石拱桥的受力分析
某石拱桥荷载试验分析
某石拱桥荷载试验分析摘要:本文基于一石砌肋板拱桥的现场荷载试验，详细介绍了石拱桥静载试验和动载试验的过程和试验方法，对试验结果进行了相应分析并针对本桥承载能力进行了的评估。
关键词:石砌拱肋板桥；荷载试验；静载试验；动载试验随着国民经济的发展，作为命脉的交通运输凸显越来越重要的作用，而交通运输网的安全状况也是一个不能忽视的难题。
石拱桥在我国桥梁建筑史上有举足轻重的作用，直至今天仍有一部分处于服役状态。
石拱桥坚固耐用、造型美观，但是在后期运营中常常会因拱肋的变形、腹拱圈的开裂等原因对拱桥的受力性能和承载能力产生影响。
本文基于一在役石砌肋板拱桥的现场荷载试验，详细介绍了本次荷载试验的过程和方法，并对试验结果进行了相应的分析。
1 工程概况观音大桥为四跨石砌肋板拱桥，主桥跨径组合为54.5+2×55.5+53.5=219m，桥面宽：净12+2×3+2×1.5 m。
主拱轴线采用悬索线，净矢跨比1/8。
桥台为重力式空心桥台，桥墩基础为无承台大直径人工挖孔桩。
原设计荷载等级为：汽-20，挂-100。
图1观音大桥立面图（单位：cm）在2007年例行检查中发现本桥出现如下问题：主拱圈局部砂浆空洞；腹拱圈顶部普遍存在横向裂缝和渗水现象，拱上立墙存在竖向贯通裂缝；桥面局部破损、伸缩缝杂物堵塞等现象。
于是在2008-2009年针对本桥主墩、主拱圈、腹拱圈和桥面等部位进行了相应的维修加固处理。
本次检测的目的是依据相关规范[1-2]通过静载和动载试验检查加固前后桥梁工作性能的提升情况，评估本次加固工作的效果。
2 静载试验桥梁静载试验主要是通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载，利用专业仪器测试桥梁结构控制截面在试验静荷载作用下的裂缝、变形和应力，并与有限元仿真软件计算的理论值进行对比分析，从而评定桥梁结构的承载能力和实际工作状态。
2.1 试验加载原则试验荷载的大小，通过荷载效率系数控制。
拱桥的基本受力原理（2篇）
拱桥的基本受力原理(2篇)以下是网友分享的关于拱桥的基本受力原理的资料2篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
拱桥的基本受力原理篇一拱桥原理拱桥中的力学原理,我个人觉得就是通过一个水平推力把原本由荷载产生的弯矩应力变成压应力或者大部分转化为压应力.拱区别于梁的最大之处就是存在水平推力,如果这个水平推力和支座反力以及作用于其上的荷载的合力的作用点和方向刚好通过拱的轴线,这样的拱就是合理拱,而这样的拱是只受压应力的.如果两者不是重合的,那就存在一定的弯矩应力.但一般情况在拱的弯矩小于相同跨度的梁的.我们知道石材的抗压性能是很好的,而抗拉性能是较抗压性能差的,通过拱的原理,就可以把抗压性能好的石材在抗压方面的特点充分利用,并且能避免抗拉方面的不足.拱桥中的力学原理拱桥中的力学原理, 就是通过一个水平推力把原本由荷载产生的弯矩应力变成压应力或者大部分转化为压应力.拱区别于梁的最大之处就是存在水平推力,如果这个水平推力和支座反力以及作用于其上的荷载的合力的作用点和方向刚好通过拱的轴线,这样的拱就是合理拱,而这样的拱是只受压应力的.如果两者不是重合的,那就存在一定的弯矩应力.但一般情况在拱的弯矩小于相同跨度的梁的.我们知道石材的抗压性能是很好的,而抗拉性能是较抗压性能差的,通过拱的原理,就可以把抗压性能好的石材在抗压方面的特点充分利用,并且能避免抗拉方面的不足.拱桥的抗压原理，作用于桥梁上的恒载、车道荷载、人群荷载均是方向向下的，而且拱脚受到竖向和水平向的约束，为了达到力系的平衡拱圈就必然有水平内力分力和竖直内力分力，两者在拱轴线切向的分力之和一般不为0，这个力就是轴力，而且该轴力一般为压力，因此拱圈受压。
更多知识可以参看各种桥梁工程或者结构力学的书。
苏州，东方的水城，江南的水乡。
水多了自然桥也多。
如果说水是古城的灵魂，那么桥就是人们交通的纽带。
从唐朝“绿浪东西南北水，红栏三百九十桥”的木桥、廊桥到明清众多长虹卧波的石拱桥、连拱桥，姿态各异的桥梁为苏州这座2500年的古城增添了一份秀美与灵气。
