[发明专利]基于变形量控制的拱上建筑拆装方案优选方法

说明书

本发明公开了一种基于变形量控制的拱上建筑拆装方案优选方法，根据设计图纸获得结构基本参数值，用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)，利用excel对拟采用的几个拆装方案对应的各关键截面的工况‑挠度曲线进行比选；该方法用于等截面抛物线无铰拱桥。该法确立了拱上建筑拆装时关键截面挠度与结构各参数之间的解析关系式，能直接反映出拱关键截面挠度值与结构各参数之间的力学关系，可快速、准确地找出最为合理的方案，利于工程师对加固设计及拆装工序的把握，以及获取结构参数对拱关键截面挠度的影响规律，避免了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领域，尤其涉及一种基于变形量控制的拱上建筑拆装方案优选方法。

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。

拱桥的维修加固大多都需进行拱上建筑的拆装，而拱上建筑拆除和安装顺序则对主拱圈变形和受力均有较大影响。若拆装拱上建筑不当，可能使拱的压力线严重偏离拱轴线，使某些截面弯矩和变形过大，造成截面破坏或使拱圈失稳。因为拆装施工不当而造成桥梁垮塌的事故，曾不止一次发生，应予以高度重视。因此在进行拆装方案设计时应反复比较，寻找最优拆装程序，避免主拱圈截面在施工中出现较大变形和应力，确保拱圈安全和可靠。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、易于实现的基于变形量控制的拱上建筑拆装方案优选方法，用以选择合理的拆装方案和保证拱桥在拱上建筑拆装施工中的结构安全。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

基于变形量控制的拱上建筑拆装方案优选方法，根据设计图纸获得结构基本参数值，用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)，利用excel对拟采用的几个拆装方案对应的各关键截面的工况-挠度曲线进行比选；该方法用于等截面抛物线无铰拱桥。

上述基于变形量控制的拱上建筑拆装方案优选方法，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，基于拱关键截面的变形对拟采用的几个拆装方案进行比选。

任意截面i的挠度v(x，i)按以下公式计算：

式中：

第四步按以下步骤操作进行：根据公式，利用excel将各方案下的每个关键截面的工况-挠度关系曲线绘制在同一坐标系中，哪种方案对应的各关键截面的工况-挠度曲线均较为平缓，且未出现明显的反复向下、向上位移的“W”形变形，则该方案为拟选方案中的最优选择。