✓ 这样将全桥原来5个大工况、8个小工况最终优化为3个 工况，优化后的试验方案不仅可以保证各控制截面的 加载效率均达到规范要求，极大地提高了加载车的加 载效应，缩短了试验过程的耗时，而且避免了加载车 在同一（相近）位置的重复加载，此外，加载车辆较 之优化前有所减少，具有一定的经济效益。
结语
✓ 通过适当调整加载车载位，将加载车在纵桥向上以控制 截面为对称轴进行布置，将控制截面留出一定距离的“ 空载段”，而不是将加载车直接加载在控制截面上，避 免了加载车直接加载在控制截面上形成内力突变，使得 内力在控制截面的一定范围内为一“恒定值”，减少了 现场测点布置偏差造成的数据采集误差，提高了试验结 果的准确性与可靠性。
P3
P4
方案优化
工况 编号 ① ②
③
④ ⑤ ⑥ ⑦
⑧
⑨
控制 截面 A-A M+max B-B M-min C-C M+max D-D M+max E-E M+max F-F f+max
控制项目
设计值
内力/kN·m 挠度/mm
73291.53 -91.628
内力/kN·m -163773.02
内力/kN·m 挠度/mm
内力/kN·m 挠度/mm
72938.93 -91.669 74314.48 -46.324
内力/kN·m 21977.41
试验值
69626.95 -43.981
-155584.37
69291.98 -44.918 71341.90 -24.088
20878.54
挠度/mm
24.308
21.391
加载 效率 0.95 0.48
12
合 并
挠度/ mm
-52.565
-51.086 0.97
内力/ kN·m 26852.61
挠度/ mm
-18.312
26821.18 -17.546
1.00 0.96
8
合 并
结语
✓ 若只根据内力影响线进行加载布置，虽然内力的加载 效率能够满足要求，但是挠度往往偏低，而通过考虑 内力并兼顾挠度的加载效应，可以将同一截面的内力 与挠度加载工况优化为1个工况，避免了对同一截面的 重复加载。
A-A
1400
4@1400
1100
B-B
4
5
6
7
方案优化
以右边跨M+max（E-E截面）为例，通过适当调整加载车 载位，将加载车在纵桥向上以控制截面为对称轴进行布置， 即将控制截面留出一定距离的“空载段”，而不是将加载车 直接加载在控制截面上。
1350
1350
2@450 3700
4
5
6
7
方案优化
第一部分
模型建立 内力计算 初步设计 方案优化
模型建立
（110+3×200+110）m预应力混凝土变截面箱形连续刚构桥。 箱梁为单箱单室横断面，下部结构主墩为钢筋混凝土双肢薄壁墩 。 单向两车道，按照三车道设计，设计荷载等级为公路—Ⅰ级。
模型建立
在建模前，应首先需要根据分析的目的来选择相应的单 元以及模型的简化原则，并应事先划分好施工阶段、结构组 、荷载组以及一些必要的计算（如一期、二期恒载）等。
内力计算
运用“特征值分析控制”功能对结构进行动力特性理 论计算分析，分析前需将结构的荷载转化为质量，即将结 构自重与恒载转化到“Z”上。
内力计算 主梁正对称竖弯（f1= 0.774 583 Hz）
内力计算
内力计算
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
第三部分
模型建立 内力计算 初步设计 方案优化
初步设计
此次静力荷载试验的加载车拟选取总重为300kN，前轴 为60kN，中后轴均为120kN，前中轴距为3.5m，中后轴距 为1.5m，加载车荷载采用集中力等效模拟。
汽车荷载的冲击系数通过输入基频来考虑，由于是单梁 模型，故荷载横向分布系数为 3（车道数）×0.78（横向折 减系数）×1.15（偏载系数）×0.97（纵向折减系数）=2.61 。
由于荷载试验是测试桥梁在设计活载作用下结构响应的 增量，且预应力对结构的刚度贡献较小以及对结构的基频影 响较小，故暂不考虑预应力效应。
模型建立
在建模前，应首先需要根据分析的目的来选择相应的单 元以及模型的简化原则，并应事先划分好施工阶段、结构组 、荷载组以及一些必要的计算（如一期、二期恒载）等。
一般地，在模型完全建立后，可选择“消隐”功能以显 示与校验所建立的有限元模型是否与实际结构一致；还可以 按照不同材料、截面等信息选择不同的颜色显示，使得桥梁 整体的有限元模型更加清晰、明了。
0.95
