旧石拱桥的承载力分析和简易加固

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1、第36卷，第1期公路工程Vo1．36．NO．12011年2月HighwayEngineeringFeb．，2011旧石拱桥的承载力分析和简易加固官邑，刘德坤，王雅妮，丁伯骏(1．湖南大学工程力学系，湖南长沙410082；2．湖南省路桥建设集团公司，湖南长沙410004)[摘要】以某高速公路建设中施工便道上的旧石拱桥为对象，考虑拱圈和拱上结构的联合作用，采用MI．DAS／Civil建立其整体分析模型，介绍分析方法和简易加固措施，其内容可作为同类工程的参考。[关键词]石拱桥；承载力分析；桥梁加固【中图分类号]U445．7’2

2、[文献标识码]B[文章编号]1674—0610(2011)01—0090—04AnalysisonbearingcapacityandsimplereinforcementforoldstonearchbridgeGUANYi，LIUDekun，WANGYani，DINGBojun(1．DepartmentofEngineeringMechanics，HunanUniversity，Changsha，Hunan410082，China；2．HunanRoadandBridgeConstructionGroupLtd．，C

3、hangsha，Hunan410004，China)[Keywords]stonearchbridge；bearingcapacity；reinforcement高速公路施工中，施工车辆经常需要通过施工桥为对象，考虑拱圈和拱上结构的联合作用，采用便道上的桥梁。山区有很多石拱桥，这些石拱桥大MIDAS／Civil建立其整体分析模型，介绍分析方法和多已使用多年，其设计承载力本就不高，加上多年的简易加固措施，其内容可供同类工程参考。使用，施工车辆通行时其承载力是否足够?如果不1工程描述及桥梁外观检查够可以采取什么简单的加固措施

4、?是施工中经常要遇到并及时解决的问题。某石拱桥(见图1)修建于20世纪9O年代末拱桥是上世纪最常见的桥梁形式，特别是偏远期，为双跨混凝土板拱桥，单跨28m，矢高4．7m，桥山区修建较多，传统的拱桥计算中，是将主拱圈和拱面宽5．4m，设计荷载等级为汽一l5。主拱圈为现浇上结构构件分开来计算的。这种计算模式不能很好混凝土拱肋加碎石混凝土组成，主拱圈两侧为预制的考虑桥梁的整体受力特性，因而难以较为准确地判断桥梁关键部位的应力和变形。桥梁试验可以在桥梁关键部位测试应力和变形，但试验需花费大量的人力物力，同时不能预先判断加固后桥梁

5、的力学特性。而有限元方法则可以方便地建立桥梁整体分析模型，可以很方便地得到桥梁关键部位的应力和变形，这相当于在计算机上进行仿真试验。。本文以某高速公路建设中施工便道上的旧石拱(a)石拱桥照片(b)石拱桥立面图图1石拱桥[收稿日期】2010—12—26[作者简介】官邑(1966一)，男，湖南长沙人，高级工程师，主要从事公路桥梁教学与研究工作。第1期官邑，等：旧石拱桥的承载力分析和简易加固91混凝土砌块砌成，各宽0．4nl，主拱圈厚0．8in，横断厚预制混凝土构件和20em厚现浇混凝土组成，预面如图2所示。立(横)墙厚0．5

6、m，为预制混凝土制块件由两块组成，在中间合拢，腹拱圈横断面图如砌块，中间不开孔。腹(小)拱圈厚0．3In，为10em图3所示。桥面为碎石填土，厚度0．2～0．3In。图2主拱圈横断面图预制混凝土构件现浇混凝土片石图3腹拱圈横断面图桥梁外观检查表明，该桥地基为坚硬岩层，桥=24000N／m。填土的弹性模量取E=60MPa，墩、主拱圈、拱上结构砌体砂浆饱满，砌缝基本无开泊松比取=0．2，重量密度取y=20000N／m。裂现象，石料无风化剥落现象，没有发现构件的局部3计算结果损伤；车辆在桥上通过时，感觉不到明显的变形和振动，腹

7、拱下没有落砂现象。这些外观表象表明该桥计算时分原路面和浇筑10em混凝土路面两种建筑材料和砌筑质量良好。情况进行，考虑桥梁自重和通行施工车辆的重量，忽桥梁历史调查表明，由于附近有采石场，该桥时略车辆荷载对桥梁的冲击作用，目前预计通行车辆常有运石料的车辆通过，车辆重可达30～40t。该重30t。30t车辆按《设计规范》中的轴距和轮距桥使用情况证明其实际承载力超过了设计承载力。加载于桥面上，分别考虑车载作用于1号小拱拱顶、桥梁外观检查和历史调查为确定施工通行车辆2号小拱拱顶、3号小拱拱顶、3／8主拱、大拱拱顶、重30t提供了

8、实践经验，也是理论计算和制定安全大拱拱顶右侧、4号小拱拱顶、5号小拱拱顶、6号小通行措施的基础。拱拱顶、7号小拱拱顶、8号小拱拱顶、9号小拱拱顶、右拱3／8主拱、右大拱拱顶、右大拱拱顶偏右、102有限元模型号小拱拱顶、11号小拱拱顶、12号小拱拱顶、13号采用桥梁结构分析软件MIDAS／Civil建立三维小拱拱顶，分