三跨连续石拱古桥承载能力的分析研究
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。
三跨连续钢箱梁桥板单元分析
三跨连续钢箱梁桥板单元分析摘要：应用有限单元程序MIDAS/Civil分析各种荷载工况下的连续钢箱梁，薄壁钢箱梁用考虑横向剪切变形的板进行模拟，比较精确分析出钢箱梁的应力大小及分布，主应力及剪应力均符合要求。
关键词：连续钢箱梁桥板单元有限元对于跨度不大的连续钢箱梁桥，用板单元进行分析能得出应力云图来反映应力大小及分布。
从而分析出薄壁箱梁在荷载作用下的最大主应力及剪应力的所在区域及数值。
本文采用板单元建立模型，对三跨连续钢箱梁桥进行受力分析。
1.板壳基本理论（1）薄板理论薄板理论除采用弹性力学中材料均匀、连续、各向同性和线弹性假设外，通常称为Kirchhoff的基本假定。
（2）中厚板理论考虑横向剪切变形的板理论，一般称为中厚板理论或Reissner理论。
厚板理论是平板弯曲的精确理论。
（3）考虑横向剪切变形的壳理论可考虑横向剪切变形的影响的理论，一般称为Mindlin-Reissner理论，是将Reissner关于中厚板理论的假定推广到壳中。
2.实桥建模与分析2.1 实桥概况实桥为40+65+50m连续钢箱梁桥，单箱三室斜腹板，顶、底板设U型加劲肋板。
钢箱梁采用钢材为Q345D，顶板厚16mm，底板厚24mm，腹板厚16mm。
2.2有限元模型的建立利用MIDAS/Civil建立有限单元模型，单元采用4节点平面应力单元，板厚为考虑加劲肋板，共建立了6506个单元。
如图1所示。
2.3 计算结果分析计算各种荷载工况为自重（ST1），二期恒载(ST2)2.7 kN/，支座不均匀沉降(SM)按10cm考虑，温度荷载(ST3)按整体升温20℃考虑，汽车活载(MV)按双向四车道加载。
进行荷载组合如下：荷载组合Ⅰ：1.2×ST1+1.2×ST2+0.5×SM荷载组合Ⅱ：1.2×ST1+1.2×ST2+0.5×SM+1.4×MV荷载组合Ⅲ：1.2×ST1+1.2×ST2+0.5×SM+1.4×ST3荷载组合Ⅳ：1.2×ST1+1.2×ST2+0.5×SM+1.4×MV+1.12×ST3各种荷载组合下主梁的最大最小主应力及最大剪应力见表1根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003），厚度为16～35mm的Q345钢板的抗拉、抗压和抗弯强度设计值为295MPa，抗剪强度设计值为170MPa。
三跨连续系杆拱桥的设计与探讨
三跨连续系杆拱桥的设计与探讨贾成龙;沈玉妹【摘要】@@ 近年来,国内在设计系杆拱桥时常采用单跨形式,采用多跨时一般亦为简支系杆拱结构,均很少选用连续系杆拱结构.主要考虑系杆处理难度较大,节点处理和受力复杂.这时两个大吨位支座放置在一个墩帽上,就会形成墩帽及下部结构尺寸过大,全桥显得不协调;每个简支系杆拱要按顺序逐步完成,施工繁琐且工期长.【期刊名称】《交通世界（建养机械）》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P100-102)【作者】贾成龙;沈玉妹【作者单位】南京先行交通工程咨询有限责任公司;南京先行交通工程咨询有限责任公司【正文语种】中文近年来，国内在设计系杆拱桥时常采用单跨形式，采用多跨时一般亦为简支系杆拱结构，均很少选用连续系杆拱结构。
主要考虑系杆处理难度较大，节点处理和受力复杂。
这时两个大吨位支座放置在一个墩帽上，就会形成墩帽及下部结构尺寸过大，全桥显得不协调；每个简支系杆拱要按顺序逐步完成，施工繁琐且工期长。
安徽当涂东营北路桥设计进行新的尝试，采用三跨连续的拱－梁组合结构，充分发挥结构潜力，达到桥型美、工期快、用材少、投资省的目的。
项目概述东营北路桥系当涂护城河上的一座大桥，主桥跨径组合为40m+60m+40m的三跨连续下承式拱梁组合结构。
