常 亮

1 石拱橋的特點及發(fā)展需求

拱橋是一種歷史悠久，又充滿生機的橋型。與普通梁式橋梁相比，拱橋是一種推力結(jié)構(gòu)，在豎向荷載作用下，拱趾會產(chǎn)生水平推力，其研究有兩大需求:1)服役石拱橋承載力評估的需求;2)石拱橋理論研究的需求。

2 石拱橋結(jié)構(gòu)分析理論的研究現(xiàn)狀

在舊橋利用的過程中，為了探明實腹拱橋承載潛力的所在，以便改進設計方法，并為鑒定舊拱橋提供適當?shù)睦碚撘罁?jù)，進行了一系列的模型試驗和實物試驗。

對于這種拱橋除考慮徑向抗力之外，另引入切向力的作用來考慮拱上結(jié)構(gòu)與拱圈之間的相互作用力，必能更好地反映出這種拱橋的真實工作情況。

對于主拱圈的軸力，聯(lián)合作用效果不明顯，基本上無折減，一般不考慮聯(lián)合作用，可按裸拱分析，由于拱上結(jié)構(gòu)參加主拱的聯(lián)合作用，全橋結(jié)構(gòu)剛度提高，溫度變化、材料收縮、墩臺位移對主拱圈的影響會加大，如圖1所示。

巴良柯夫推薦的近似方法計算如圖2所示，這種近似計算方法基于以下兩條假設:

1)立墻(立柱)上、下兩端與梁及拱連接處視為鉸接;

2)拱上結(jié)構(gòu)對多余未知力——彈性中心處的水平推力、豎向剪力及彎矩影響不顯著，尤其對水平推力及豎向剪力幾乎沒有影響。

在拱橋的使用過程中拱趾不同程度的出現(xiàn)了開裂，拱趾截面進入彈塑性狀態(tài)且拱趾截面發(fā)生轉(zhuǎn)動，針對上述實際工況，上官興先生提出了平鉸拱理論，計算圖式見圖3。

3 石拱橋結(jié)構(gòu)分析的發(fā)展趨勢

3.1 拱上建筑與主拱圈的聯(lián)合作用

拱橋是多次超靜定的空間結(jié)構(gòu)，當拱上建筑為拱式建筑時，石拱橋的主拱圈和與拱上建筑聯(lián)合受力是明顯的，主拱的彈性變位會影響到拱上腹拱的內(nèi)力，拱上腹拱則約束著主拱的變位。考慮與主拱共同工作計算所得的內(nèi)力與分開計算的結(jié)果迥然不同，如按分開計算而采用的構(gòu)造不妥，則拱上建筑可能嚴重開裂甚至破壞。

3.2 拱趾的內(nèi)力計算模型

在石拱橋結(jié)構(gòu)分析中，表明按無鉸拱設計的石拱橋拱趾開裂后截面發(fā)生應力重分布，支承條件不再是固端，隨著開裂程度深入，整個計算圖式由無鉸拱向平鉸拱再向二鉸拱轉(zhuǎn)化。說明拱橋的不同工況，結(jié)構(gòu)體系是在發(fā)生變化的，要針對不同的情況進行結(jié)構(gòu)分析。

4 結(jié)語

1)石拱橋的結(jié)構(gòu)分析由平面主拱圈的分析向空間全橋用實體單元來分析，并考慮拱背填料的影響;

2)結(jié)構(gòu)計算模型上發(fā)展了平鉸拱理論，考慮拱上建筑聯(lián)合作用的簡化分析方法。

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