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摘要：本发明涉及一种基于合理拱轴线的古石拱桥加固方法，其包括如下步骤：1）取半边拱建立结构模型；2）将拱顶到拱脚划分为N个区段；3）以不改变原拱顶荷载为原则，建立第1段（拱顶段）下端点弯矩方程，以合理拱轴线为条件求解拱顶水平推力；4）对非拱顶段分别建立各段下端点弯矩方程，同样以合理拱轴线为条件，并基于已求得的拱顶水平推力，得到各段拱上荷载等效重度γi；5）基于各段等效重度γi反推各段拱上填料重度，维修时替换原填料。本发明的基于合理拱轴线的古石拱桥加固方法在不使用现代材料、不改变古石拱桥外观的前提下实现拱桥加固，延长古石拱桥的使用寿命。

主权项：1.一种基于合理拱轴线的古石拱桥加固方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：1）建立结构模型：基于拱结构和拱上荷载的对称性，取半边拱建模；所述结构模型中包括拱轴线、荷载和边界条件；拱轴线取与现桥梁一致，荷载取桥梁恒载q，边界条件取铰接形式；所述桥梁恒载q由拱圈、拱上填料和桥面层三部分重力组成，恒载等效重度为γ，即 （1）式中，h为任意位置处桥面到拱轴线的竖向距离，为已知量；因加固不改变原桥拱圈与桥面层，故和为已知量；2）拱圈分段：将半边拱轴线沿拱顶到拱脚分成N段，拱顶处为第1段，拱脚处为第N段，N≥3；具体为：以拱顶为原点建立X-Y坐标系，取X方向向拱脚侧为正，Y方向向下为正；桥面与拱顶距离h0，即桥面位于y=-h0处；第i段拱轴线任一点坐标表示为（x,yix）；yi是x的函数，由现拱轴线确定的已知函数；假定第i段等效荷载重γi，则拱上等效荷载qix表示为；记第i段上端点为Pi-1，其坐标为ai-1,bi-1；下端点为Pi，其坐标为ai,bi；3）求解拱顶水平推力FN0：拱顶段采用原荷载，建立拱顶段下端点弯矩方程；以合理拱轴线为条件，即弯矩为0，求得拱顶水平推力FN0；拱顶段为第1段拱，所受载荷为、和，其采用原荷载，即、和不变，根据计算公式（1）求得第1段拱上等效重度γ1；再由拱桥整体结构和荷载对称性可知，第1段上端点P0处剪力FG0为0；由合理拱轴线可知第1段上下端点处弯矩M0和M1均为0；故上端点仅水平推力FN0作用，下端点仅轴力FN1和剪力FG1作用；以P1为中心建立弯矩平衡方程 ；（2）式中，为第1段拱上荷载在P1引起的弯矩，即 ；（3）由方程式（2）和（3）可得拱顶水平推力 （4）；4）求解非拱顶段拱上填料等效重度γi：依次建立第2段到第N段下端点弯矩方程，同样以合理拱轴线为条件，并基于已求得的拱顶水平推力FN0，依次得到第2~N各段拱上填料等效重度γi；求解第2段拱上填料等效重度γ2具体方法为：基于合理拱轴线可知第2段下端点弯矩M2为0；以第2段下端点P2为中心建立弯矩平衡方程 ；（5）式中，和分别为第1段和第2段拱上荷载在P2引起的弯矩，即 （6）将式（6）代入式（5）得 （7）；求解第i段拱上填料等效重度γi具体方法为：基于合理拱轴线可得第i段下端点弯矩Mi为0；以第i段下端点中心Pi建立弯矩平衡方程式 ；（8）式中，为第j段拱上荷载在Pi引起的弯矩，即 （9）可得 （10）；5）更换非拱顶段拱上填料：基于各段等效重度γi，反推各段拱上填料重度，维修时替换原填料；具体的说，基于各段等效重度γi，在第2~N段内按照公式（1）反推各段拱上填料重度，维修时替换第2~N段原填料，拱顶段填料不替换。

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