桥面总宽23.5m。
主桥上部结构采用三跨连续系杆拱桥，采用二次抛物线做为拱轴线。
60m中跨的矢跨比为1/4.5，两个40m边孔的矢跨比为1/5，目的为调整中边孔系杆的恒载轴向拉力相接近，同时也可由两个小的边孔拱衬托出中孔拱的宏大气势，进而将中边孔的系杆结构尺寸统一，方便施工，做到美观与经济适用统一。
主桥中孔钢筋混凝土拱肋采用b×h=1.0×1.4m的工字型断面，在拱脚处变为矩形断面；预应力钢筋混凝土系杆采用b×h=1.0×1.5m的工字型断面，在拱脚处也变为矩形断面，同时加宽加高；吊杆为Ф203mm、壁厚18mm的无缝钢管，内穿平行钢丝束，在管内灌注水泥砂浆；预应力钢筋混凝土横梁由中段横梁和悬臂段横梁组成，通过湿接头形成双悬臂梁；普通钢筋混凝土桥面板采用矩形断面，高度为20cm；在拱肋顶部设三道普通钢筋混凝土横向风撑(b×h=0.6×0.8m)。
3跨连续中承自锚式柔性系杆拱桥设计研究
3跨连续中承自锚式柔性系杆拱桥设计研究任为东【摘要】结合国内三座典型桥梁介绍3跨连续中承式柔性系杆拱桥的结构特点及受力体系的差异.从工程经验出发,对此类型桥梁的关键技术做了比较分析,并对其为适应不同工程而进行的结构体系演变进行了探讨.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2010(000)002【总页数】5页(P74-78)【关键词】中承式拱桥;拱肋;桥面系;柔性系杆【作者】任为东【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司桥梁工程设计研究院,北京,100055【正文语种】中文【中图分类】U448.22+5近年来随着基础交通建设投入的加大,国内陆续新建了许多大跨度桥梁,桥梁设计和施工水平均不断提高,在很多方面已经处于国际领先水平。
拱桥这一在中国有着悠久历史的桥型,也由于具有其他桥型无法比拟的景观效果,在市政桥梁的建设中更容易获得人们的青睐。
1 背景拱桥通过拱肋承受桥面传递的竖向荷载,在拱脚处对基础产生竖向和水平力,拱肋截面以受压为主,从而能够充分发挥结构材料的抗压性能。
在以前人们只能利用自然界提供的天然材料来修建桥梁以满足人类跨越河流、沟渠时,拱桥是最适合的一种结构形式。
拱桥的受力形式有多种。
对于下承式拱桥,通常让梁、拱组合受力形成无推力的系杆拱桥,根据拱、梁的刚度大小还可分成刚梁刚拱、刚梁柔拱或柔梁刚拱,其中柔梁刚拱的形式更适合用于大跨度桥梁(图1)。
图1 下承式简支系杆拱桥下承式的系杆拱桥一般设计成单跨简支结构,外部为静定结构,内部为超静定结构,可提供较高的抗剪和抗弯能力。
如果桥梁受到桥下净空的限制,一般则考虑采用中承式拱桥,桥面梁从拱肋中部通过。
当拱脚处基础可以提供足够的水平抵抗力,也可做成单跨无铰拱。
最近几年来,在平原地区为了跨江跨河陆续修建了多座大跨度中承式拱桥,由于平原地区的基础地质条件大都无法提供有推力拱桥所需的水平抗力,故一种新型的桥梁形式——3跨连续中承自锚式柔性系杆拱桥应运而生(图2)。
拱桥荷载试验报告
拱桥荷载试验报告一、实验目的：本实验旨在评估和验证拱桥的荷载承载能力，并对其结构性能进行分析和评估。
二、实验装置和方法：1.实验装置：采用具有一定跨度和弯度的拱桥模型，加以荷载。
2.实验方法：采用静态加载的方式进行荷载试验，并记录拱桥在不同荷载情况下的挠度和应变等数据。
三、实验步骤：1.在拱桥模型两端设立支墩，并固定拱桥模型，保证其稳定。
2.采用静态加载的方式进行荷载试验，逐步增加荷载。
3.在不同荷载情况下，记录拱桥模型的挠度和应变数据。
4.根据实验数据，绘制拱桥模型在不同荷载情况下的应变挠度曲线。
四、实验数据处理和分析：1.实验数据处理：根据实验得到的挠度和应变等数据，通过数值计算和统计，得到各个荷载情况下的拱桥最大挠度和应变值。
2.实验数据分析：通过实验数据的分析，评估拱桥的荷载承载能力和结构性能，判断拱桥在不同荷载情况下的工作状态和安全性能。