对赵州桥力学行为的分析
对赵州桥力学行为的分析赵州桥,又名安济桥，位于河北赵县境内的洨河上，乃隋代匠师李春设计建造，是世界首创，又是目前世界上最古老的圆弧石拱桥。
这座千年古桥在桥梁的设计和建造方面有许多独到之处。
赵州桥的突出特点为：（1）它是有资料记载的最早的采用圆弧形拱轴线的拱桥（在这以前传统的拱轴线为半圆形），全桥长64.4m ，净跨37.02m ，弧矢径27.2m 。
（2）大弧拱的二肩上各有两个小拱----伏拱。
两小拱的半径分别为2.3m 和1.2m ，跨度分别为3.81m 和2.85m 。
这一创造性设计，不但节省石料，减轻桥重，而且增强了桥体的泻洪能力，造型优美，是建筑史上的稀世杰作，1991年被美国土木工程师学会誉为“国际土木工程历史古迹”。
1．赵州桥圆弧形拱轴线对其力学行为的影响通过力学的学习我们知道，两端绞支的简支梁在受到均匀载荷作用时，将形成下凸的曲线，工程上称之为悬链线，当梁的形状为倒悬链线，那么其挠度、转角均为零，下面就具体进行分析计算。
如图所示：最高点在桥的中点，且拱内只有水平方向内力0T 将桥从中间截开 进行受力分析： (y 方向) （x 方向） 两式联立，得q x =)(ω（q 为常数）边界条件： x=0，y=0 x=s/2，y=h/2 可解出曲线方程：)(220x sx T q y -= 又hqs T 820= 得)(422x sx sh y -=如果实际拱轴线曲线与所求得的曲线一致，那么认为是安全、经济的结构设计，通过数据拟合比较结果，取八个孤立点具体计算误差。
赵州桥是一个弧形设计：已知弧半径r=27.7m,净跨l=37.02m,弧矢h=7.05m 。
如图所示： 先求出任意点拱高y 与横坐标x 之间的关系。
由几何关系： [y+(r-h)]2+(2l -x)2=r 2,所以y=22 x )-2l (-r -(r-h)左图是用matlab 作图的结果， 源程序如下： h=7.05;r=27.7;s=37.02; x=0:0.01:37.02; y=4*h/(s^2).*(s*x-x.^2); y1=sqrt(r.^2-(s/2-x).^2)-r+h; plot(x,y,'r',x,y1,'k') 红色曲线是理论值； 黑色曲线是实际值。
浅析石拱桥承载力评估方法及加固措施
浅析石拱桥承载力评估方法及加固措施摘要:本文结合石拱桥的相关概念和理论,详细阐述了石拱桥的承载能力评估和加固方法。
关键词:石拱桥承载力评估加固0前言随着我国城市化水平不断提高,城市的对外扩张和郊区城市化进程已成为必然趋势。
作为城市与区域城镇的联系枢纽——市政道路和桥梁必然加速建设和发展。
石拱桥作为中国传统桥型, 有着悠久的历史。
由于受地形条件、建筑材料、施工环境、结构理论与分析手段、施工与监控技术的限制, 其在现代桥梁结构中的应用与发展受到制约。
随着交通路网的改造和运输量的不断增长,加之桥梁的老化,这些旧石拱桥大多出现了承载能力不足及病害。
因此,对既有石拱桥进行评估了解其最大承载力, 并采取相应的维修和加固措施, 具有十分重要的现实意义。
1 石拱桥承载能力评估影响石拱桥的承载能力的因素是很多的, 主要有石桥原来的荷载设计等级、施工方法与质量以及桥梁结构完好状况与结构材料性能好坏等方面。
石拱桥原设计荷载及施工资料, 一般可通过查阅有关技术资料得到,若资料缺乏, 则难办到,而对于结构完好程度、材料老化程度和强度降低程度的评价, 则是一件较困难的工作。
对于石拱桥承载力的判定, 国内公路部门尚无统一的方法。
石拱桥承载力的评估通常采用分析计算法、实物调查比较法、荷载试验法等三种方法。
1.1 分析计算法首先对被检测的桥梁结构进行检查收集资料、现状检查、材质及地基的检验等,然后将检查所得的有关资料和检验测量结果, 运用桥梁结构计算理论及有关的经验系数进行分析计算, 从而评定出石拱桥的安全承载力。
这种从调查入手, 利用计算理论及经验系数, 分析计算出桥梁承载力的方法称为分析计算法。
分析计算法一般又分为经验系数折算和理论计算两种方法。
