一种采用调整恒载压力线加固空腹式拱桥的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用调整恒载压力线加固空腹式拱桥的方法，根据拱桥的实际拱轴线（1）与恒载压力线（2）的偏差，采用在拱圈上增加配重混凝土（3）的方法使恒载压力线（2）尽量接近拱桥主拱圈的实际拱轴线（1），改善拱桥受力。该方法加固效果显著、加固费用低、施工简单；能提高结构的耐久性、经济合理性及施工安全性，为空腹式拱桥提供了一种高效、实用的加固方法。

【技术实现步骤摘要】
一种采用调整恒载压力线加固空腹式拱桥的方法
本专利技术属于旧桥加固
，具体涉及了一种采用调整恒载压力线加固空腹式拱桥的方法。
技术介绍
拱桥是最具我国民族特色的一种桥型，在改革开放前，我国约70%的公路桥梁为拱桥；至今大都已运营了30～40年，随着科技进步，社会工业化水平的提升，车辆载重量的增大，车速不断提高，人们对道路的服务水平也提出了更高的要求，但是，早期建造的桥梁，由于建设标准低，承载能力和通行能力不足，已不能满足快速发展的日常需要；因此在数以万计的旧桥中，有大量的拱桥需要加固，否则将严重影响交通的正常运行，对经济发展形成“瓶颈”式的制约，其中大跨度拱桥多为空腹式拱桥。旧危桥加固、维修任务十分繁重，为了保证交通顺畅，对这些旧桥如能通过维修加固使之维持正常通车运营不失为一个经济合理的方法，而全部拆除旧桥新建，既不科学，也不现实。实践证明，采用适当的加固技术，对恢复和提高旧桥的承载能力和使用能力，延长桥梁的使用寿命，以满足现代化交通运输的需要，是切实可行的。旧桥加固的效果不仅体现在桥梁结构功能的改善、承载能力的提高等方面，还能节省大量投资，产生巨大的社会、经济效益。目前拱桥常用的加固方法主要包括：增大截面法、粘贴钢板法、粘贴碳纤维布法、增加辅助构件加固法、体外预应力加固法等。以上加固方法对于实际拱轴线与恒载压力线偏差不大的拱桥能够有效的改善拱桥的受力。但是，对于主拱圈变形过大的拱桥，实际拱轴线与恒载压力线的偏离较大，此时如果仅仅是采用常规的加固方法，已不能有效地改善主拱圈的受力状况，加固效果不佳，有些甚至起不到加固效果。对于这类拱桥，采用混凝土配重法十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对原设计的恒载压力线与实际拱轴线有一定偏差或者经过多年运营后恒载压力线与实际拱轴线偏离的空腹式拱桥，采用常规的加固方法达不到加固效果下，提供了一种采用混凝土配重法加固空腹式拱桥的方法。本方法在不影响全桥安全的情况下，在拱背施加混凝土配重，使恒载压力线与实际拱轴线尽量重合，能够显著的改善主拱圈内力，提高加固效果，提高结构的耐久性、经济合理性及施工安全性，为压力线与拱轴线存在偏差的拱桥提供了一种高效、实用的加固方法，具有良好的经济效益和社会效益。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种采用调整恒载压力线加固空腹式拱桥的方法，依次包括以下的步骤：a.首先根据空腹式拱桥的既有状态，采用实地测量的方式，确定拱桥的实际拱轴线；b.根据拱桥的实际恒载，确定其恒载压力线，恒载压力线的方程为：其中,m为拱轴系数，gj为拱顶恒载分布集度,gd为拱脚恒载分布集度，f为矢高，chkξ为双曲余弦；c．对比实际拱轴线与恒载压力线的偏离，调整恒载压力线，使恒载压力线尽量与实际拱轴线重合；具体的调整方法为：首先判断恒载压力线与实际拱轴线的曲线位置关系，然后确定施加配重混凝土的位置和配重量，即：（1）若恒载压力线在实际拱轴线的上方，则应增加恒载压力线的拱轴系数m，使恒载压力线的y值减小；根据公式可知，应根据拱轴系数m需要增加的量，确定1/4拱跨处的弯矩增加量和拱脚处的弯矩减小量，从而确定拱背上需要施加的配重混凝土的位置和配重量；（2）若恒载压力线在实际拱轴线的下方，则应减小恒载压力线的拱轴系数m，使恒载压力线的y值增加；根据公式可知，应根据拱轴系数m需要减小的量，确定1/4拱跨处的弯矩减小量和拱脚处的弯矩增加量，从而确定拱背上需要施加的配重混凝土的位置和配重量。本专利技术进一步说明，当拱桥的主拱圈截面不需要加大时，所采用的配重混凝土仅使结构被动承受配重作用以调整拱圈内力；当拱桥主拱圈截面需要加大时，通常需要增加截面的位置与配重混凝土的位置相同，采用在主拱圈上植筋浇筑混凝土的方式，使配重混凝土与主拱圈形成整体、共同受力，同时起到增大截面和调整拱圈内力的作用。本专利技术进一步说明，所采用的配重混凝土的强度与拱桥的主拱圈的混凝土强度相同或稍高。本专利技术进一步说明，本方法适用于原设计的恒载压力线与主拱圈的拱轴线有一定偏差或者经过多年运营后恒载压力线与主拱圈的实际拱轴线偏离的空腹式拱桥。本专利技术的优点：1.通过调整恒载压力线使其与主拱圈的实际拱轴线尽量接近，可有效的减小主拱圈的弯矩，充分发挥拱桥良好的抗压性能。