五、实验结果和结论：1.实验结果：通过实验数据处理和分析，得到了拱桥在不同荷载情况下的应变挠度曲线。
根据得到的数据，可以看出拱桥在荷载逐渐增加的情况下，挠度和应变值也逐渐增加。
2.结论：根据实验结果和数据分析，可以判断拱桥在所施加的荷载范围内具有较好的荷载承载能力，能够满足使用要求。
六、实验中的问题和改进方向：1.实验中的问题：实验过程中，可能由于实验装置或测量方法等因素，会导致一定的误差出现。
2.改进方向：在今后的实验中，可以通过增加测量点、改进实验装置等方式，减小误差的出现，提高实验数据的准确性。
七、实验的意义和应用：1.实验的意义：本实验能够对拱桥的结构性能进行评估和验证，为拱桥的设计和建设提供有效的参考依据。
2.实验的应用：本实验的结果和结论可以应用于实际的拱桥工程中，对拱桥的荷载承载能力和结构设计进行评估和优化。
[1]张三.拱桥结构力学[M].北京：人民交通出版社。
[2]李四.拱桥的设计与施工[M].北京：中国建筑出版社。
九、致谢：感谢实验中给予帮助和支持的老师和同学们。
多跨度石拱桥结构仿真分析研究
多跨度石拱桥结构仿真分析研究陈海涛2李文富 曲宝玺31．概述石拱桥具有外形美观，桥身结构坚固承载潜力大，取材方便造价低等优点，所以在我国得到了广泛的应用。
有限元法在现代结构力学，热力学、流体力学、和电磁学等许多领域中，都发挥着重要的作用，而且是一种应用广泛的有效的数值计算方法。
近几年，由于计算机技术及大型有限元软件的发展，桥梁工程界掀起了全桥结构仿真分析技术（structural Simulation for Entire Bridge,SSEB)研究的热潮[1]。
全桥结构仿真分析技术其核心是建立完整、统一的整座桥梁结构分析体系，在该体系下构造全桥所有承载构件的组合形式数学模型，准确模拟承载构件的空间位置、尺寸、材料特性、连接形式和荷载作用等，在此基础上进行大规模的全桥结构效应分析计算，由此得到相对详尽、精确和可靠的分析结果。
该技术克服了传统算法中实施某些假设带来的不足。
因此，全桥结构仿真分析比传统的桥梁分析计算有实质性的提高，可以更广泛地应用到设计桥梁方案、桥梁结构计算分析、桥梁施工过程模拟、准确计算桥梁承载能力、甚至部分替代小比例尺桥梁模型试验等各个方面[2]。
但是，把多跨度石拱桥结构作为一个整体进行有限元分析，目前工程界研究的还比较少。
针对以上情况，本文应用大型有限元分析软件ANSYS 对某一多跨度石拱桥整体结构进行了动静力仿真分析。
2．计算理论2.1 有限元法基本原理和计算过程为[3]：（1）、定义形函数N （x ），进而通过单元节点变量α描述单元域内连续的变量u(x)。
e a x N x u )()(=（2）、定义单元材料的响应，如应力、应变和热流等。
e Ba x u L x ==)]([)(ε)()(x D εεσσ==（3）、形成单元矩阵，建立单元与外界环境的平衡关系： 0=+ee e fa K其中eK 为单元刚度矩阵，e f 为单元节点上的等效外力，ea 为单元节点位移。
刚度矩阵按下式计算：节点等效外力为：（4）、集成。
三跨预应力混凝土连续梁桥毕业设计简介(兰州理工大学)
南宁至百色右江大桥设计土木工程（道桥方向）刘学敏10300820 指导教师：洪光、郑世钧摘要在本设计中，根据地形图和任务书要求，依据现行公路桥梁设计规范提出了两种预应力混凝土连续梁桥、拱桥三种桥型方案。
经过对各种桥型的比选最终选择三跨预应力混凝土连续梁桥为本次的推荐设计桥型。
本设计应用Midas软件对预应力混凝土连续梁桥进行结构分析，根据拟定的桥梁尺寸建立桥梁基本模型，对主梁恒载内力和活载内力进行计算，并进行内力组合得到内力包络图。
然后进行预应力钢束估算和预应力损失的计算。
最后对结构进行强度和应力验算以及行车道板的计算。
经过分析验算表明该设计计算方法正确，基本满足要求。
