服役石拱橋可靠性評估與加固改造技術(shù)研究

1、服役石拱橋可靠性評估與加固改造技術(shù)研究報 告 簡 本一、立項背景我國西南地區(qū)和我省湘西地區(qū),大部分石拱橋建成于二十世紀五十至八十年代，受歷史條件限制，設(shè)計荷載等級都不高，且經(jīng)過數(shù)十年運營，橋梁的技術(shù)狀況已不能滿足現(xiàn)有交通行車安全的需要，并時有石拱橋跨塌事故發(fā)生。運營過程中跨塌的瀏陽大瑤石拱橋運營過程中跨塌的溢洪道石拱橋 加固過程中跨塌的雙橋鋪石拱橋運營過程中跨塌的江西傍羅石拱橋橋梁結(jié)構(gòu)承載力與安全性問題是一個十分重要也是需要進一步研究的問題，它的研究既有服務(wù)于服役結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實意義，又有指導待建橋梁結(jié)構(gòu)改進的理論意義，同時，對豐富和發(fā)展橋梁結(jié)構(gòu)承載力與安全性深入研究具有一定的理論價值。舊橋的維修加

2、固和改造要解決安全和經(jīng)濟之間的問題，即尋求最佳的維修加固和改造方案，在保證結(jié)構(gòu)安全、滿足使用功能的前提下，經(jīng)濟效益最優(yōu)。采用維修加固和改造的方法保持和提高舊橋的承載能力，其費用約占新建橋梁的5%30% ;基于以上原因，2004年9月，我院以湘西和部分西南地區(qū)石拱橋為依托與交通部西部項目中心簽定了“服役石拱橋安全性評估與加固改造技術(shù)研究”項目合同，合同編號為：2004-318-785-18。二、項目總體目標1、研究總思路本項目旨在以理論為指導，充分吸收國內(nèi)外已有的技術(shù)成果，通過對湘西地區(qū)及我國西南地區(qū)部分石拱橋的典型病害成因與防治研究、石拱橋安全性評估研究和加固改造技術(shù)的研究，提出更切合實際的服

3、役石拱橋安全性評估方法和加固改造技術(shù)途徑，使我國大量的石拱橋資源得到更充分和更安全的利用，最大限度地發(fā)揮其潛在效益。 2、主要研究內(nèi)容專題一、服役石拱橋病害調(diào)查與成因分析研究專題二、服役石拱橋理論與安全性評估研究Ø 烏巢河大橋石料力學參數(shù)試驗研究Ø 石拱橋計算理論與程序開發(fā)研究Ø 石拱橋使用健康狀況的安全性評價研究專題三、服役石拱橋維修加固改造技術(shù)研究Ø 石拱橋?qū)嵱眉庸谈脑旒夹g(shù)研究Ø 石拱橋加固改造效果評價研究Ø 石拱橋加固的經(jīng)濟性評價研究 三、服役石拱橋病害調(diào)查與成因分析研究通過對湘西地區(qū)526座的現(xiàn)役石拱橋和我國西南地區(qū)G319、

4、S103以及11條縣鄉(xiāng)道路上的44座服役石拱橋進行調(diào)查，并對部分橋梁進行了重點抽查。得出如下兩點成果。成果一：典型病害歸類與成因分析結(jié)構(gòu)類別典型病害產(chǎn)生的主要原因備注下部構(gòu)造1、基礎(chǔ)沖刷水流流速大，基礎(chǔ)防護不到位2、基礎(chǔ)沉降、滑移施工質(zhì)量問題、超載、基礎(chǔ)沖刷嚴重。3、橋臺側(cè)墻變形、開裂側(cè)墻內(nèi)土壓力增大、超載等原因。上部構(gòu)造4、拱圈開裂、變形施工質(zhì)量問題、超載、基礎(chǔ)沉降、滑移等原因。5、砌筑砂漿不飽滿拱圈滲水施工質(zhì)量問題。6、風化嚴重石料屬于易風化巖石、養(yǎng)護不及時，造成生物風化嚴重。橋面與總體7、橋面開裂施工質(zhì)量問題；超載。8、總體線形差設(shè)計問題，橋梁與接線銜接不順直。成果二：石拱橋建筑石料要求

