双曲拱桥碳纤维加固

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1、双曲拱桥碳纤维加固摘要双曲拱桥加固方法众多，但是结合拱的一个重要特征一变截面拱的受力特性一进行的加固方案未为所见。当主拱肋或主拱圈在加固以后成为变截面，变截面的形成使得拱结构受力特性发生变化。研究并利用变截面拱的特性对拱桥进行加固，是本课题的主要研究内容。通过理论分析与实际工程结合，本文研究得出以F结论：1．变截面拱的弯矩在很大程度上取决于拱截面的惯性矩I的变化规律。在惯性矩自拱顶向拱脚逐渐增大的无铰拱，随着截面惯性矩的增大，截面的弯矩也增大。在加固过程中采用增大拱脚惯性矩，会使得拱结构的受力重新分配：拱脚的弯矩因拱脚的惯性矩的相对增大而增大：拱顶的弯矩因拱顶

2、的惯性矩的相对减小而减小。相当于将拱顶的荷载卸载到了拱脚。据此，提出钢板碳纤维组合加固双曲拱桥。2．使用钢板碳纤维组合加固双曲拱桥，对拱顶存在病害的拱桥，可以直接减轻拱顶的负担：使用钢板碳纤维组合加固双曲拱桥，结合了两种加固方案的施工特点。同时文中研究讨论了以下几个问题：I．提出并讨论了实菔段采用板单元，建立利用板单元模拟实腹段的自重及联合作用的拱桥模型。讨论了实腹段板单元与主拱圈粱单元的连接问题，得出了实腹段与主拱圈连接模型在不释放板单元梁端弯矩下也可以得出合理计算结果的结论；2．探讨了主拱圈的截面换算的方法，明确了利用模量进行截面换算是较为贴切计算方法；3

3、．提出了手算拱轴系数过程中，实腹段在计算其对L／4和拱脚的弯矩时，应在L／4处将实腹段分为两个不同的部分进行计算的计算方法。第1章绪论1．1引言双曲拱桥是1964年江苏省无锡县建桥职工创建的一种新桥型⋯。这种桥型在结构上继承了砖石结构的优良传统，吸收了现代装配式钢筋混凝土桥的优点，在外观上具有民族特色。双曲拱桥由主拱圈和拱上建筑组成。主拱圈由拱肋、拱波、拱板和横向联系构件等几部分组成，其外形在纵横两个方面均呈弧形曲线，故称双曲拱桥。差拱圈在施工中，经历“化整为零”和“集零为整”两个阶段。化整为零，就是将主拱圈分成拱肋、拱波、拱板三部分，分别施工，并使先安装的构

4、件起到安装或浇筑下的一道工序的支架模板作用。施工中，先把分段预制的钢筋混凝土拱肋合拢，与横向联系组成拱形框架，在拱肋上浇混凝土或砌砖石成拱波，然后在拱波上浇混凝土拱板，形成主拱圈。因此，双曲拱桥的主拱圈为组合截面。拱波在横向做成弧形，既充分利用圬工材料的抗压性能，节省钢筋：又可加大截面刚度，节省圬工。拱板则起主要的组和作用。集零为整，就是由拱肋、拱波、拱板组成截面。这样的结构既发挥了预制装配的优点，可以无支架施工，节省本材，加快施工进度；又充分利用圬工材料的抗压强度，节省钢材，便于施工，深受欢迎，所以，在全国得到迅速推广。1。2双曲拱桥常见病窖、裂缝及分析1．

5、2．1双曲拱桥发生较为严重的病害阳双曲拱桥常见的病害有：1．墩台位移而引起破坏双曲拱桥由于自重较大，其相应的水平推力也较大，设计、施工不当时，往往容易引起墩台的较大位移和沉降。由于位移和沉降较大，必将出现拱圈下沉、开裂，拱肋与拱波分离，侧墙与拱肋分离，空腹小拱开裂或立柱严重裂缝等损坏现象。2．拱肋强度不足而引起承载力的降低拱肋是拱桥主拱圈的重要组成部分，它与拱圈共同承受全部恒载和活载，是主要受力构件。因此，当其抗弯强度和刚度不足时，往往使承载能力降低，同时也会引起其他构件的损坏。3．横向联系不足而引起失稳双曲拱桥拱肋中设置横向联系是很重要的。在集中荷载(车辆荷

6、载)作用下，各片拱肋的变形就比较均匀。而且，随着横向联系的加强，各片拱肋间的变形更趋于一致。由于横向联系的设立，使单片的拱肋在横向成为整体，形成一个拱形框架，从而大大加强了拱肋的横向刚度，保证了拱肋的横向稳定性。当横向联系布置不够或强度不足而产生损坏时，将会使拱桥横向稳定性降低，拱波顶出现纵向裂缝。4．拱上填料排水不畅等原因引起的侧墙鼓肚破坏双曲拱桥侧墙发生鼓肚，一般是由于排水不良，填士内聚集大量水分而造成膨胀，也可能是建筑质量不佳引起的。1。2，2双曲拱桥常发生的裂缝拱式桥的形式很多，但裂缝较多而又有代表性的，当数双曲拱桥。拱桥中有共性的裂缝，双曲拱桥基本上

7、都有，而双曲拱桥中的有些裂缝其它拱桥却没有。1．2．2．1．拱桥的径向曩缱拱桥径上裂缝经常发生在拱脚和拱顶两个部位，其方向与拱轴线垂直。拱脚附近的径向裂缝是由负弯矩引起的，上宽下窄，垂直于拱轴线向下延伸。当拱背布置有纵向钢筋时，从拱脚截面上缘开始，可出现几条大致平行的裂缝。裂缝宽度最大的一条在拱脚．向1／4跨方向逐渐减少。如裂缝宽度超过O．25mm时，应视为不正常裂缝。当拱背无钢筋时，裂缝的宽度往往较大，但缝数较少。拱项附近的径向裂缝是由正弯矩引起的。裂缝下宽上窄，沿竖赢方向向上延伸。裂缝宽度拱顶较大，向1／4跨方向逐渐减小以至消失。这种裂缝还会引起拱项下沉。

8、拱圈的径向裂缝是拱桥中最常见的裂缝。建