关键词：Midas软件；混凝土连续梁桥；内力；结构分析；验算AbstractIn this design, according to the topography, and project requirements，according to the current highway bridge design specification of prestressed concrete continuous girder bridge forward, arch bridge three schemes. structure after the bridge of various final choice of three-span prestressed concrete continuous girder bridge design for this recommendation.This design uses Midas software for prestressed concrete continuous beam bridge structural analysis, building bridges basic model developed based on the size of the bridge, and then to Internal force on the girder dead load and live load force calculated to obtain a combination of internal forces and internal forces envelope. Then calculate estimates prestressed steel beams and prestressed losses. Finally, the calculation of the structure and the strength and stress checking carriageway board. After checking the analysis shows that the design calculations correctly, basically meet the requirements.KEY WORDS：Midas software；concrete continuous girder bridge；Internal forces；Structure analysis；checking computation一、毕业设计要求（一）设计原始资料（1) 桥位河床断面地形及地质图一份(在设计图纸中图号01查看)。
大跨径拱式拱上结构石拱桥极限承载力分析的开题报告
大跨径拱式拱上结构石拱桥极限承载力分析的开题报告一、研究背景和意义石拱桥是中国古代建筑中的珍品，具有历史文化价值、艺术价值和工程价值。
其中，大跨径拱式石拱桥是石拱桥的代表之一，具有独特的形态美和建筑力学特点。
在现代城市规划和建设中，大跨径石拱桥也得到了广泛应用。
然而，随着桥梁跨径的不断增加和负荷的增加，大跨径拱式石拱桥的结构力学性能的研究变得尤为重要。
石拱桥的承载能力直接关系到桥梁的使用寿命和安全性。
随着交通工具的不断发展和越来越频繁的自然灾害发生，如地震、洪水等，大跨径拱式石拱桥的研究变得尤为紧迫。
因此，开展大跨径拱式石拱桥的极限承载力分析研究，对于提高石拱桥的使用寿命、保障人民群众的交通安全、并推进经济发展具有重要的现实意义和实际应用价值。
二、研究目的和内容本课题的目的是研究大跨径拱式石拱桥的极限承载力，通过数值模拟方法对大跨径拱式拱上结构石拱桥进行有限元分析，探究拱体长度、悬臂长度、拱高和拱厚等参数变化对石拱桥极限承载力的影响规律，为大跨径拱式石拱桥的设计、施工和维护提供可靠的理论和技术支持。
具体的研究内容包括：1、大跨径拱式石拱桥的基本结构形式和力学特性分析。
2、建立大跨径拱式拱上结构石拱桥的有限元模型。