5、 用于石拱橋的石料須滿足以下四個方面的要求：1、石質(zhì)均勻性；2、強度：一般要大于40MPa；3、抗風化性：難風化的石料；4、抗凍性：抗凍質(zhì)量損失率小于5%，耐凍系數(shù)85%。 如：石質(zhì)均勻、不易風化、抗凍性能好的石灰?guī)r、花崗巖可用于石拱橋的修建，石質(zhì)差、易風化、抗凍性能差的紅砂巖、頁巖不能用于石拱橋的修建。四、服役石拱橋理論與安全性評估研究 本研究專項有三部分研究內(nèi)容，即烏巢河大橋石料力學參數(shù)試驗研究、石拱橋計算理論與程序開發(fā)研究、服役石拱橋健康狀況的安全性評價方法研究。1、烏巢河大橋石料力學參數(shù)試驗研究1.1、研究內(nèi)容及所獲參數(shù) 研究內(nèi)容所獲參數(shù) 單軸壓縮試驗單軸抗壓強度、彈性模量、泊松比和變

6、形模量 三軸壓縮試驗內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力、彈性模量和泊松比 砌縫法向單軸壓縮試驗砌縫的法向剛度 砌縫壓剪強度試驗砌縫的抗剪強度參數(shù)（內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力）切向剛度 巖石力學參數(shù)劣化分析探索性的巖石力學劣化衰減數(shù)學模型 1.2、試驗設(shè)備與試件RMT-105C剛性試驗機試件示意圖1.3、成果本次共進行14組試驗，其中單軸壓縮試驗2組（6個試件）、三軸壓縮試驗6組（18個試件）、砌縫法向壓縮試驗3組（9個試件）、砌縫壓剪強度試驗3組（9個試件）。通過試驗均得到了相應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變曲線及相應(yīng)關(guān)系式。1）、砌縫法向單軸壓縮試驗 切向應(yīng)力-切向變形、法向變形曲線2）、砌縫壓剪強度試驗 砌縫的切向剛度K與法向應(yīng)力N 、

7、最大剪應(yīng)力與法向應(yīng)力N 的 關(guān)系式：2、石拱橋計算理論與程序開發(fā)研究2.1、拱軸線研究研究表明懸鏈線不是空腹石拱橋最合理的拱軸線。采取拱趾、拱頂和1/4跨五點擬合確定的懸鏈線拱軸線，存在如下的問題：石拱橋不能受拉，通過五點擬合確定的懸鏈線并不能保證其他截面不受拉力。因此，采用懸索線拱軸線代替懸鏈線拱軸線。懸索線方程為：其中：基本方程：研究組從以上基本方程出發(fā)，建立了一整套的懸索線理論。2.2、平鉸拱理論研究“平鉸”相當于一個半徑為的鉸。與理論鉸相比，平鉸不能自由轉(zhuǎn)動，即在轉(zhuǎn)動中要受到一定程度的約束。與固定端相比較，平鉸不能承受拉應(yīng)力，截面所能承擔彎矩有限。 根據(jù)以上特點作以下基本假定：1、圬工

8、砌體為彈性勻質(zhì)材料，服從平面假設(shè)和虎克定律；2、圬工砌體不承受任何拉應(yīng)力；3、任一截面壓應(yīng)力與外荷載在該截面產(chǎn)生的內(nèi)力平衡。 計算的基本圖示如下：計算基本步驟： 先按無鉸拱計算出拱腳軸力N和彎矩M； 令拉應(yīng)力為0；調(diào)整壓應(yīng)力并計算軸力到中性軸的距彎e； 計算平鉸約束彎矩 ； 計算應(yīng)力調(diào)整后的拱腳軸力N和約束彎矩； 重復、步直致計算結(jié)果收斂； 結(jié)束。2.3、石拱橋聯(lián)合作用研究 基本圖式：平鉸拱聯(lián)合作用的計算假定1）立墻上下端為鉸結(jié)，不計立墻的抗推剛度。2）荷載P作用的另一側(cè)腹拱受壓縮，用無鉸拱的抗推剛度綜合代表全橋的約束。3）荷載P作用下腹拱產(chǎn)生的水平推力沿橋面系傳遞，不作用于主拱圈上。4）平鉸

