是否我们只学有限元法，会用程序计算就可 以了？还学分析理论做什么？
李国豪院士在他的《桥梁结构稳定与振动》一书的再版前 言（2003年版）中说：“……..，但是，解析方法，不论是精 确的还是近似的，只要能给出有关参数影响的关系并表达出其 物理意义，在理论上和使用上都具有重要意义”。
14 陈惟珍等著：钢桁梁桥评定与加固—理论、方法与实践，科学出
版社，2012年
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1.1 基础力学的相互关系
理论力学: 研究物体机械运动普遍遵循的基本规律的一门科学，
是用高等数学方法处理物理问题的一门理论物理课。主要研究的对象
是有限自由度的力学体系，如质点、质点系与刚体，讨论静力学与动
材料力学中采用了多种强度理论：
1 对于单向应力，常用屈服极限（延性材料）、抗拉强度（脆性材料）
应力状态有单向、二向、三向。
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对于材料力学的平面应力状态：
根据平面应力，可以确定任意斜截面上的应力、主应力、 主平面与x轴的夹角等。
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对于三向应力状态，常采用应力圆进行分析
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max 1
max
1
3
2
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7 Niels J. Cable Supported Bridges----Concept and Design,
John Wiley & Sons Ltd, 1997
8 陈骥：钢结构稳定理论与设计（第5版），科学出版社，2011
桥梁结构分析理论与方法—绪论作业解析
一、近代桥梁结构理论的回顾
Eads Bridge（公铁两用桥）建于1874年
一、近代桥梁结构理论的回顾
Forth Bridge（铁路桥）建于1890年
一、近代桥梁结构理论的回顾 4、混凝土结构设计理论
理论基础 1900年，E. Mörsch（德国）教授建立了容许应力法计算的经典理论。该 理论建立在大量研究、试验基础上。 1931年，A. Ф. Лолеит（前苏联）教授提出了按破坏内力法计算理论的建
议。
1955年，前苏联率先颁布了按极限状态法设计的《混凝土与钢筋混凝土设 计标准技术规范》。
一、近代桥梁结构理论的回顾 4、混凝土结构设计理论
工程实践 混凝土材料由水泥、骨料、水混合而成。 1824年，J. Aspdin（英国）发明了波特兰水泥； 1867年，J．Monier（法国）申请了钢筋混凝土的专利；
一、近代桥梁结构理论的回顾 3、桁架分析理论
理论基础 桁架桥梁的理念来源于房屋建筑中。
1847年，惠普尔（美国）发表了一部著作《桥梁建筑研究》，对桁架
中各杆件受力进行分析，并根据受力提出材料使用建议。 1859年，郎肯（英国）编写了《应用力学手册》，是19世纪的结构分
析方法的经典著作。
一、近代桥梁结构理论的回顾 3、桁架分析理论
的受力性能，梁高对刚度的影响，以及他在试验中发现的现象对稳定理
论有重要的推动作用。 虽然桥梁稳定理论是在该桥梁之后发展的，但是设计者当时已经采
用加劲肋防止失稳。
一、近代桥梁结构理论的回顾
原布列坦尼亚桥建于1850年, 1970年毁于火灾
一、近代桥梁结构理论的回顾
新布列坦尼亚桥在原桥基础上改建，于1980年完工
理论基础 1586年，Stvin（英国）建立了悬索内力的三角形法则； 1638年，伽利略（意大利）提出了悬挂的链条形状可能为抛物线的猜想； 1675年，胡克（英国）提出拱的形状可以从倒过来悬索中找到； 1690~1691年，伯努利兄弟、Leibnitz、 Hugens先后发现悬链线的数学 公式并不是抛物线 1695年，De La Hire（法国）发表了关于拱的静力学的最早研究。
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(1) 方程组的建立 取右图所示的五杆加劲板分析。由
于假定剪力作用在对称轴线上，因此结 构对称，可取一半进行分析。
为分析方便，将各杆的面积分别记 为右图所示值。
建立微分方程的思路是：在距自由 端x截面处截取微段Δx，取拉力为正， 对于每根加劲杆，可建立加劲杆轴力与 联系板上剪力流的关系
2014年版
国内的宁波招宝山斜拉桥在施工中发生严重事故，专家组研究的 结论认为设计中没有考虑剪力滞的效应是主要因素。
由于剪力滞的影响，宽翼缘的混凝土结构发生开裂、钢结构发生 屈曲变形甚至失稳。从前面的介绍和后面的分析中我们可以发现，剪 力滞效应对宽翼缘梁的应力不均匀性影响相当大。
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w
求出上翼缘的等效面积后，接下来是把面积分配到比拟杆上。 分配的方法是假定的,是否合理一般需要根据分析结果与实际测试 比较确定。
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分配的方法是把上翼缘板的等效面积βbt按中间杆平均分配、
边杆分中间杆的一半的原则进行分配；把腹板的等效面积分配到腹 板顶面的中间杆上，写成数学表达式是