0.95 0.49 0.96 0.52
0.95
0.88
加载车 数量
16 24 16 16 28 20
初步设计
各控制截面的内力加载效率（=0.95~0.96）满足《试验规程 》要求，但是相应截面的挠度加载效率却较低（=0.48~0.52）， 初步载位布置不能很好地反映出试验荷载作用下桥梁整体的刚度变 化； 车辆布置不尽合理，如E-E截面，加载车载位距离相距甚远，不 利于现场加载控制，而且每次加载只能够满足一个试验工况，加载 车利用率较低，耗时费力，需进行优化。
内力/ kN·m 27318.47 26513.08 0.97
挠度/ mm
-53.276
-52.627
0.99
13
合 并
内力/ kN·m -140324.72 -139891.92 1.00
内力/ kN·m -38280.78 -36332.76 0.95
内力/ kN·m 27301.81 27455.91 1.01
引言
为减少桥梁荷载试验耗时及中断交通时间等，以一座四塔五跨单 索面预应力混凝土矮塔斜拉桥为例，结合多跨矮塔斜拉桥结构的受力 特点及控制截面影响线的特点，通过考虑内力兼顾挠度的加载效应， 截面影响线的图形相似性及互补性，并适当调整加载车载位，将加载 车在顺桥向以控制截面为对称轴进行布置，对桥梁静力荷载试验工况 进行了优化。
1600
1525
45 175
1.5m人 行 道
300
815
21000
21000
桥面挠度测点
桥塔顶偏位测点
12800
第三部分
模型建立 内力计算 初步设计 方案优化
初步设计
静 力 荷 载 试 验 的 加 载 车 拟 选 取 总 重 为 350kN 的 车 辆 ， 前 轴 为 70kN，中后轴均为140kN，前中轴距为3.5 m，中后轴距为1.5 m，加 载车荷载采用集中力等效模拟。
结语
✓ 根据高墩大跨长联连续刚构桥结构的受力特点，并结 合截面影响线图形的互补性，即正负弯矩影响线曲线 变化趋势恰好相反，可以将中跨跨中最大正弯矩与墩 顶附近主梁最大负弯矩2个加载工况优化为1个工况。
✓ 同理，可以将右次边跨L/4附近弯矩与右次边跨跨中最 大正弯矩2个加载工况优化为1个工况。
结语
优化后将全桥9个荷载试验工况仅通过3次加载即可全部实现，各 控制截面的加载效率均能够满足《试验规程》要求，可为同类型桥梁 的荷载试验提供参考。
第一部分
模型建立 内力计算 初步设计 方案优化
模型建立
（128+3×210+128）m四塔五跨单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥，采用墩 塔梁固结刚构体系。 主梁为变高度斜腹板单箱三室宽幅脊梁，索塔为独柱式钢筋混凝土结构， 截面为八边形，每个索塔设置16对斜拉索，全桥共计128根。 设计荷载为公路—I级（双向6车道），人群荷载为2.5 kN/m2。
第四部分
模型建立 内力计算 初步设计 方案优化
方案优化
➢ 对于多跨矮塔斜拉桥而言，由于结构自身特点（跨度 大、结构柔）的原因，设计荷载作用下主梁的竖向挠 度会比较大。
➢ 对该类结构进行静力荷载试验时，如果仅按照初步加 载方案来布置试验荷载，挠度荷载效率往往会偏小。
➢ 挠度是反映桥梁结构整体刚度的重要指标，因此应考 虑内力并兼顾挠度的加载效应。
方案优化
以右边跨M+max（A-A截面）为例，将同一截面的内力 与挠度加载工况优化为1个工况，优化后的加载车载位布置 。
弯矩影响线
挠度影响线
P1
P2
P3
P4
方案优化
从初步载位布置图可看出， 3号索塔底附近最大正弯矩 E-E截面与3号索塔顶端最大纵向位移F-F截面2个加载工况的 加载车载位布置较为接近，且影响线曲线变化趋势基本一致 ，可将E-E截面与F-F截面2个加载工况优化为1个工况。
7
3
8
4
11 12
1 2
9 10
5 6
4 5 6
9
11
12
10
13
1
7
2
3
8
4
8
5
6
1
2
7
3
方案优化
工况数量 大工况 小工况
1
①
②
2
③
3
④
4
⑤
⑥
5
⑦
⑧
控制 截面
A-A M+max
B-B M-min C-C M-min
D-D M+max
E-E M+max
控制项目
设计 荷载
试验 荷载
加载 加载车 备 效率 数量 注
B
C
A
55
4400
D D
250
200
2800
220
1.5m人行道
1525
3830 340
1525
220
1.5m人行道