9、拱在荷載P作用下的8#截面水平位移p值，與無鉸拱差異很小，故可近似采用無鉸拱值。5）平鉸拱8#截面的水平剛度K主（以稱拱背剛度）也近似采用無鉸拱值 。通過以上假設(shè)推導建立了一系列聯(lián)合作用計算公式。2.4、石拱橋分析軟件開發(fā) 軟件是根據(jù)本項目的研究成果開發(fā)的，它具有以下功能：Ø 平鉸（無鉸）結(jié)構(gòu)自重作用內(nèi)力計算；Ø 平鉸（無鉸）結(jié)構(gòu)在集中力作用下內(nèi)力計算；Ø 平鉸（無鉸）結(jié)構(gòu)在溫度、支座位移工況內(nèi)力計算；Ø 平鉸（無鉸）結(jié)構(gòu)任一截面內(nèi)力影響線計算；Ø 平鉸（無鉸）拱結(jié)構(gòu)聯(lián)合作用內(nèi)力計算；Ø 并可根據(jù)JTG D62-2004有關(guān)規(guī)定進行內(nèi)

10、力組合。 單位：kN 無鉸M平鉸M比值0L拱腳-29430.63-19437.490.66 ½L拱頂8114.04 6405.68 0.79 L拱腳-20874.35 -16889.59 0.81 計算和試驗表明：平鉸拱拱頂、拱腳彎矩比無鉸拱小1035%。2.5、石拱橋上部構(gòu)造設(shè)計圖編制根據(jù)研究成果編制了石拱橋上部構(gòu)造設(shè)計圖一套跨徑：20、30、40、50、60、80米；橋面寬度：11.5m；矢跨比： 1/5、1/6、1/7 、 1/8 ；荷載：公路級、公路級，人群荷載。3、服役石拱橋健康狀況的安全性評價方法研究安全性評價主要從事了基于層次分析法服役石拱橋安全性評估方法研究、基于強度

11、儲備比匯總法服役石拱橋安全性評估方法研究、基于極限承載力服役石拱橋梁安全性評估方法研究三個方面的內(nèi)容。3.1、基于層次分析法服役石拱橋安全性評估方法研究1）構(gòu)建結(jié)構(gòu)層次拱 橋 的 安 全 性承載能力主要承重結(jié)構(gòu)損傷外觀缺損狀況主拱圈承載能力橫梁承載能力立墻承載能力基礎(chǔ)承載能力主拱圈結(jié)構(gòu)損傷橫梁結(jié)構(gòu)損傷立墻結(jié)構(gòu)損傷基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)損傷上部結(jié)構(gòu)缺損狀況下部結(jié)構(gòu)缺損狀況2）、判斷矩陣B 矩陣 B 滿足一致性要求。 3）確定構(gòu)件權(quán)重常權(quán)分析法存在一些缺陷，如不能有效反映次要構(gòu)件的安全隱患。因此，采用變權(quán)分析法對其進行改進。引入變權(quán)模式：4）計算整體結(jié)構(gòu)安全性按照步驟計算各構(gòu)件安全度和各構(gòu)件的權(quán)重向量，再由構(gòu)件

12、安全度和權(quán)重計算結(jié)構(gòu)整體安全度：最低層元素數(shù)目。3.2 基于強度儲備比匯總法服役石拱橋安全性評估方法研究所謂強度儲備比匯總法是以強度儲備比為構(gòu)件的安全指標，由基本構(gòu)件的安全度指標獲得結(jié)構(gòu)體系的安全度指標。同時結(jié)合專家知識的一些綜合評判原則，考慮大橋結(jié)構(gòu)及其子系統(tǒng)的特性。如某構(gòu)件在第種受力狀態(tài)（單一或組合應(yīng)力）下規(guī)定的設(shè)計強度儲備為：， ，式中和分別是設(shè)計時構(gòu)件在第種受力狀態(tài)下采用的極限強度和許用強度。 基于強度儲備比匯總法分析步驟Ø 劃分結(jié)構(gòu)層次Ø 分三類，劃分構(gòu)件類型Ø 計算各類構(gòu)件安全度指標Ø 計算層結(jié)構(gòu)安全度指標Ø 將整體結(jié)構(gòu)簡化為串聯(lián)結(jié)

13、構(gòu)，由層結(jié)構(gòu)安全度指標計算整體結(jié)構(gòu)安全度指標 3.3 基于極限承載力服役石拱橋梁安全性評估方法研究根據(jù)前面研究的石料及砌體工程的本構(gòu)關(guān)系和平鉸拱理論，建立大轉(zhuǎn)動、小應(yīng)變條件下的幾何非線性和材料非線性的單元切線剛度矩陣 ，并建立如下剛度方程求解：再用規(guī)范方法計算結(jié)構(gòu)抗力與荷載組合，判別石拱橋的安全性。3.4 示范工程到目前，用以上方法已成功地四十余座石拱橋進行了安全性評估和加固改造決策。五、服役石拱橋維修加固改造技術(shù)研究本研究專項主要從事了石拱橋?qū)嵱眉庸谈脑旒夹g(shù)研究、石拱橋加固改造效果評價研究、石拱橋加固的經(jīng)濟性評價研究等內(nèi)容。1、石拱橋?qū)嵱眉庸谈脑旒夹g(shù)研究1.1 鋼筋砼套箍封閉主拱圈加固拱橋技

