文档介绍：Study on the Constitutive Relation Equivalent Method and
Model Test posite Main Arch Circle

A Dissertation Submitted for the Degree of Master

Candidate:Chen Shusheng

Supervisor:Prof. Song Yifan

Chang’an University,Xi’an,China
I
摘要
圬工拱桥凭借造型优美、取材方便、承载潜力大等优点在我国广泛修建,但近年来
随着交通量快速增长,车流密度及车辆荷载越来越大,现有的许多圬工拱桥已经满足不
了当前的使用要求。现阶段圬工拱桥的加固成了拱桥研究领域的一个重要课题。主拱圈
是拱桥主要的承重结构,也是拱桥加固的重点。增大截面法加固圬工拱桥技术因其施工
方便、造价低廉等优点,在我国得到越来越广泛的应用。
本文所研究的复合主拱圈是指采用增大截面法加固圬工拱桥后所形成的复合拱圈,
此种加固方法是在拱圈表面增加混凝土拱肋或拱板,增加受力钢筋,使其与原拱圈成为
一体,从而增大原拱圈有效高度和受力面积,增大其刚度,来达到提高拱圈承载力的目
的。本文将砌体和混凝土两种材料按照统一理论,推导出了砌体和混凝土复合为一种材
料的统一本构关系,并且基于四种不同的混凝土材料模型,分别计算了其统一本构关系。
为了研究复合主拱圈加固法的受力性能及验证统一本构关系,本文依托于某实际工程设
计制作了四个加固层宽度不同的试件 A、B、C、D,在 200 吨千斤顶下进行了模型试验,
采集了试件的应变、挠度等数据。同时利用大型有限元程序 ANSYS 基于推导出的统一
本构关系对各试件进行了详细的受力分析和对比。
通过承载能力、破坏形态、混凝土和砌体的应力应变曲线及实测本构关系等几方
面理论计算和试验结果的对比,本文发现复合主拱圈加固圬工拱桥能够确保加固层和原
结构层协调变形、共同受力,较大幅度地提高了原结构的承载能力。同时混凝土采用
Rusch 二次抛物线加水平直线模式推导出的砌体和混凝土的统一本构关系与实际情况最
为接近,且此计算公式也是偏安全的,可在工程实践中起一定参考作用。

关键词:圬工拱桥,复合主拱圈,本构关系,模型试验

II
Abstract
Masonry arch bridge is widely used in our country because it has graceful shape, easily
obtained, bearing potential and so on. But with the volume of traffic grow significant, the
traffic density and vehicle load growing, a considerable part of existing masonry arch bridge
has failed to meet the requirements. This stage the reinforcement of masonry arch bridge
es an important topic in the field of study on arch bridge. Main arch circle is the
primary load-bearing structure of arch bridge, and it is also the focus of reinforcement. The
technology posite main arch circle to strengthening masonry arch bridge is more
widely used in our country because of its easy construction and low cost.
Composite main arch circle increase the concrete size ponent surface, add the
stressed steel bar, to form an overall with the original structure, then increasing the effective
height and reinforced area p