经验交流：拱桥加固原理及方法（二）

　　（一） 首先分析危旧双曲拱桥内力分析的特点：

　　危旧双曲拱桥内力分析和设计状态下的内力分析是有明显区别的。设计状态下，确定了跨度、矢高及拱轴系数后，只要带入相应的计算公式中就可以计算出拱圈主要截面的内力。危旧双曲拱桥，由于施工、损伤等原因，可能使主拱圈的拱轴线发生了较大的偏离，拱轴线不再是设计线形，而变为一条不规刻的曲线。这时如果还代入按设计线形推导出的内力计算肯定会使计算结果偏差太大。另外，双曲拱桥拱上建筑往往采用腹拱，腹拱拱脚存在较大的水平推力，其水平推力和主拱圈中的拉力形成一个力偏共同抵抗外力矩www.59wj.com精心。

　　所以拱上建筑采用腹拱的双曲拱桥的联合作用是较强的。然而，在传统拱桥的内力分析方法中，是把主拱圈的计算和拱上建筑的计算分解开来，假定全部外荷载由主拱圈承受，而拱上结构只是作为把荷载传递给主拱圈的局部受力构件，不与主拱圈共同作用。这样处理肯定使计算结果误差较大。所以危旧双曲拱桥的内力分析一般不适合采用传统的内力分析方法。针对危旧双曲拱桥内力分析的特点，用有限元法来分析其内力是可行的。全桥建立统一的有限元模型，采用适当的连结方式把拱上建筑和主拱圈联系在一起，模拟拱上建筑和主拱圈联合作用，对于既有双曲拱桥，可侧出实际拱轴线的位置，用实际拱轴线建立模型，大大提高了计算精度。

　　（二） 建立危旧双曲拱桥有限元分析模型的方法: 

　　建立危旧双曲拱桥有限元分析模型主要应考虑以下几个方面:

　　①双曲拱桥的主拱圈变形较大时，建模应采用拱轴线的实侧坐标；

　　②考虑拱上建筑的联合作用；

　　双曲拱桥由于腹拱的存在，联合作用往往是较强的，所以，建模时应考虑腹拱的作用。实腹段以及腹拱上方的填料基本土不能承受弯矩，所以这部分可以简化为两端与桥面及主拱圈铰接的杆单元。拱上建筑中横墙一般具有较大的刚度，而且和主拱圈刚性连接，所以模型中横墙可以简化为和主拱圈刚性连接的梁单元；

　　③对于多孔双曲拱桥需考虑连拱作用的影响；

　　多孔双曲拱桥在荷载作用下，各拱墩结点会产生水平位移和转角。桥墩结点的水平位移和转角会引起拱圈内力的改变，这种作用称为连拱作用。当桥墩和主拱圈刚度比较小时，连拱作用是非常明显的。建模时多孔拱桥应该建立统一的模型，模型中也应该包括中间桥墩；

　　④如果主拱圈已局部开裂。则应按不同的情况分别考虑。开裂不严重，可按土拱圈刚度折减来计算;开裂严重，裂缝甚至已沿全截面贯通，则该截面已成为一个铰，结构体系就发生了根本改变，应重新建模。