14、術(shù) 鋼筋砼套箍封閉主拱圈加固拱橋的機理分析1）鋼筋砼套箍加固拱橋機理之一 截面增大理論 采用鋼筋砼套箍加固拱橋的機理之一是截面增大理論。2）鋼筋砼套箍加固拱橋機理之二套箍效應(yīng) 鋼筋砼套箍層的增設(shè)，使得原主拱圈在活載作用下處于三向受壓狀態(tài)。3）鋼筋砼套箍加固拱橋機理之三斷裂力學機理 機理一：變主拱圈表面裂紋為內(nèi)部裂紋 機理二：主拱圈裂紋嘴的集中閉合力阻裂 鋼筋砼套箍封閉主拱圈加固拱橋的模型試驗1) 試驗目的a) 通過鋼筋砼套箍加固拱橋模型試驗，研究加固技術(shù)的可行性；b) 研究鋼筋砼套箍與原主拱圈的變形協(xié)調(diào)、共同受力機理；c) 研究拱橋加固后其在正常使用狀態(tài)下的強度、剛度、裂縫指標改善情況及極限承

15、載力提高幅度。本試驗共分9組30個試件進行。2)測點布置 主模型試驗加載過程要求測試截面位移及混凝土和鋼筋應(yīng)變。位移測點布置在拱腳、四分點及拱頂五個位置，其中拱腳處測量水平位移，其余三處測量豎向撓度，要求各測點處的儀器置于拱腹中線上。各片試驗拱在加載過程中要求測試兩拱腳、兩四分點、拱頂五處鋼筋表面應(yīng)變；相應(yīng)每一截面上要在拱腹、拱背靠近兩邊緣處鋼筋上粘貼應(yīng)變片。 2) 加載方式主拱模型試驗加載方式采用兩點加載，如下圖所示。加載之前必須對各模型用12噸的荷載進行預壓。各級荷載之間的級差根據(jù)試驗進程適當調(diào)整，原則上要求在構(gòu)件出現(xiàn)可見裂縫以前荷載級差為1噸，構(gòu)件開裂后適當加大級差。每級荷載作用之后，要

16、求35分鐘后待構(gòu)件變形穩(wěn)定方可記錄位移、應(yīng)變數(shù)據(jù)。4）試驗結(jié)果分析根據(jù)前述測試結(jié)果，分析如下：a) 在同級荷載作用下，加固應(yīng)變值較加固前減少2060%；b) 在同級荷載作用下，撓度值減少3050%；c) 裂縫測試結(jié)果表明，加固后主拱圈的開裂荷載等級較加固前提高近1倍，力學性能較加固前有較大幅度的改善；d) 采用套箍加固后主拱圈極限強度可較加固前提高57%62.3%； e) 基于9組試件的不同厚度套箍的試件強度試驗表明，由于“套箍效應(yīng)”隨套箍層剛度的提高而愈明顯，但“套箍效應(yīng)”系數(shù)趨近于一常值，處于1.11.5 之間，此值可作為套箍加固設(shè)計的依據(jù)。綜上所述，鋼筋砼套箍層能和原主拱圈有效結(jié)合在一起

17、，形成復合主拱圈，協(xié)調(diào)變形、共同承擔活載，發(fā)揮了套箍效應(yīng)，改善橋梁力學性能和較大幅度地提高原橋的承載力。 示范工程用該理論，現(xiàn)已成功加固了十余座石拱橋 。上圖為位于豐石公路的沙擔溝大橋，主跨為80米的石板拱，建成通車于2001年10月，是鋼筋砼套箍加固改造技術(shù)的示范工程。1.2 石拱橋增設(shè)復合鋼筋混凝土拱板（肋）加固技術(shù)研究 加固機理1）機理之一 截面增大理論 增設(shè)復合鋼筋砼拱板（肋）加固拱橋技術(shù)的機理之一是截面增大理論。2）機理之二斷裂力學機理 （1）變主拱圈表面裂紋為內(nèi)部裂紋； （2）主拱圈裂紋嘴的集中閉合力阻裂。 模型試驗1)、試驗目的(1) 揭示拱橋破壞的形態(tài)，包括材料的破壞形態(tài)以及整