1.2 实物调查比较法实物调查比较法, 亦即由实际交通情况来检定桥梁承载力的动态求法。
具体做法:是对被检测的石拱桥进行相当长期的观测, 根据桥梁通过的车辆荷载, 并测定车辆通过时桥梁各主要部位的挠度跨中或产生最大挠度处应变、应力、裂缝开展情况等数据。
例析桥梁加固受力分析验算
例析桥梁加固受力分析验算一、石拱桥受力分析任务大井桥桥墩基础上游侧冲空，两侧主拱圈近桥墩1/3跨处均见横向裂缝，开裂深度1/2拱圈厚度，裂缝下宽上窄。
由于项目资金少，现在拟对桥梁进行桥墩基础加深扩大、拱圈灌缝加固处理，需要对该桥梁加固方案进行拟加固后的受力分析验算，以掌握桥梁承载能力，保证桥梁安全运行，如果经复核不能满足使用要求，则采取其它方法处理。
二、桥梁情况简介大井桥位于普洱市镇沅县勐大镇平大公路（路线编码Y010530825）K1+083处，该公路等级四级，公路路基宽度4.5米，是连接镇沅县勐大镇平掌村、大井村、文蒙村的重要干道。
该桥全桥长42.3m，桥高10.24m，跨径1×17.4m+1.8m （桥墩）+1×17.4m两跨空腹式石拱桥，主拱圈的拱板的宽度是5米，厚度是0.9米，主拱圈净矢高4.25 m。
桥面0.4米栏杆+车行道4.2米+0.4米栏杆，腹拱如图，腹拱圈为半圆拱，净跨度是2米，腹拱圈厚度是0.4米，腹拱的边立墙的宽度是1米，其他的立墙的宽度是0.8米。
拱顶桥面铺装砂砾石。
桥梁于1979年动工修建，1981年竣工通车。
设计荷载不明。
桥梁簡图如下：三、调查情况对拱轴线的坐标进行检测，通过拱轴线的坐标得出该桥梁主拱圈为圆弧线。
主拱圈中轴线半径为11.1米，中轴线跨径18.136米，中轴线失高4.7米。
拱圈M10砂浆砌MU50块石，重力密度=24kN/m3。
主拱圈轴心抗压强度设计值3.85MPa，块石砌体抗剪强度设计值为0.073MPa。
拱圈石轴心抗压设计值13.24 MPa，直接抗剪强度1.3×103kPa。
（岩石的抗剪强度约为抗压强度的0.1～0.2倍，取0.1倍）抗剪安全系数γm=2.31，抗压安全系数γn=1.54。
四、受力验算该拱桥构造简单，主要分析计算拱脚、跨中受力情况。
拱桥拱圈由块石砌筑而成，所以设跨中剪力=0。
考虑到桥梁为单行道，活载仅满足当地村民生活生产需要，考虑偏心受压影响，车辆活载取值1400kN（集中荷载），人群荷载3kN/m2。
重庆五梁石拱桥的力学性能分析及其保护措施(二)
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为桥前 水深 ， Ｈ ＝ ． 取 ９ ６ ｍ。 临界 水深 为 ：
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ａ ｄ ｎ ｄ ｃ ｍｅ ｔ ｗａ ｔ ｅ ｎ ｏ ｃ ｅ ｅ； ｈ ｒ ｅ ｅ ｅ ｎ ； ｓｅ ｃ ｍｅ ｔｃ ｎ ｒ ｔ ａ ｔｃａ ｅ ｏ ｄｉ ｏ ｕｏ ｌｖ ｄ ｃ ｎ ｔ ｎ ｉ
ｃ ｍｐｅ ｓ ｅ ｓｒｎ ｈ ｏ ａ ｔｃａ ｅ ｗａｔ ｃ ｎ ｒｔ ｏ ｒｓｉ ｔ ｇ ｆ ｕｏ ｌｖ ｄ ｖ ｅｔ ｓｅ ｏ ｃｅｅ
ｓ ｍｐ ｅ ｆｆｎ ｏ ｅ ｒ ｅ ｓ ｂ ｃ ｕｓ ｈ ｍｏ ｔｏ ａ ｌ ｓ ｏ ｅ ｐ ｗｄ ｒ ａ ｅ ｌｓ ｅ ａ ｅ ｔ ｅ ａ ｕｎ ｆ ｉ ｈ ｒ ｎｅ ｃ ｍｅ ｔ ｎ ｒ ｎａ ｙ ｏ ｃ ｅｅ ｓ ａ ｄｅ ｄ ｅ ｎ ｉ ｏ ｄｉ ｒ ｃ ｎ ｒ ｔ ｉ ｍｏ ｅ ｈ ｎ ｒ ｔａ
故参 数取 值为 ： ＝ ．５ｍ，。 ９ １ Ｈ ＝ 。 ０ ８ Ｌ ＝ ． ３ｍ， ｋ
０． ， ０＝０． 。 ９７ ｍ ｈ ４９ ｍ
４ 古桥 目前存在 的主要 问题
（ ） 桥 石材 风化 、 蚀 严 重 ， 重影 响古 桥 的 １古 剥 严
耐 久性 。
按浅 水 波考虑 ， 位桥 长 的波浪 压力 为 ： 单
。
（ 西安 建筑 科技 大学 ， 西 西安 陕
文献标识码 ： Ａ
７ ０５ ） １０ ５
（ 上期 ） 接
表 ３ 应 力 峰 值 ’
