1、中文 4750 字 出处： Gonen H, Dogan M, Karacasu M, et al. Structural failures in refrofit historical murat masonry arch bridgeJ. Engineering Failure Analysis, 2013, 35(26):334-342. 穆拉特砖石拱桥 历次 加固后的结构失效 H,Gonen*,M.dogan,M.Karacasu,H.Ozbasaran,H.Gokdemir 2013 年 3 月 7 日 摘要： 在这 篇论文 中， 通过 SAP2000 软件 对一座 位于 艾拉兹戈省
2、内帕鲁区的一座古桥 帕鲁桥 描述 相关 简短的 桥梁 资料 和有限元模型 。 得出了 在恒载 作用 和 调查后得到的线弹性地震响应 作用下 ， 大桥 的 变形和应力 。所使用的修复材料 ，大桥的结构体系和水对结构单元的作用等因素对失效结果的影响 都 得到检验。 把 地震加速度作为一种荷载 来建立大桥的数学模型，以此 来进行动力 分析和计算。 使用当前被公认为 最精确的 有限单元法 来计算。最后，之前 设计 的钢筋混凝土桥分析也被采用。 关键词： 结构失效 ；加固；圬工拱桥；有限单元 1.简介 桥梁作为一种耐久性的结构，设计初衷就是要跨越障碍。 为了抵御恶劣环境的影响，桥梁必须有耐腐蚀的外层保护
3、，并且建造得必须 合理。主要的桥梁类型可以分为：拱桥，简支或连续梁桥，斜拉桥和悬索桥。 桁架可以作为悬臂桥结构体系的一部分，或者 在 整个桥 中 都使用桁架体系。桁架，箱型结构 和预应力单元 都 普遍被使用到建筑 工程 当中。拱结构的主要特点是不产生弯矩，只 承 受压 应力 。拱桥可以采用抗拉强度小的结构材料来建造，例如石头，铸铁和水泥 等 。 也有拱桥使用砖石，木材，铝 合金 和炼铁。虽然一些 设 有桁架的拱桥会承担拉应力，但是主要的结构单元通常承受的是压应力。 这些主要的单元构件如果按对角线 的形式来 设计，则性能 会 要更好。 从另一方面来讲，对 于 建 有坚硬桥面 板 的 拱桥， 桥面
4、 板的构件要 比一般 拱的构件要薄。因为板受到拉应力和屈曲的作用，而拱只受到压应力 的作用 。 这样的拱桥， 桥面 板的厚度要比同样跨度的梁桥的梁 构件 要小，因为它的荷载会通过 留有 间隙的 结构单元从板传递 到拱上 。因为考虑到这点，所以拱的跨度能做的比梁的跨度更大。 正如 图 .1 中显示的两个 不同形式的拱桥。 前面那幅图里拱的形式被 大约 公元前 3000 年居住在美索不达米 亚的苏美尔人视为地下的 陵墓。 而 这样的形式最早被古埃及人展现在蕴含着结构潜能智慧的拱券形式当中。然而，虽然苏美尔人和埃及人都发明了拱的形式，但却是古罗马人将拱的潜能 全力 挖掘 了出来 ，并且将其 发扬光大
5、。森德 水桥，卡拉玛拉桥，旦士丁大 桥 都是古罗马帝国时期在土耳其境内的代表 工程作品。 为什么拱桥应该 被 建成弯曲的形状 呢 ？我们可以从拱桥中 截取 取出一个横截面来解释这个问题。拱桥横截面上的内力 存在 有两个重要 的 问题。拱的自重和车辆荷载会使拱 产生 下沉， 而 压力会使 拱桥上的 构件向上移动。 如果 在拱的横截面上取 出 很多的点，各 个 点上的所受 到 的车辆荷载 会 不尽相同。因此，拱上导向力的方向和这些力不可能相同（图 .2）。 同时，各个力的角度不同自然 需要构件变得 弯曲 起来 。 正如简支梁就可以有线性轴，因为简支梁 上的车辆荷载就能平衡自身的弯矩和剪应力。 拱是
6、桥梁当中最 为 简单的结构体系， 因为如果使用石头和岩石来建造 拱的话就不需要其他 的 任何结构 材料了。石头如果被切割和放置得合理的话，两个石头之间就能直接 相互协作，一起 成为一种 可靠的 支撑。 并且拱一定要建造 在 较 低承载应力的 土体上 时， 那拱结构 应该先建立在 较为 坚硬的支撑上。 否则拱会推开支撑，造成结构的 破坏。 所有的拱都 会 受到压力 的 。这些压力 会 通过支撑传到土体上。拱 自身 不受拉应力 作用 ，所以意味着拱的跨度可以比简支梁建得 要更大 ，并可以采用低抗拉强度的 建造 材料。 单单的拱 结构 不是一个稳定的结构体系，除非它是一个完整的结构。因此，拱必须有一个模具来 托起 或者吊杆挂起 来 。 图 .1 不同形式的拱桥 图 .2 拱桥在荷载作用下的受力形式 在施工过程中所 使用 到的 水泥或者石 块 来作为悬臂 结构 是不 合理 的。大桥 受到的力 中 会拥有水平分量 的力 ，而这水平分量 的力 必须先传 递 到 没有 过大位移的支撑上。大桥上 会有 巨大的轴向力， 而且 必须在无明显转变的条件下