18、個結(jié)構(gòu)破壞過程中所顯示出來的病害特征；(2) 通過模型模擬試驗，驗證該加固技術(shù)的可行性；(3) 通過加固試驗，加固層和原結(jié)構(gòu)層共同作用機理研究；（4）通過檢測加固層的應(yīng)變，分析加固層受力情況及材料強度利用率，及加固后強度、剛度、裂縫指標改善情況和結(jié)構(gòu)承載力提高幅度。2）、試驗概況整個模型試驗共有3片模型拱，其中兩片用來做拱結(jié)構(gòu)破壞試驗，另外一片做增設(shè)復合鋼筋砼拱板（肋）加固試驗。 示范工程 到目前，用此法已成功加固了幾座石拱橋。上圖是湖南省龍山縣X015線上的靛房一橋，修建于清朝嘉慶年間，是“增設(shè)復合鋼筋混凝土拱板（肋）加固技術(shù)”的示范工程。1.3 基于平鉸拱理論分析調(diào)整全橋內(nèi)力的改造技術(shù)研究

19、 機理及適用性分析拱式橋梁在荷載（恒載、活載）作用下，除了承受荷載產(chǎn)生的軸向壓力外，還承受荷載對其產(chǎn)生的彎矩和剪力，所以拱橋是承受壓、彎、剪荷載的承重結(jié)構(gòu)。本方法是采用平鉸拱理論優(yōu)化調(diào)整拱橋內(nèi)力，挖掘石拱橋潛在承載能力的一種加固方法。 示范工程 吉首金山橋（加固前） 吉首金山橋（加固后）上圖是湘西吉首至太平鄉(xiāng)金山橋，為1孔30米實腹石板拱，1974年底建成。是“基于平鉸拱理論分析調(diào)整全橋內(nèi)力的改造技術(shù)研究”的示范工程2、石拱橋加固改造效果評價研究2.1 強度評價指標對于加固增強后橋梁的強度，以下四個指標對評價加固的效果有重要意義：承載力提高率L、恒載應(yīng)力變化率D、荷載置換率T、加固層利用率M。

20、 承載力提高率L 承載力提高率L定義為：式中：L橋梁加固前后的承載力提高率，L0; R0加固前結(jié)構(gòu)的承載力代表值，例如主拱圈跨中截面的抗力; R2加固后與R0 對應(yīng)的結(jié)構(gòu)承載力代表值。 恒載應(yīng)力變化率 D 恒載應(yīng)力變化率 D：D0 為加固前在恒載作用下原結(jié)構(gòu)控制截面上的最大應(yīng)力；D1 加固后在原結(jié)構(gòu)同一截面對應(yīng)位置恒載的應(yīng)力增量。D在加固設(shè)計中的作用和意義在于：D反映了加固過程中恒載的變化，因此加固設(shè)計時一方面應(yīng)盡 可能采用減載措施，另一方面擬定的加固層宜采用輕質(zhì)；D一定程度上揭示了橋梁已加固部分對其它部分的影響。 荷載置換率 T 式中：DS 加固層恒載作用下原結(jié)構(gòu)控制截面上產(chǎn)生的應(yīng)力；L活載

21、作用下，原結(jié)構(gòu)相應(yīng)截面加固后較加固前應(yīng)力減少量。原則上T 1，若T 1則表明對原結(jié)構(gòu)增設(shè)加固層而增加的恒載應(yīng)力比加固層分擔活載等后期荷載的效應(yīng)要大，即加固失去意義。 加固層利用率M式中： 控制截面加固層的荷載效應(yīng)最大值，如對于鋼筋本項為鋼筋應(yīng)力與面積之積； 加固層最大承載能力，對于鋼筋本項為其強度與面積乘積。2.2 剛度評價指標 剛度評價指標在橋梁加固效果評價中的意義 橋梁在荷載作用下的撓度必須有所限制，因為： 1）、構(gòu)件變形大，結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力也大； 2）、撓度大，易使拱橋形成波浪起伏，高速行車引起顛簸和沖擊； 3）、撓度大，上部結(jié)構(gòu)在端部轉(zhuǎn)角大，伸縮縫與橋面系易破壞，不利于行車和養(yǎng)護。對于加固

