[发明专利]拱上建筑拆装过程中拱圈变形安全判断方法

说明书

本发明公开了一种拱上建筑拆装过程中拱圈变形安全判断方法，该法先根据设计图纸获得结构基本参数值，以悬索线近似替代抛物线，计算抛物线拱作用单位力时任意截面的挠度；然后由施工方案确定拆装荷载及相应位置，求出此时拱关键截面的挠度；最后比较关键截面的现场实测挠度与上面确定的挠度的大小。本发明方法可快速、准确地评估拱上建筑拆装施工过程中拱圈变形是否在安全范围，便于现场及时发现问题并解决问题，避免了现在普遍采用的有限元法所带来的计算时间长，无法直接获取参数影响规律等缺陷。

技术领域

本发明属于桥梁结构加固施工过程控制领域，尤其涉及一种拱上建筑拆装过程中拱圈变形安全判断方法。

背景技术

拱既是结构也是建筑，广受人们喜爱。建国来我国修建了数量众多的拱桥，然而，随着社会工业水平的提高，交通荷载的增大，以及受原设计标准低和桥梁材质状况的退化等因素影响，以前修建的很多拱桥已成为四类或五类桥，这些桥梁亟待维修加固或拆除重建。从经济效益角度分析，对于可改造的桥梁，采用维修加固的方法是较优选择。

根据《公路桥梁加固施工技术规范》(JTG/T J23-2008)7.1条文要求：“大跨径拱桥拱上建筑拆除施工应在有效的监控下进行。拱上建筑拆除时，应观测1/4跨、拱顶及其他控制截面的挠度和拱圈横向位移、结构开裂情况。发现异常情况必须立即停止施工，并及时分析原因，必要时应采取安全措施或调整卸载程序。”拱上建筑的安装与拆除互为逆过程，同样需满足该规范的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、易于实现的拱上建筑拆装过程中拱圈变形安全判断方法，用以保证拱桥在拱上建筑拆装施工中的结构安全以及确定合理的拆装施工方案。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

拱上建筑拆装过程中拱圈变形安全判断方法，根据设计图纸获得结构基本参数值，以悬索线近似替代抛物线，计算抛物线拱截面x处作用单位力时任意截面i的挠度v(x，i)，由施工方案确定拆装荷载及相应位置，求出此时拱关键截面的挠度并与现场实测挠度进行比较；该法用于等截面抛物线无铰拱。

上述拱上建筑拆装过程中拱圈变形安全判断方法，包括以下步骤：

第一步，由设计图纸获得结构基本参数值，包括跨径l、矢高f、拱弹性模量E、拱截面面积A和抗弯惯性矩I；

第二步，以悬索线近似替代抛物线，利用二分法得到等效悬索线的拱形常数a；

第三步，以拱顶为原点(0，0)，沿着拱跨径方向为x轴，矢高方向为y轴建立坐标系，得到此坐标系下抛物线拱截面x处作用单位力时任意截面i的挠度v(x，i)：

第四步，当对拱上建筑进行拆装时，根据具体施工方案确定拆装荷载及相应位置，并确定关键截面拱的挠度；

第五步，经现场量测拱关键截面的挠度，若每个关键截面的挠度均小于第四步中计算的相应截面的挠度，则表明在拆装过程中拱圈变形始终处于安全的可控状态，否则，处于不可控状态。

任意截面i的挠度v(x，i)按以下公式计算：

式中：