第 一 主 应力
Ｏ． ５ ３
拱桥上部结构-拱桥受力特点、组成与分类、各类常见拱桥的构造特点
➢ 拱上建筑与主拱圈共同受力，成片预制。
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74
特点：
✓ 兼具桁架和拱的特点，结构受力合理，材料省；
✓ 总重力，推力小，对地基要求低；
✓
整体性好——比双曲拱；
✓
施工方便；
✓
吊装困难，节点易开裂
一、双曲拱
➢ 主拱圈：拱肋、拱波、拱板、横向联系 ➢ 施工时化整为零，集零为整受力。 ➢ 于1964年在江苏无锡诞生，东拱桥，跨径
9m，为三肋二波砖结构。 ➢ 文革期间发展迅速，约定44余座，最大跨径
150米
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➢ 河南前河大桥：1-150m，f0/L0=1/10，
7+2×0.6m，汽-15，拖-60，拱宽7.8m，变截面 悬链线，高2.2~2.7，1969年建成。
➢ 湖南汀江大桥：主桥长1250米，宽20米，最 大跨径76米，引桥282米，规模最大。
➢ 目前已基本不修建，但加固与加宽问题突出 。
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特点：
拱肋、拱坡、拱板、横向联系组成
➢
截面合理，省材料
➢
施工无支架，吊装重量轻
➢
人工用量大
➢
整体性差
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➢ 桁架拱又称拱形桁架桥，具有水平推力的桁 架结构，
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φ402×16
40
20
300 160 40
80
40
25
540
60
320 30 730/2 φ300 215 30 100 150 100 30
700
620
石拱桥受力原理
石拱桥受力原理石拱桥是一种古老而经典的建筑结构，它以其独特的受力原理而闻名。
石拱桥的设计与建造需要工程师和建筑师充分了解其受力原理，以确保其稳定性和坚固性。
在这篇文章中，我们将探讨石拱桥的受力原理，并解释它们如何影响桥的设计和施工。
首先，石拱桥的受力原理是基于力的平衡原理。
桥墩上方的拱形结构在受到桥面和行走物体的重力作用时，会产生向下的压力。
这种压力通过桥墩传递到地基，使桥得以支撑和稳定。
与此同时，拱形结构还能将这种压力转化为在桥墩和桥面之间产生的相互作用力，从而形成一个闭合的力体系。
这种力体系通过桥墩和拱顶之间的张拉和压缩力来平衡，从而实现桥的受力平衡。
其次，石拱桥受力原理中的重要概念之一是拱顶压力。
由于桥墩和桥面之间的相互作用力，拱顶承受着向下的压力。
这种压力使得拱构件处于受压状态，力的集中会导致拱顶承受较大的压力。
因此，为了确保拱顶的稳定性，设计人员需要选择适当的材料和结构模型，并进行合理的计算和分析。
此外，石拱桥的受力原理还涉及到支点反力。
当桥上存在行驶的车辆或行人时，他们的重力会使桥面受到负荷。
这些负荷通过桥面传递到桥墩上，产生压力。
根据力的平衡原理，这种压力会产生相应的支点反力。
设计人员需要根据桥的几何形状和负荷特性来计算和分析支点反力，以确保桥的结构和材料能够承受这些反力。
最后，石拱桥的受力原理还涉及到材料的强度和稳定性。
为了保证桥的稳定和耐久，设计人员需要选择合适的材料并严格控制它们的质量。
拱形结构的性能取决于材料的强度和稳定性。
因此，设计人员需要进行充分的力学分析和结构计算，以确保选用的材料能够满足桥的受力要求和使用寿命。
综上所述，石拱桥的受力原理是一种基于力的平衡原理的结构设计原则。
设计人员需要充分了解和应用这些原理，以确保桥的稳定性、坚固性和安全性。
在设计和施工过程中，需要进行详细的强度计算和结构分析，并选择适当的材料和构件，以使桥能够承受预期的负荷并保持结构的稳定性。
通过合理应用石拱桥的受力原理，我们能够构建出既美观又耐用的桥梁，为人们的出行和交流提供便利和保障。