3、通过数值模拟方法对大跨径拱式拱上结构石拱桥进行力学性能分析、计算极限承载力。
石拱桥极限承载力的影响规律。
5、对研究结果进行分析和总结，提出相应的建议和改进方案。
三、研究方法和技术路线本课题主要采用数值计算方法和有限元分析方法，以大跨径拱式石拱桥的理论力学计算为基础，根据石拱桥实际情况，建立大跨径拱式拱上结构石拱桥的三维有限元模型，并进行静、动力学分析。
最后，通过数值模拟方法对大跨径拱式拱上结构石拱桥进行力学性能分析，计算其极限承载力。
技术路线可以依次为：1、石拱桥力学分析理论的学习和理解。
2、分析大跨径拱式石拱桥的结构形式，了解拱体长度、悬臂长度、拱高和拱厚等结构参数的变化规律和影响因素。
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。
三跨连续刚构桥设计
三跨连续刚构桥设计1.引言（150字）2.设计原理（200字）三跨连续刚构桥采用梁板式钢桥面系、预应力混凝土连续梁等结构形式，在跨度较大的情况下，可以显著提高桥梁的刚度和承载能力。
其设计原理是通过梁板的刚度和连续梁的预应力，将桥面荷载传递到桥墩上，并通过桥墩将荷载传递到地基上，从而实现桥梁的稳定性和承载能力。
3.设计流程（250字）在方案论证阶段，需要考虑地质条件、交通流量等因素，确定桥梁的基本参数，如跨度、净高、净宽等。
然后进行荷载分析，确定设计荷载和荷载组合，计算得到荷载作用下的桥梁响应。
接下来是梁板的优化设计，通过调整梁板剖面形状和厚度，使得桥梁的刚度和承载能力达到要求。
然后进行连续梁的设计，考虑预应力布置和设计参数，通过有限元分析和弯矩曲线匹配确定连续梁的截面尺寸和预应力力度。
接着进行桥墩的设计，确定桥墩形式和尺寸，进行承载力和稳定性校核。
最后进行地基设计，考虑地基承载力和沉降等因素，确定桥梁对地基的要求。
4.关键技术要点（250字）三跨连续刚构桥的设计中，有几个关键技术要点需要注意。
首先是连续梁截面设计，需要通过准确的负弯矩区域预测和力学性能优化，确定连续梁的截面形状和尺寸。
其次是梁板的优化设计，需要考虑梁板的刚度和承载能力，通过调整剖面形状和厚度，使得梁板满足要求。
此外，桥墩和地基的设计也是关键的技术要点。
桥墩的设计需要考虑承载能力和稳定性，通过合理的形式和尺寸，使得桥墩满足荷载要求。
地基的设计需要考虑承载力和沉降等因素，通过合理的地基处理和加固措施，保证桥梁对地基的要求。
5.实际案例（350字）我们以市青山大桥为例进行案例分析。
该桥为三跨连续刚构桥，全长150米，其中两边跨度为40米，中间跨度为70米。
地质条件为软弱黏土，交通流量较大。
在方案论证阶段，我们考虑了地质条件和交通流量，确定了桥梁的基本参数。
然后进行了荷载分析，确定了设计荷载和荷载组合。
接着进行了梁板的优化设计，通过调整剖面形状和厚度，使得梁板满足刚度和承载能力要求。
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三跨连续石拱古桥承载能力的分析研究
一、引言
1. 研究背景和意义
2. 国内外关于石拱古桥承载能力研究的现状
二、石拱古桥结构特点和承载能力分析
1. 石拱古桥结构特点
2. 石拱古桥承载能力分析
三、连续石拱古桥承载能力的原理和计算方法
1. 连续石拱古桥承载原理
2. 连续石拱古桥承载计算方法
四、石拱古桥承载能力优化设计探讨
1. 石拱古桥承载能力优化设计原则
2. 石拱古桥承载能力优化设计实践案例
五、结论与展望
1. 石拱古桥承载能力的分析研究结论
2. 石拱古桥承载能力相关问题的未来研究方向
注：三跨连续石拱古桥承载能力的分析研究涉及较多专业术语和计算公式，下文应该包括具体的论证过程、相关参数、实验数据等细节分析。
一、引言
1. 研究背景和意义
古代的建筑物因其历史文化价值以及工程技术特点而备受关注，石拱古桥是中国传统建筑的重要代表之一，具有极高的历史、文化、艺术和技术价值。
