经验交流：拱桥加固原理及方法（二）

三。加固原则
(1)首先分析危旧双曲拱桥内力分析的特点:
危旧双曲拱桥的内力分析与设计状态下的内力分析有明显的区别。在设计工况下，跨度、矢高、拱轴系数确定后，只要将其带入相应的计算公式，即可计算出拱圈主要截面的内力。由于施工和损坏，旧双曲拱桥主拱圈拱轴线可能出现较大偏差，拱轴线不再是设计线形，而是不规则曲线。此时如果还代入按设计线形计算的内力，计算结果的偏差会太大。另外，双曲拱桥的拱圈往往采用腹拱，腹拱的拱脚有较大的水平推力，其水平推力与主拱圈内的拉力形成力偏，共同抵抗外弯矩。
因此，双曲拱桥与腹拱的组合效应较强。然而，在传统的拱桥内力分析方法中，主拱圈的计算与拱楼的计算是分开的，并假设所有的外荷载都由主拱圈承担，而拱结构只是将荷载传递给主拱圈的局部受力构件，并不与主拱圈相互作用。这样处理肯定会让计算结果的误差更大。因此，传统的内力分析方法一般不适用于旧双曲拱桥的内力分析。根据危旧双曲拱桥内力分析的特点，采用有限元方法对其进行内力分析是可行的。对全桥建立统一的有限元模型，采用合适的连接方式将拱架和主拱圈连接在一起，模拟拱架和主拱圈的共同作用。对于既有双曲拱桥，可以找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应考虑以下几个方面:
①双曲拱桥主拱圈变形较大时，应采用拱轴线实边坐标进行建模；
②考虑建筑对拱的共同作用；
由于腹拱的存在，双曲拱桥的联合作用往往很强，建模时要考虑腹拱的作用。实心段和拱上的填土基土不能承受弯矩，因此这部分可简化为两端与桥面和主拱圈铰接的杆件单元。一般拱式建筑中的横墙刚度较大，与主拱圈刚性连接，因此模型中的横墙可以简化为与主拱圈刚性连接的梁单元；
③对于多孔双曲拱桥，应考虑双拱的影响；
在荷载作用下，每个拱墩节点都会产生水平位移和转角。墩节点的水平位移和旋转角会引起拱圈内力的变化，称为多拱作用。当桥墩和主拱圈刚度比较小时，双拱效应非常明显。在对多孔拱桥建模时，应建立统一的模型，该模型还应包括中墩；
④如果主拱圈局部开裂。应根据不同情况分别考虑。如果开裂不严重，可按土拱环刚度折减计算；如果裂缝严重，裂缝甚至已经沿全断面贯穿，断面就成了铰链，结构体系发生了根本变化，就要重建模型。