[發明專利]基于拱橋拱腳負彎矩減小的反拱結構加固方法

有效

• 申請號: 201710016937.1
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106836022B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 李保軍;鄧志恒;陳齊風;郝天之;高建明;羅月靜;吳國強;卓小麗;朱思蓉;于孟生;楊雨厚
• 申請（專利權）人: 廣西交通科學研究院有限公司
• 主分類號: E01D22/00
• 分類號: E01D22/00;E01D4/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 楊立華

一種基于拱橋拱腳負彎矩減小的反拱結構加固方法，通過在主拱圈拱肋下方設置反拱，并在反拱和拱肋之間用豎桿相連，再通過抗彎預埋件和抗剪錨栓把反拱的拱腳和拱肋連接在一起，使得用來加固的反拱結構和原主拱圈形成剛性約束支撐體系；并且該剛性約束支撐體系中拱橋拱腳負彎矩減小程度與待加固拱和反拱的7個參數有密切的關系。通過設置7個參數的不同變量值，采用原拱與加固后拱拱腳負彎矩的比值作為彎矩變化表征量，基于有限元參數分析擬合方法，得到了以上7個參數與彎矩變化表征量的關系式。應用本發明，結合前述關系式即可求解結構特征內力值，從而實現選取最優方案進行反拱加固。

技術領域

本發明屬于拱橋加固技術領域，尤其涉及一種基于拱橋拱腳負彎矩減小的反拱結構加固方法。

背景技術

拱橋是我國公路上使用廣泛且歷史悠久的一種橋梁結構型式，尤其是在廣西境內，更是常見，它和青山綠水相映，很是壯觀。但是隨著材料的老齡化和日益增加的交通量，大部分橋梁已經滿足不了運營需求。有些混凝土拱橋自重較大，主拱圈主要承受壓力，常會因為承壓不足造成拱圈裂縫增多，少數出現跨中明顯下撓變形，承載力和舒適性下降；若拆掉重建，費時費力，但目前又沒有很好的加固方法。

混凝土拱橋常用加固方法是增大主拱圈截面、調整拱上建筑恒載以及增強橫向整體性、粘貼鋼板和纖維復合材料、施加體外預應力等方法加固。大量實例表明原有方法加固的效果甚微，且新舊材料的粘合好壞程度直接影響加固的效果，橋梁加固后運營不久就會出現新老材料的脫離，粘結力下降等問題，待加固橋梁之主拱圈拱腳負彎矩過大導致裂縫等通病得不到很好的改善。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種施工方便、簡單可靠、效果良好的基于拱橋拱腳負彎矩減小的反拱結構加固方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

基于拱橋拱腳負彎矩減小的反拱結構加固方法，通過在主拱圈拱肋下方設置反拱，并在反拱和拱肋之間用豎桿相連，再通過抗彎預埋件和抗剪錨栓把反拱的拱腳和拱肋連接在一起，使得用來加固的反拱結構和原主拱圈形成剛性約束支撐體系；豎桿長度大于反拱跨中最低點到原拱肋跨中最高點的距離，在反拱的跨中采用千斤頂進行預頂升，將反拱跨中最低點到原拱肋跨中最高點的距離頂升到豎桿的長度后，安裝豎桿；并且該剛性約束支撐體系符合以下關系式：

式中：

待加固拱和反拱的7個參數分別為反拱與待加固拱等效半徑比i、待加固拱計算跨徑L、拱的矢跨比S₁、待加固拱的拱軸系數m₁，反拱的矢高與待加固拱跨徑比S₂、反拱的拱軸系數m₂，加固反拱縱向長度與拱總跨徑的比值KR；

R_f為反拱等效半徑，I_x，f為反拱的x方向慣性矩，R_ori為待加固拱等效半徑，I_xori為待加固拱x方向慣性矩；

S₁＝f₁/L，S₂＝f₂/L，L為待加固拱計算跨徑，f₁、f₂分別為反拱和待加固拱的矢高，M_b為反拱加固后的拱腳負彎矩，M_bori為原拱結構拱腳負彎矩。

反拱跨度為主拱跨度的1/4-1/2。

待加固拱的拱軸系數m₁的取值在2-8之間、反拱的拱軸系數m₂的取值在2-6之間。

拱的矢跨比S₁范圍為3/25-1/5，反拱的矢高與待加固拱跨徑比S₂的范圍為0.02-0.06。

反拱與待加固拱等效半徑比i取值在0.5-1之間。