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2）剪力滞效应的分析方法 A 弹性理论解法 ① 调谐函数法 以肋板结构为基础，取肋板和翼缘板为隔离体，肋 板用初等梁理论分析，而翼缘板由平面应力分析，用逆解法求解应 力函数，然后根据肋板和翼板之间的静力平衡条件和变形条件，建 立方程组，求出未知数，从而导得翼板的应力和挠度解。其代表是 T.V.Karman的经典解法。
3.2.2 微分方程组的建立
建立了等效模型以后，我们需要建立模拟分析的微分方程。采 用比拟杆法进行剪力滞分析时，分析结果的精度与上翼缘所采用的 杆的数量有关，比拟杆越多，分析过程越复杂。工程上常采用最简 单的三杆进行分析，即常说的三杆比拟法。以下以五杆比拟为例， 介绍其分析思路与过程。
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将上式两边各微分一次，并将各杆的平衡方程代入，可以得到 式中各参数符号代表的意义如下
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q1(x)、q2(x)：两块板中的待定剪力流； q0(x) ：腹板顶面上那根杆的已知剪力流函数；
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在宽翼缘梁的设计分析中，如果忽略剪力滞效应，将低估结构的 实际应力大小，使其应力分布状态与实际不符，从而可能造成结构局 部失稳或破坏。1969年11月至1971年11月，在奥地利、英国、澳大 利亚和德国相继发生四起钢箱梁重大事故。事故发生后，通过桥梁专 家的论证与分析，发现设计方法上存在严重缺陷，其重要问题就是在 剪力滞问题上的考虑不周。
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接下来讨论变形关系 在相邻两加劲杆之间的系板上，任意
单元的剪切角变化率则为
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根据虎克定律，引入应力应变关系 根据材料力学，上翼缘等效板中的剪力可表示为
由此我们得到了剪力与剪切变形的关系，对两边取导数，于是对q1有
一般式为
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b) 加劲板由加劲杆和系板两者组合而成，并且假定轴向力由加劲 杆承受，系板只传递剪力，泊松系数的影响略去不计。
c) 作用于T形梁任意截面上的竖向剪力Q（x）完全由腹板承受，并 且均匀分布于腹板上。于是与腹板相连的那根加劲杆，作用的剪力 流可近似为
q0(x)=Q(x)/h
(2) 加劲板面积的计算 在前面假定的基础上，我们首先要把等效结构的面积和板厚计算
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正剪力滞
负剪力滞
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熊礼鹏等：五跨连续斜拉桥扁 平钢箱梁剪力滞效应分析，中 国水运2009年12期
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X为以跨 中为原点 的截面所 在位置的 纵向座标
X为以跨 中为原点 的截面所 在位置的 纵向座标
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产生剪力滞原因的定性解释
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②正交异性板法 将肋板结构比拟为正交异性板，寻求其解，得到剪 力滞的结果。 ③折板理论 将箱梁离散为若干矩形板，以弹性平面应力理论和板的 弯曲理论为基础，利用各板结合处的变形和静力平衡条件，建立方 程组，可用矩阵形式进行计算。
④ 板壳理论 ⑤ 梁格法 将上部结构等效为梁格来进行计算分析。 B 比拟杆法 C 变分法 D 数值解法 有限元法、有限条法和有限段法 E 模型试验研究
出来。 在初等梁理论中，上翼缘的应力为
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进行等效变换后，上翼缘变为承受轴向力的杆，由于假定了中性 轴不变，因此采用的等效面积应满足：
假定等效翼缘板的厚度是原翼缘板的β倍，那么等效翼缘板的面积用 原截面的面积表示为:
等效翼缘板的厚度
为求等效系数α、β，考察等效关系
第三章 剪力滞分析方法及应用
3.1 概述 1）剪力滞效应的概念和解释
初等梁理论中,我们假定离中性轴同一距离的截面,在弯矩作用 下沿宽度方向截面的正应力是相等的。实际的带翼缘板的T梁和箱 形截面梁，在对称垂直力作用下，翼缘板上的正应力沿宽度方向呈 不均匀的分布状态。这种由于腹板处剪力流向翼缘板中传递的滞后 而导致翼缘板正应力沿宽度方向呈不均匀分布的现象，称为“剪力 滞效应”。如果靠近腹板处翼缘板中的正应力大于初等梁理论的正 应力，称为“正剪力滞效应”，反之称为“负剪力滞效应”。
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3.2 T梁剪力滞的比拟杆分析方法简介
3.2.1 基本原理 (1) 基本假定
a） T形梁在竖向荷载作用 下，原来由翼板和腹板共 同承担的内力，现在模型 化为由一块加劲板与一根 下弦杆组成的等代结构来 承担，而中和轴的位置保 持不变。
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