[发明专利]基于拱桥拱脚负弯矩减小的反拱结构加固方法

说明书

一种基于拱桥拱脚负弯矩减小的反拱结构加固方法，通过在主拱圈拱肋下方设置反拱，并在反拱和拱肋之间用竖杆相连，再通过抗弯预埋件和抗剪锚栓把反拱的拱脚和拱肋连接在一起，使得用来加固的反拱结构和原主拱圈形成刚性约束支撑体系；并且该刚性约束支撑体系中拱桥拱脚负弯矩减小程度与待加固拱和反拱的7个参数有密切的关系。通过设置7个参数的不同变量值，采用原拱与加固后拱拱脚负弯矩的比值作为弯矩变化表征量，基于有限元参数分析拟合方法，得到了以上7个参数与弯矩变化表征量的关系式。应用本发明，结合前述关系式即可求解结构特征内力值，从而实现选取最优方案进行反拱加固。

技术领域

本发明属于拱桥加固技术领域，尤其涉及一种基于拱桥拱脚负弯矩减小的反拱结构加固方法。

背景技术

拱桥是我国公路上使用广泛且历史悠久的一种桥梁结构型式，尤其是在广西境内，更是常见，它和青山绿水相映，很是壮观。但是随着材料的老龄化和日益增加的交通量，大部分桥梁已经满足不了运营需求。有些混凝土拱桥自重较大，主拱圈主要承受压力，常会因为承压不足造成拱圈裂缝增多，少数出现跨中明显下挠变形，承载力和舒适性下降；若拆掉重建，费时费力，但目前又没有很好的加固方法。

混凝土拱桥常用加固方法是增大主拱圈截面、调整拱上建筑恒载以及增强横向整体性、粘贴钢板和纤维复合材料、施加体外预应力等方法加固。大量实例表明原有方法加固的效果甚微，且新旧材料的粘合好坏程度直接影响加固的效果，桥梁加固后运营不久就会出现新老材料的脱离，粘结力下降等问题，待加固桥梁之主拱圈拱脚负弯矩过大导致裂缝等通病得不到很好的改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种施工方便、简单可靠、效果良好的基于拱桥拱脚负弯矩减小的反拱结构加固方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

基于拱桥拱脚负弯矩减小的反拱结构加固方法，通过在主拱圈拱肋下方设置反拱，并在反拱和拱肋之间用竖杆相连，再通过抗弯预埋件和抗剪锚栓把反拱的拱脚和拱肋连接在一起，使得用来加固的反拱结构和原主拱圈形成刚性约束支撑体系；竖杆长度大于反拱跨中最低点到原拱肋跨中最高点的距离，在反拱的跨中采用千斤顶进行预顶升，将反拱跨中最低点到原拱肋跨中最高点的距离顶升到竖杆的长度后，安装竖杆；并且该刚性约束支撑体系符合以下关系式：

式中：

待加固拱和反拱的7个参数分别为反拱与待加固拱等效半径比i、待加固拱计算跨径L、拱的矢跨比S₁、待加固拱的拱轴系数m₁，反拱的矢高与待加固拱跨径比S₂、反拱的拱轴系数m₂，加固反拱纵向长度与拱总跨径的比值KR；

R_f为反拱等效半径，I_x，f为反拱的x方向惯性矩，R_ori为待加固拱等效半径，I_xori为待加固拱x方向惯性矩；

S₁＝f₁/L，S₂＝f₂/L，L为待加固拱计算跨径，f₁、f₂分别为反拱和待加固拱的矢高，M_b为反拱加固后的拱脚负弯矩，M_bori为原拱结构拱脚负弯矩。

反拱跨度为主拱跨度的1/4-1/2。

待加固拱的拱轴系数m₁的取值在2-8之间、反拱的拱轴系数m₂的取值在2-6之间。

拱的矢跨比S₁范围为3/25-1/5，反拱的矢高与待加固拱跨径比S₂的范围为0.02-0.06。

反拱与待加固拱等效半径比i取值在0.5-1之间。