释能拱桥加固原理及结构差异分析.pdf

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1、２０１５年第７期（总第１６０期）江西建材交通工程释能拱桥加固原理及结构差异分析■王伯建■重庆桥都桥梁技术有限公司，重庆　４０１１２０摘要：重庆地处西部，桥梁多以拱桥为主，尤其是石拱桥。随着使用年限的增θ１；不考虑拉应力时，设应力重分布后的应变线夹角为θ２：加，拱桥进入服役末期，旧危桥整治加固成为重点。本文在充分分析拱θ２＝θ１＋Δθ（３）桥受力特性的基础上，从“释能法”理论基础、力学特征着手，深入研究了式中：Δθ———由于压应力重分布后，附加压缩应变所产生的夹角“释能法”加固拱桥的力学原理及行为，重点分析了

2、释能拱与无铰拱、双变化。铰拱、平面拱的结构和力学差异，对重庆地区石拱桥加固具有重要指导由于Δθ较小，为简化计算，假定θ２≈θ１，此时可求出荷载作用下意义。固端拱应力调整后的偏心距ｅ。将左右约束弯矩ωＬ和ωＲ分别分解为关键词：桥梁工程拱桥释能法加固ωＬ＝ω１＋ω２；ωＲ＝ω２。按上述假定的初始约束弯矩求出轴向力，ｅ值不变，调整约束弯矩，多次迭代达到收敛。随着交通事业的迅猛发展，交通运输任务日益繁重，交通流量及行３　释能拱桥与其他拱桥结构差异车荷载越来越大，同时桥梁结构长年累月受各种外界因素的交互影响，３．１　

3、释能拱与无铰拱结构差异导致桥梁难免会发生一系列病害及缺陷，大大缩短了桥梁的使用寿命，无论是就内在结构受力，还是表面外观结构而言，释能拱与无铰拱严重影响了桥梁的正常使用。桥梁施工复杂、造价高昂，在公路交通运最为相近。无铰拱主拱圈拱座与拱脚的连接方式为固结。固结就是指输体系中发挥着重要作用，因此，工程技术人员在桥梁建设施工运营过二者连接牢固，尽量保持拱脚在外部荷载作用下不发生开裂或其他破程中，总是千方百计的采取各种质量保障措施，确保工程质量和运营安坏。无铰拱的拱座与拱脚大多采用“一体式”设计，无论是从结构特性全

4、。然而，桥梁在长期运营过程中，受自然环境（温度湿度变化、酸雨腐还是力学性质可以近似看成一个整体。释能拱的主拱圈拱座与拱脚的蚀等）、车辆荷载、材料老化等因素的影响不可避免会产生一些损坏现连接方式通常为半固结。半固结介于固结与自由转动之间，通常是采象，这是一个不可逆转的过程。８０年代之前修筑的桥梁已运营多年，用特殊工艺保持拱脚截面中性轴以下部分不发生开裂或其他破坏；以原有设计已不能适应现在的交通需求，病害和缺陷累累，桥梁加固维修上部分采用特殊工艺把拱座与主拱圈隔离。实际上，释能拱拱座与拱已成为亟待解决的问题。脚

5、采用的是“半一体式”的设计，允许主拱圈发生轻微转动，但会受到一１　“释能拱”概念及理论基础定约束使其不可真正自由转动。“释能法”是一种先进的拱桥加固手段，它是通过对拱桥结构的拱３．２　释能拱与双铰拱结构差异脚进行一定的特殊处理，使整个桥梁结构的受力特性、力学特征发生改就表面外观结构来说，双铰拱与释能拱结构的显著差异就在于拱变，引起结构能力发生应力重分布，进而达到优化拱桥结构的目的，同座与拱脚的连接方式。就整体结构内在受力来说，双铰拱结构的拱桥时可以大大提高承载力水平。“释能法”加固改造后的拱桥简称为释能不可

6、承受弯矩，仅仅承受轴向力；而释能拱拱脚部位既承受轴向力，又拱。要承受弯矩；其本质区别在于拱脚转角大小。双铰拱拱座与拱脚采用“释能法”力学理论基础就是桥梁结构在裂缝处会发生内力释放。钢筋、混凝土、石料预制的铰进行连接，可以自由转动，即对拱脚整个截拱桥结构在外部荷载作用下，应力应变都会随着外部荷载的增大而增面采用特殊工艺处理，将拱座与主拱圈彻底分离，以使主拱圈在外部荷大，在外部荷载达到最大值时，如果拱桥结构发生开裂，拱脚处出现裂载作用下可自由转动。实际上，双铰拱采用的是“分离式”设计理念，释缝，此时应力应变会发

7、展“陡降”现象，拱桥结构进而进入塑性开裂阶能拱则是半平面铰。段，在此阶段应力应变会保持不变，如果外部荷载持续增大，整个拱桥３．３　释能拱与平铰拱结构差异结构才会发生损坏，这一现象说明裂缝在一定程度上具有降低桥梁结在对拱桥结构进行设计时，平铰拱与释能拱在设计方法、设计理构的内力的作用，称为“裂缝应力释放效应”。论、设计参数存在一定差异。平铰拱结构是通过施工特殊处理形成“先２　“释能法”加固拱桥力学原理天性”的平铰拱。释能拱是对无铰拱基础加以改造处理，通过特殊施工由力学公式（１）可以看出：采用“释能法”加固拱桥

8、，可以保持原桥方法在拱脚处形成受约束的半铰，从桥梁结构来说属于施工处理转换梁主体结构尺寸、荷载保持不变，这样既便于施工，又可大大降低成本；的“后天性”释能拱。平铰拱采用拱轴系数１３４７以下的悬索线，而释采用特殊施工工法可以显著降低控制截面（拱脚）的负弯矩，大大削弱能拱用拱轴系数２２４以上的悬链线。主拱圈承受的拉应力，释能拱内部应力发生重新分配后可大大提高了４　结语原桥梁结构的承载力水平。释能法采用特殊工艺对主