1、 6400汉字 出处： Zhang J, Li C, Xu F, et al. Test and Analysis for Ultimate Load-Carrying Capacity of Existing Reinforced Concrete Arch RibsJ. Journal of Bridge Engineering, 2007, 12(1):4-12. 既有钢筋混凝土拱肋极限承载力测试与分析 张建仁，李传习，王磊，徐飞鸿，喻小明 (长沙理工大学 , 湖南长沙 410076) 摘 要： 由于材料的逐渐老化和混凝土开裂，钢筋混凝土桥梁结构性能逐 渐恶化。在实验室重新安装两根已服役
2、 28 年的拱肋进行全尺寸静力试验，通过 实验采集数据和非线性有限元进行分析。本文详细阐述拱肋的荷载位移、荷载应 变关系、残余承载力以及失效形势，分析了影响承载力的相关因素，分别建立了 考虑与未考虑老化与损伤的拱肋极限承载能力的有限元计算模型，并对比分析了 理论计算值和实验结果。作为比较，损坏和完善拱肋几何分析在同一时间进行， 并对实验和理论结果进行了比较。从而得出结论，最初的裂缝，钢筋锈蚀，以及 拱轴线形状的变化对结构极限承载能力和破坏形式有较大的影响。 分类号 : 10.1061/（ ASCE） 1084-0702（ 2007） 12:1（ 4） CE 数据库主题词： 桥梁；混凝土；钢筋；
3、承载力；有限元法；极限荷 载。 1 简介 近年来，由于材料的老化和结构的损伤，对于老旧混凝土桥梁的强度和寿命 评估引起了极大的关注。自上世纪 50 年代以来，我国建造了大批的钢筋混凝土 桥梁不幸的是，其中不少的桥梁都受到了极大的破坏。日益增加的交通荷载，不 良的环境，材料的老化，以及维修的不足，越来越多的旧钢筋混凝土桥梁需要进 行修复加固，有的甚至要对结构件进行更换。因此，对此类旧桥的承载能力进行 评估成了当前的关键问题，从而对桥梁工程师、研究人员提出了一项巨大的挑战， 是因为要挑战钢筋混凝土损伤的复杂性和随机性。通过研究人员主动合理细致的 调查研究，结合静态和动态的无损分析测试相结合的理论，
4、取得了一定的成果。 1990 年 Bakht 和 Jaeger，以及 Douglas 研究小组； 1995 年 Law 研究小组； 2000 年的 Enright 和 Frangopol， Farhey 研究小组， Nowak 研究小组， 2001 年的 Maragakis 研究小组， 2003 年的 Fu 和 Lu， brownjohn 研究小组，都取得了一些有价值的研 究成果。然而，他们都很难通过在实桥实验桥梁的负荷曲线和振动模式，特别是 临近失效期的工况。因此，在某些情况下，分析评价体系在某些因素影响下会产 生偏差。 对实验室现有的桥梁构件进行实验研究是一项直接有效的方法来评估极限 承载
5、能力。和容易方便的获取结构效应参数。另一方面，描述老旧钢筋混凝土桥 梁的各种参数的不容易量化。因此，实验结果只提供一个合理的理论分析作为参 考。在这次实验中，两根已服役 28 年的拱肋被拆卸，运送至实验室。在实验过 程中，包括实验室重新安装两根拱肋的过程，都进行了静态和动态试验。通过结 构有限元分析软件 Marc 进行理论分析，同时考虑材料和几何尺寸的非线性关系。 实验表明，理论分析结果与静力试验结果是一致的。 2 测试背景 北门大桥（如图 1 所示），钢筋混凝土等截面悬链线双曲拱桥，建于 1973 年。 它位于湖南常宁市，桥孔布置为 3 孔，每孔净跨径 20000mm，净矢高 315mm。
6、在 2002 年，该桥被认处于一个危险的状态。一些混凝土拱肋表面剥落发现一些 拱肋上的混凝土已经剥落，部分位置钢筋锈蚀较为严重，且混凝土强度不能满足 桥梁规范和法规。总之，它没有修复和加固的价值。因此业主决定拆除这座桥。 桥梁被拆除前，为方便研究拱肋的力学性能和它的主要结构构件的残余力量， 更好将两根拱肋从桥上拆卸，并使钢筋混凝土拱肋在实验室保持同样形状，两个 拱轴线形状和拱中心线如图 2 所示。使用全站仪等测量设备进行定位。为了避免 拱肋遭受进一步的破坏，对这个桥梁上部结构进行了仔细的测量。然后，两根拱 肋骨通过相关机械设备拆除，并对它们进行固定，使它们能方便、安全地通过卡 车运输。 拱肋分别重新安装在实验室里。两拱肋拱脚固定在两个钢拱座上（如图三所 示）。通过紧固螺栓固定，用起重机控制拱方位。同时，通过全站仪测量确定拱 中心线所在位置，当拱中心线基本确定时，拱脚固定在钢桥台上（如图 4 所示）。 一个根重
