考虑拱上建筑联合作用的石拱桥有限元分析

李 铮，向中富，李自强，潘正华

(1.重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074;2.重庆交通建设(集团)有限责任公司，重庆400010)

在我国的现有桥梁中，石拱桥数量众多，占有较大的比例［1］。拱桥是一种常见的桥梁形式。我国的拱桥多以修建年代久远的石拱桥为主，如著名的赵州桥、一线天石拱桥等。石拱桥以天然石料为主要建筑材料，具有取材便捷、造价低廉、承载潜力大、养护费用少等优点，又因其造型美观、结构形式多样，从古至今，被广泛采用。石拱桥按照跨数分为单跨和多跨，单跨多用于中小跨径，随着跨径增大，多采用多跨石拱桥。多跨石拱桥跨越能力强，结构形式多样，施工工艺复杂，力学性质难以分析和掌握。

笔者以重庆市大足县境内的某座多跨实腹式石拱桥为研究对象，通过现场勘查的数据，采用MIDAS软件对石拱桥的受力情况进行多次模拟，结合拱上建筑联合作用和实腹式石拱桥的实际受力情

况，提出横向系杆法和等代拱法2种方法对模型进行改善和优化，使计算结果更接近实际。使用2种方法后，能更精确的模拟出石拱桥的计算模型，较真实的反应出石拱桥的受力状态，为以后检测、改造和加固此类石拱桥提供理论依据和参考建议。

1 理论基础

在竖向荷载的作用下，石拱桥2端支承处产生水平推力和竖向反力，水平推力使跨中弯矩减小，跨越能力增大。因为水平推力的存在，相同跨径下，拱圈弯矩比梁弯矩小，拱圈主要承受压力的作用［2］。

为了更好地了解和分析石拱桥的受力特征，笔者选择MIDAS软件建立精度较高的模型对石拱桥的受力进行模拟。……