然而，由于受到长期自然风吹日晒、雨淋、雪压等各种自然因素的影响以及人为因素的损坏，部分石拱古桥的结构和承载能力已经出现了退化。
为了能够对古桥进行维护和修缮，同时更好地发挥古桥的文化和实用价值，有必要对石拱古桥的承载能力进行深入的研究。
2. 国内外关于石拱古桥承载能力研究的现状
随着科学技术的不断进步，越来越多的学者和工程师开始关注石拱古桥的承载能力问题。
国内外已经涌现出了多本关于石拱古桥的承载能力分析和计算方法的专著和学术论文。
国内来说，传统的石拱桥承载能力研究多是以望杆法为主，但该方法计算精度较低，且结构假设不够严谨，难以满足当前工程分析的要求。
近年来，随着计算机技术和模拟方法的发展，石拱古桥的承载分析方法逐渐得到了提升。
国外方面，目前主要涉及欧洲和美洲两个地区，其中欧洲研究基于形成理论而发展出来的方法，而美洲则多采用有限元方法等数值分析手段。
在当前世界范围内，石拱古桥承载能力研究面临着如何将理论研究与实际工程相结合的困惑。
在中国，古桥修复与保护工程大量开展，随之而来的是对古桥承载能力研究的不断深入。
因此，本论文旨在综合前人研究成果，探讨石拱古桥承载能力的优化设计方法，进一步提升古桥的承载安全性，以期更好地保护和传承我国珍贵的古代文化遗产。
二、石拱古桥结构特点和承载能力分析
1. 石拱古桥结构特点
石拱古桥是中国传统建筑的一种特殊形式，它是由一系列相互配合的石块或砖块组成的，并通过石拱和连拱等结构与各种支边墩墩柱连接起来。
石拱古桥结构特点主要包括以下几点：
（1）石墩石拱：古桥的砌体主要采用花岗石块，墩柱和拱是
由不同大小的石块堆砌而成。
（2）单孔或多孔式设计：古桥通常设计为单孔或多孔式，通
过桥洞与岸边进行连接。
（3）坡度较大：由于水流的关系，古桥道路的坡度较大，有
些桥梁甚至要达到10%以上。
2. 石拱古桥承载能力分析
石拱古桥的承载能力是指古桥在不发生结构破坏和安全事故的情况下，能够承受的最大荷载。
对于石拱古桥的承载能力分析，主要包括定性分析和定量分析两种方法。
其中，定量分析更为精确，需要对古桥结构进行详细的建模和计算。
在古桥的承载能力定量分析中，应首先进行静力分析，计算桥梁受力的情况。
石拱桥的内压力是由桥墩、拱及土耳其帽、拱翼及铺装等压力组合而成的；在不受外力作用时，压缩力必须平衡。
且受内压力作用的桥墩主要承担垂直直不均布荷载、拱
对墩的水平反力，内压力和外荷载的重力作用而发生应力、应变的变化。
通过建立古桥的静力模型，可以通过确定各种受力要素之间的相互关系，计算出桥梁不同部位的受力情况及承载能力。
对于石拱古桥的静力分析，可采用传统的望杆法、分力法等方法，也可以结合当代的承载能力计算和分析软件，进行数值仿真和计算。
本文将通过后续章节的介绍，详细论述基于连续石拱的古桥承载计算方法，以期更为准确地分析石拱古桥的承载性能。
三、连续石拱古桥承载能力的原理和计算方法
1. 连续石拱古桥承载原理
连续石拱古桥是指在跨度不大的情况下，通过多个石拱的连接，形成跨度较大的连续结构。
相比于单孔石拱桥，连续石拱古桥的受力情况更为复杂，需要更加详细、全面地进行承载分析。
在连续石拱古桥的承载分析中，关键问题在于如何处理拱翼之间的相互作用和影响。
通常采用的方法是先将整座桥分割成多个跨度，构建成转动支座模型，然后根据孤立墩模型建立墩对应的支点约束力和反力，计算每个受力分块在荷载作用下的受力状态和位移量，从而获取整座桥的受力分布情况。
2. 连续石拱古桥承载计算方法
根据连续石拱古桥的特点和受力分布情况，可以采用多种方法
进行承载能力计算和分析，包括经验公式法、有限元法、力法、位移法等。
其中，有限元法较为准确，但却需要较大的计算量和高强度的计算机环境，不适合进行大规模古桥承载分析；力法和位移法则相对于有限元法而言计算量较小，是古桥承载分析常用的方法。
对于连续石拱古桥的承载计算，一般可以按照以下步骤进行：
（1）建立古桥的力学模型；