以这种方法作为其它加固方法的辅助措施，可以使主拱圈受力更加合理。2.对于主拱圈变形过大的拱桥，实际拱轴线与恒载压力线的偏离较大，采用本加固方法的加固效果更为突出。附图说明图1是本专利技术一实施例的力学线示意图。附图标记：1-实际拱轴线，2-恒载压力线，3-配重混凝土。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明。一种采用调整恒载压力线加固空腹式拱桥的方法，依次包括以下的步骤：a.首先根据空腹式拱桥的既有状态，采用实地测量的方式，确定拱桥的实际拱轴线1；b.根据拱桥的实际恒载，确定其恒载压力线2，恒载压力线的方程为：其中,m为拱轴系数，gj为拱顶恒载分布集度,gd为拱脚恒载分布集度，f为矢高；c．对比实际拱轴线与恒载压力线的偏离，调整恒载压力线，使恒载压力线尽量与实际拱轴线重合；具体的调整方法为：首先判断恒载压力线2与实际拱轴线1的曲线位置关系，然后确定施加配重混凝土3的位置和配重量，即：（1）若恒载压力线在实际拱轴线的上方，则应增加恒载压力线的拱轴系数m，使恒载压力线的y值减小；根据公式可知，应根据拱轴系数m需要增加的量，确定1/4拱跨处的弯矩增加量和拱脚处的弯矩减小量，从而确定拱背上需要施加的配重混凝土的位置和配重量；（2）若压力线在拱轴线的下方，则应减小恒载压力线的拱轴系数m，使恒载压力线的y值增加；根据公式可知，应根据拱轴系数m需要减小的量，确定1/4拱跨处的弯矩减小量和拱脚处的弯矩增加量，从而确定拱背上需要施加的配重混凝土的位置和配重量。当拱桥的主拱圈截面不需要加大时，所采用的配重混凝土仅使结构被动承受配重作用以调整拱圈内力；当拱桥主拱圈截面需要加大时，通常需要增加截面的位置与配重混凝土的位置相同，采用在主拱圈上植筋浇筑混凝土的方式，使配重混凝土与主拱圈形成整体、共同受力，同时起到增大截面和调整拱圈内力的作用。所采用的配重混凝土的强度与拱桥的主拱圈的混凝土强度相同或稍高。实例：某桥跨度为140m的空腹式箱型板拱，左半拱拱脚的恒载负弯矩比右半拱拱脚大很多，导致左半拱拱脚受力不满足规范要求，需要加固。首先根据本桥的既有状态，采用多次实地测量的方式，确定桥梁的实际拱轴线1；然后根据拱桥的实际恒载，确定其恒载压力线2，荷载压力线的方程为：其中,m为拱轴系数，gj为拱顶恒载分布集度,gd为拱脚恒载分布集度，f为矢高；该桥实际拱轴线1和恒载压力线2如图1所示，左半边实际拱轴线2位于恒载压力线1的下方，右半边实际拱轴线2位于恒载压力线1的上方。根据本专利技术具体的调整方式为：增加左半边拱的恒载压力线的拱轴系数，同时减小右半边拱的恒载压力线的拱轴系数。根据公式可知：应增加左半边的、减小左半边的、减小右半边的、增加右半边的。因此，在右半边拱背上施加配重混凝土，减小左半拱拱脚的恒载负弯矩，增大右半拱拱脚的恒载负弯矩，使两处拱脚的恒载内力趋于接近。施加配重混凝土后，恒载压力线与主拱圈的拱轴线的偏离被显著地减小了，显著改善了主拱圈的受力，效果非常明显，主拱圈的受力和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用调整恒载压力线加固空腹式拱桥的方法，其特征在于：依次包括以下的步骤：a.首先根据空腹式拱桥的既有状态，采用实地测量的方式，确定拱桥的实际拱轴线；b.根据拱桥的实际恒载，确定其恒载压力线，恒载压力线的方程为：

【技术特征摘要】
1.一种采用调整恒载压力线加固空腹式拱桥的方法，其特征在于：依次包括以下的步骤：a.首先根据空腹式拱桥的既有状态，采用实地测量的方式，确定拱桥的实际拱轴线；b.根据拱桥的实际恒载，确定其恒载压力线，恒载压力线的方程为：其中,m为拱轴系数，gj为拱顶恒载分布集度,gd为拱脚恒载分布集度，f为矢高，chkξ为双曲余弦；c．对比实际拱轴线与恒载压力线的偏离，调整恒载压力线，使恒载压力线尽量与实际拱轴线重合；具体的调整方法为：首先判断恒载压力线与实际拱轴线的曲线位置关系，然后确定施加配重混凝土的位置和配重量，即：（1）若恒载压力线在实际拱轴线的上方，则应增加恒载压力线的拱轴系数m，使恒载压力线的y值减小；根据公式可知，应根据拱轴系数m需要增加的量，确定1/4拱跨处的弯矩增加量和拱脚处的弯矩减小量，从而确定拱背上需要施加的配重混凝土的位置和配重量；（2）若恒载压力线在实际拱轴线的下方，则应减小恒载压力线的拱轴系数m，使恒载压力线的y值增...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫利君，陈华，杜爱兵，颜廷舟，郭峰祥，张伟，赵业梅，黄琳，周正尧，曹蔚，陈卉，任海，荣泽华，
申请(专利权)人：湖北省交通规划设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42