22、增強后橋梁的剛度，引入總撓度變化率T、恒載撓度變化率D、撓度置換率T三個指標對評價加固的效果進行評價 。2.2.1 總撓度變化率L式中：0加固前結(jié)構(gòu)在全部荷載（恒載+活載）作用下?lián)隙戎担?加固后與R0 對應(yīng)的結(jié)構(gòu)承載力代表值。 恒載撓度變化率D式中：D0 加固前在恒載作用下原結(jié)構(gòu)控制截面上的撓度；D1 加固后原結(jié)構(gòu)相同截面對應(yīng)位置撓度的改變增量。D意義在于：它反映了加固過程中恒載的變化，因此加固時一方面應(yīng)盡可能采用減載措施，另一方面采用輕質(zhì)材料。2.2.2 撓度置換率 T式中：DS 加固層恒載作用下原結(jié)構(gòu)控制截面產(chǎn)生的撓度；L活載作用下，原結(jié)構(gòu)相應(yīng)位置加固后較加固前撓度變化量。橋梁加固，要避免

23、一味以增加恒載撓度為代價而換取活載撓度有限量的減少，否則是不經(jīng)濟的。3、石拱橋加固的經(jīng)濟性評價研究3.1 服役石拱橋加固維修決策研究 石拱橋安全狀態(tài)指數(shù)評價模型石拱橋安全狀態(tài)指數(shù)：其中： i 拱橋的損壞類型，如開裂、拱石風化、側(cè)墻外鼓、剝落等； j 損壞嚴重程度， 優(yōu)、良、中、差、很差五個等級； DPijk i種損壞，j級程度和k范圍扣分值； Wij各種損壞類型和嚴重程度的權(quán)函數(shù)。 加固維修決策研究 維修等級劃分 =不修，小修，中修，大修, 重建維修決策考慮的因素（1）服役現(xiàn)狀 根據(jù)專家經(jīng)驗評定橋梁服役狀態(tài)，并按以下等級構(gòu)造隸屬度向量 服役現(xiàn)狀與維修決策集之間的關(guān)系由評定矩陣表示。 則由服役現(xiàn)

24、狀分析得到的維修等級為： 2）構(gòu)件安全度主要考慮各構(gòu)件安全度或強度儲備比超過限定值的程度和超過的個數(shù)。構(gòu)件安全度狀況同樣劃分為五等級：結(jié)合專家經(jīng)驗，可以確定構(gòu)件安全狀況的隸屬度向量：則由構(gòu)件安全度分析得到的維修等級為： （3）整體安全度整體安全度狀況的等級除考慮橋梁整體安全度指標外，還應(yīng)考慮整天全度指標衰減率。由構(gòu)件安全度分析得到的維修等級為： 橋梁維護多因素綜合決策分析的步驟 單因素維護決策評定 確定各因素權(quán)重系數(shù)W 將單因素評定結(jié)果歸一化，建立綜合決策矩陣RU 計算多因素綜合分析結(jié)果3.2 石拱橋加固方案的技術(shù)經(jīng)濟比選1）、建立石拱橋加固方案指標評價體系 2）、構(gòu)造區(qū)間數(shù)表達的比較判斷矩陣

25、 3 )、 求解區(qū)間數(shù)權(quán)向量4）、各層元素對總目標的合成權(quán)重 4 )、方案優(yōu)劣排序，選擇最佳加固方案。3.3 石拱橋加固經(jīng)濟評價石拱橋加固經(jīng)濟評價的目的：一是評價加固項目在經(jīng)濟上是否可接受，二是在投資有約束時按效益高低對加固項目進行優(yōu)先排序。六、主要研究成果與創(chuàng)新點1、根據(jù)調(diào)研資料，歸納出服役石拱橋最典型病害七種，分析了產(chǎn)生病害的主要原因和相關(guān)因素，在設(shè)計、施工、材質(zhì)上提出具體防治措施和要求；2、通過石料單軸、三軸試驗和砌體單軸、壓剪試驗獲得了實體工程-烏巢河大橋的石料和砌體的本構(gòu)關(guān)系；3、通過石拱橋拱軸線、平鉸拱、拱上聯(lián)合作用的研究，取得了一整套更符合石拱橋受力特點計算理論，并開發(fā)了相應(yīng)的石拱橋內(nèi)力分析SAB軟件；4、根據(jù)研究的石料及砌體工程的本構(gòu)關(guān)系和平鉸拱理論，建立大轉(zhuǎn)動、小應(yīng)變條件下的幾何非線性和材料非線性的單元切線剛度矩陣 ，使平鉸理論