“大型桥梁结构力学测试与安全分析虚拟仿真实验”应用智能传感和测试技术、计算机技术、网络通讯通信和数据处理技术等，模拟对大型桥梁结构主桥线形、斜拉索索力、主塔沉降、主梁应力和主桥振动等力学量的现场测试，并通过对测试结果的分析，进行桥梁结构性能演化和安全评价，为桥梁的运营管理、养护维修、安全和可靠性评估等提供依据。
学生通过本虚拟仿真实验的学习，可以达到以下教学目标：
（1） 掌握大型桥梁结构力学检测监测方案设计；
（2） 掌握各种现代力学测试方法、传感器工作原理及相关仪器设备的使用方法；
（3） 掌握结构力学测试数据的分析方法；
（4） 掌握大型桥梁结构安全评估方法。
桥梁结构受力状况的检测监测对于桥梁的运营管理、养护维修、安全和可靠性评估等具有重要的意义。本虚拟仿真实验教学项目通过训练学生进行桥梁结构力学检测监测方案的设计，使用各类力学测试传感器和相关仪器设备，进行桥梁结构受力状况的测试，并基于测试结果进行结构安全分析和可靠性评估。实验项目主要的测量内容包括：主桥线形、斜拉索索力、主塔沉降和偏位、主梁应力和主桥振动等。
1）斜拉索索力测量
斜拉桥结构的受力特点是斜拉索对主梁提供弹性支承，将主梁承受的竖向荷载通过拉索轴力传向主塔，主梁的弯矩大大减小，因此主梁从以受弯为主转化为受轴力为主，索力大小将直接影响主梁受力状态。常用的测量传感器有光纤光栅锚索计、振弦式锚索计。
2）主梁应力测量
结构应力是判断结构安全最直接的指标，结构亚健康状态往往将导致应力超限或应力异常重分布，所以对于应力的异常变化应给予足够的重视，并结合环境、变形等其它监测结果来综合判定结构状态是否处在安全及可控的范围。对于桥梁结构相关构件的应力情况采用专用应变传感器进行监测。
3）梁端纵向位移测量
灌河大桥为“半漂浮体系”的结合梁斜拉桥，桥面因为车辆及温度等原因会发生一定的纵向位移，因此对桥面的纵向位移也应该进行监测。纵向位移则采用拉线式位移计进行监测，测点布置在主桥两端支座处，安装时将位移传感器的拉绳一端通过支架固定在主梁端部，另一端通过支架固定在桥墩墩顶。
4）主梁振动测量
通过实时监测主梁在风、交通、地震等作用下的加速度响应，为研究桥梁整体动力特性、验证桥梁设计理论以及日常运营管理提供依据。主梁振动测量一般采用三向加速度传感器和动位移传感器。
5）塔顶及主梁位移测量
桥梁基础的沉降会给桥梁结构造成多方面不利影响。可采用GPS 高精度相对定位法、RTK 实时动态测量系统测定主桥塔基及部分基础沉降和水平位移变形。
步骤1：实验场景漫游（0.2学时）
要求：通过系统漫游和文字介绍了解桥梁结构信息和构件相关知识，并通过自主漫游加深对结构的了解。自主漫游的同时，可以在左侧工具栏点击想要了解的结构构件进行学习。
图1 实验场景系统漫游
图2 实验场景自主漫游
步骤2：传感器设备认识学习（0.2学时）
要求：通过交互式页面，学习传感器设备基础知识。
图3 传感器设备知识学习
步骤3：实验知识测试（0.2学时）
要求：通过交互式页面，从题库中随机抽取测试题进行考查，要求学生完成10道题，进一步了解自己对结构及传感器知识的学习掌握情况。
图4 结构及传感器相关知识测试
步骤4：静载测试方案设计（0.1学时）
要求：通过交互式页面，根据静载测试要求设置合适的监测项目和内容。
图5 静载实验方式选择
图6 静载测试监测项目选择
步骤5：静载测试传感器布置安装（0.2学时）
要求：通过交互式页面，根据静载测试要求，在结构的工程简图设置传感器的位置和数量。
图7 静载测试传感器安装
步骤6：静载加载测试及数据采集（0.1学时）
要求：通过交互式页面，要求学生了解静载测试内容。通过对加载点位置及加载数量的设置，让学生直观了解静荷载加载过程。完成每次加载条件设置后，查看并保存数据
图8 静载测试加载实验
图9 查看并保存静载测试数据
步骤7：动载测试方案设计（0.1学时）
要求：通过交互式页面，根据动载测试要求选择合适的监测项目和内容。
图10 动载实验方式选择
图11 动载测试内容选择
步骤8：动载测试传感器布置安装（0.2学时）
要求：通过交互式页面，根据动载测试要求，在结构的工程简图设置传感器的位置和数量。
图12 动载测试传感器安装
步骤9：动载测试加载及数据采集（0.1学时）
要求：通过交互式页面，要求学生了解动载测试内容。通过对行驶速度及跳车点的设置，让学生直观了解动荷载加载过程。完成每次加载条件设置后，查看并保存数据。
图13 动载实验加载实验
图14 查看并保存动载测试数据
步骤10：在线监测模式方案设计（0.1学时）
要求：通过交互式页面，根据在线监测模式测试要求选择合适的监测项目和内容。
图15 在线监测模式测试方案设计
图16 在线监测测试内容选择
步骤11：在线监测模式测试传感器布置安装（0.2学时）
要求：通过交互式页面，根据在线监测模式测试要求，在结构的工程简图设置传感器的位置和数量
图17 在线监测模式传感器安装
步骤12：在线监测模式加载及数据采集（0.1学时）
要求：通过交互式页面，根据在线监测模式测试要求，在结构的工程简图设置传感器的位置和数量
图18 在线监测模式加载实验
图19 查看并保存在线监测模式数据
步骤13：破坏模式测试（0.2学时）
要求：通过交互式页面，在完成三种基础实验测试后，选择附加测试，要求学生了解桥梁结构的破坏形式，并能够根据结构破坏形式及传感器数据认识结构破坏类型，查看并保存数据。
图20 附加破坏模式