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墩台水平位移和拱轴线变形对主拱圈的影响

魏霞  
【摘要】:我国已建中小跨径的拱桥多以圬工和钢筋混凝土材料为主。上承式拱桥在建成运营后会发生墩台的水平位移、拱轴线偏离设计拱轴线等现象。墩台水平位移会在超静定结构的拱中产生附加内力,使拱各截面受力向不利方向发展;而拱轴线的形状会直接影响到主拱截面内力分布和大小,所以拱轴线偏离也会对主拱圈的内力有影响。本文以拱桥中常见的墩台水平位移和拱轴线变形为主要研究内容,参考相关研究资料,利用桥梁专用平面杆系有限元程序进行分析计算,研究拱脚水平位移和拱轴线变形的影响。 研究表明,当考虑拱脚水平位移随时间逐渐增加时,混凝土的徐变对由位移产生的附加内力有所折减,当水平位移全部完成后,折减系数为 。拱脚水平位移引起的拱轴线上各点的竖向变形中,以3/8截面的竖向变形最大。拱脚水平位移在各截面产生的附加轴向力均为拉力,以负弯矩控制的拱脚截面产生了负的附加弯矩,正弯矩控制截面拱顶和3/8截面均产生正弯矩,附加内力使各截面受力更加不利。在拱脚相对水平位移达到L/2500后,考虑了拱脚截面上缘开裂引起支承条件的改变,拱脚截面不满足承载能力的要求。 在几种拱轴线偏离形式下,偏离对主拱圈各截面恒载引起的竖向变形影响不大,变形的改变量不超过设计拱轴线恒载挠度的10%。几种拱轴线的偏离对荷载产生的内力影响也不大,偏离对恒载内力的影响稍大于对活载和降温荷载内力的影响。所以计算中、小跨径的旧拱桥时,当拱脚无变位时,各荷载作用下内力的计算可不考虑拱轴线变形仍采用设计拱轴线计算;当拱脚有水平位移时,应根据实测水平位移计算在主拱圈各截面产生的附加内力,恒载和活载等荷载内力仍可根据设计拱轴线计算。


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