[发明专利]拱脚加固时拱顶压重水箱水量实时控制方法

说明书

本发明公开了一种拱脚加固时拱顶压重水箱水量实时控制方法，该法根据设计图纸和施工方案，通过确立拱脚混凝土浇筑量与拱顶压重水箱水量之间的一一对应关系式，可快速、准确和实时地确定当前拱脚混凝土浇筑量下拱顶压重水箱的水量，该解析式直接反映出拱顶挠度值与结构各参数之间的力学关系，利于工程师对加固设计及施工方案的把握，用以确定拱脚浇筑混凝土时不同浇筑量下压重水箱的水量，保证拱桥加固施工中的结构安全。相对于目前最为常用的有限元法，该法操作简单、易于实现，可配合科学计算器使用，编辑一个计算程序即可普遍适用于类似工程情况，不需要每座桥梁都建立有限元数值模型，节省了大量的时间和资源。

技术领域

本发明属于桥梁结构加固施工领域，尤其涉及一种拱脚加固时拱顶压重水箱水量实时控制方法。

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。

采用在拱脚外包混凝土增大截面是拱桥常用的加固方法之一，该方法可有效提高拱肋的抗弯承载力、抗剪承载力和刚度，以及其正截面承载力和刚度。对于采用增大截面法加固拱桥而言，最为不利的工况是在拱脚混凝土浇筑过程中，因为此时加固层还未形成刚度，不仅不能参与受力，而且还增加了恒载，所以在此过程中一般需采取相应措施。而拱脚浇筑混凝土时拱顶会上冒是最需关注和解决的，施工中常用的解决方法是在拱顶压重，其中采用水箱压重是最普遍的方式。但随着拱脚混凝土浇筑方量的增加，拱顶压重量也需随之变化，用水箱压重的用意也是方便实时地调整压重量的大小，即拱顶压重量是动态调整中的且存在一个和混凝土浇筑方量相匹配的最优值，过大或过小对于控制拱顶变形和整个结构安全来说均非常不利。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、易于实现的拱脚加固时拱顶压重水箱水量实时控制方法，用以确定拱脚浇筑混凝土时不同浇筑量下压重水箱的水量，保证拱桥加固施工中的结构安全。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

拱脚加固时拱顶压重水箱水量实时控制方法，根据设计图纸和施工组织设计获得结构各项参数值，用悬索线近似替代悬链线，以拱顶挠度在拱脚增大截面加固施工中保持不变为原则，建立拱顶压重水箱的水量V_w与两边拱脚增加截面加固中浇筑的混凝土方量V_c的一一对应关系式，依据该关系式实时控制拱脚浇筑混凝土时拱顶压重水箱的水量V_w；该方法适用于等截面悬链线无铰拱拱脚采用增大截面法加固施工时。

上述拱脚加固时拱顶压重水箱水量实时控制方法，包括以下步骤：

第一步，由设计图纸和施工组织方案获得各项参数值，包括跨径l、矢高f、拱轴系数m、悬链线方程变量k、拱脚截面切线的水平倾角拱脚增大截面部分的厚度t和宽度w、拱脚浇筑混凝土的容重γ_c、水的容重γ_c、拱弹性模量E、拱截面抗弯惯性矩I；

第二步，以悬索线近似替代原桥的拱轴线，利用二分法得到等效悬索线的拱形常数a；

第三步，以拱顶挠度在拱脚增大截面加固施工中保持不变为原则，建立拱顶压重水箱的水量V_w与两边拱脚增加截面加固中浇筑的混凝土方量V_c的一一对应关系式，依据该对应关系式实时控制拱脚浇筑混凝土时拱顶压重水箱的水量V_w。

对应关系式为：