（2）根据承载计算的要求和分析方法，确定荷载类型和受力
情况；
（3）求解受力分块的内力和反力计算式，并计算每个分块的
内力和位移情况；
（4）检查模型的合理性，并按照计算结果评估古桥的承载能力；
（5）对承载能力不足的部分进行优化设计。
接下来，本文将重点介绍基于力法的连续石拱古桥承载能力计算方法。
由于石拱古桥的受力情况较为特殊，有时候需要选择一些符合实际情况的假设，但应注意要避免偏差太大而引起错误的结论，以提高计算结果的准确性。
（未完待续）四、连续石拱古桥承载能力的力法计算流程
1. 古桥的力学模型
在进行古桥的力学分析之前，建立准确的力学模型非常重要。
对于连续石拱古桥，其力学模型一般采用转动支座模型，将古桥分割成多段进行分析。
在每一段石拱之中，为简化分析，常采用缘合模型，可以假设拱翼之间的摩擦力为零，便于计算各受力构件间的相互作用。
2. 荷载的确定
在连续石拱古桥的承载分析中，荷载的确定是十分关键的一步，其大小和分布情况的不同，将会对承载能力分析的结果产生显著的影响。
荷载可以分为恒载、活载、临时荷载等多种类型。
在实际计算中，应根据实际使用情况和古桥的受力特点，选择合适的荷载类型和荷载大小。
古桥承受的恒载主要为自重，恒载对荷载的影响是相对稳定的。
活载是指桥梁上实际经过的交通载荷，包括汽车、行人、货车等，要根据实际情况确定荷载等级和荷载分布特点。
当考虑风荷载时，应按照规范中的风荷载计算公式进行计算，同时应注意风对拱体的负荷和结构的振动特性。
临时荷载则包括施工荷载、维修荷载等，需要根据实际情况进行确定。
3. 解析解法
在力法分析中，还需确定转动支座向下的竖向反力系数和竖向
整体刚度系数，可采用静力平衡方法、等效刚度法等求得。
当确定了支座反力和刚度系数后，可构造每个跨度的位移方程组，然后可采用矩阵求解法将方程组求解出来，从而得到每个跨度的位移量、弯矩、切力及内力等有用信息，以此计算出整座桥的承载能力。
其中，内力的计算与位移方程的求解密切相关，一般采用传统的弹性理论或哈密顿原理等理论方法进行分析，以求得各分块的内力和位移情况。
5. 局部优化设计
通过分析和计算，可以评估出石拱古桥的承载能力和安全状况，进而制定相应的维修和加固措施。
对于承载能力不足的部分，需要进行局部优化设计，以增强古桥的承载能力，进一步提高桥梁的安全性和稳定性。
常见的局部优化设计方法包括增加墩身厚度、钢筋混凝土增强、壳体加固、墩柱衬砌加固等。
在采取优化措施时，首先要了
解桥的历史资料和现状评估，深入研究古桥的结构、强度、稳定性等方面的问题，制定相应的修缮方案，并根据实际情况进行试验和检验，以确保石拱古桥的安全性和可持续性。
五、石拱古桥承载能力优化设计案例分析
为了更好地展示连续石拱古桥承载能力分析的过程和实际应用，本章将以某石拱古桥为例，介绍优化设计和分析过程。
1. 研究对象介绍
该石拱古桥位于某省某县，具有较高的历史价值和文化意义。
古桥全长34.67米，跨度分别为5.5米、7.45米、7.45米、6.8
米和7.47米，形成了一座五孔的连续石拱结构。
然而，由于
年代久远和自然因素的影响，该石拱古桥的部分石块已经出现了裂纹和松动现象，结构稳定性较差，承载能力需要得到进一步的提升。
2. 石拱古桥承载能力分析过程
（1）力学模型的建立：采用转动支座模型，将石拱古桥分为
五段进行分析，每个分段采用缘合模型，并将古桥划分成若干单元，求解单元内部的内力。
（2）荷载的选择和确定：考虑到该古桥主要受到行人、车辆、自重、风荷载等荷载的作用，因此选取了特定标准下的行人、车辆和风荷载进行分析。
其中，车辆和行人的荷载类型和荷载等级也要根据实际情况进行适当的调整。
（3）转动支座的确定：通过考察石拱古桥的结构特点及其支
承方式等因素，可确定石拱古桥的转动支座，确定支座向下的竖向反力系数和竖向整体刚度系数。
（4）内力计算和位移方程的求解：通过弹性理论方法，求解
出各分块的内力和位移量，并计算出每个分块的弯矩和切力，以此评估石拱古。