Sachverhalt:
A.
Der 1962 geborene A._ arbeitete zuletzt bis Ende August 1993 als Kanalreiniger. Am 23. März 1994 meldete er sich unter Hinweis auf Schmerzen im Rücken und in den Beinen bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Die IV-Stelle des Kantons Aargau wies das Leistungsbegehren mit Beschluss vom 22. Juni 1995 ab. Nach erneuter Anmeldung am 12. Februar 1998 wegen chronischer Rückenschmerzen sprach ihm die IV-Stelle, nachdem sie ihn an der Rheumaklinik am Spital B._ begutachten (Expertise vom 11. Oktober 2000) sowie durch den RAD-Konsiliararzt Dr. med. C._ psychiatrisch untersuchen liess (Bericht vom 15. April 2004), mit Verfügung vom 4. November 2004 ab 1. April 1999 eine halbe und ab Januar 2004 eine Dreiviertelsrente der Invalidenversicherung zu. Diese bestätigte sie im Rahmen wiederholter Revisionen (Mitteilungen vom 7. August 2008 und 8. September 2011). Im Oktober 2012 erfolgte eine erneute revisionsweise Überprüfung des Rentenanspruchs mit bidisziplinärer Begutachtung, wonach aus orthopädisch-psychiatrischer Sicht in angepasster Tätigkeit eine 80%ige Arbeitsfähigkeit bestehe (Gutachten des Medizinischen Gutachtenzentrums D._ GmbH vom 30. April 2013). Daraufhin hob die IV-Stelle die Invalidenrente auf das Ende des der Zustellung folgenden Monats auf (Verfügung vom 15. Juli 2013).
B.
Die dagegen geführte Beschwerde wies das Versicherungsgericht des Kantons Aargau mit Entscheid vom 27. Januar 2014 ab, soweit es darauf eintrat.
C.
A._ führt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten mit dem sinngemässen Rechtsbegehren um Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids und der Verfügung der IV-Stelle vom 15. Juli 2013. Eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Ferner ersucht er um unentgeltliche Rechtspflege.
IV-Stelle und Bundesamt für Sozialversicherungen haben auf eine Stellungnahme verzichtet.
D.
Mit Eingabe vom 20. Juni 2014 lässt der Versicherte einen Vorbescheid der IV-Stelle vom 6. Juni 2014 über die vorgesehene Aufhebung der Kostengutsprache für eine Wiedereingliederungsmassnahme nach Art. 8a IVG zukommen.
Mit einer weiteren Eingabe vom 10. Oktober 2014 lässt A._ die dem Vorbescheid vom 6. Juni 2014 entsprechende Verfügung der IV-Stelle vom 19. August 2014 einreichen.
E.
Das Bundesgericht hat am 21. Januar 2015 eine publikumsöffentliche Beratung durchgeführt.

Erwägungen:
1.
Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann unter anderem die Verletzung von Bundesrecht gerügt werden (Art. 95 lit. a BGG). Die Feststellung des Sachverhalts kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Artikel 95 beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 BGG). Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Es kann die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Artikel 95 beruht (Art. 105 Abs. 2 BGG).
2.
2.1. Während die IV-Stelle die Rentenaufhebung auf der Grundlage von lit. a Abs. 1 der am 1. Januar 2012 in Kraft getretenen Schlussbestimmungen der Änderung vom 18. März 2011 des Bundesgesetzes über die Invalidenversicherung (6. IV-Revision, erstes Massnahmenpaket [AS 2011 5659]; nachfolgend: SchlBest IVG; vgl. dazu <ref-ruling>; <ref-ruling> E. 6.2 S. 198 ff.) vornahm, hat sie die Vorinstanz unter dem Titel der Revision nach Art. 17 ATSG bestätigt. Mit dieser Begründungssubstitution verstiess die Vorinstanz nicht gegen den Anspruch auf rechtliches Gehör bzw. auf Beweisabnahme (Art. 29 Abs. 2 BV), sofern und soweit der Beschwerdeführer dies anzunehmen scheint.
2.2. Die Vorinstanz stellte zutreffend fest, dass die Voraussetzungen für eine Anwendung von lit. a Abs. 1 der am 1. Januar 2012 in Kraft getretenen Schlussbestimmungen der Änderung vom 18. März 2011 des Bundesgesetzes über die Invalidenversicherung (IVG; 6. IV-Revision, erstes Massnahmenpaket [AS 2011 5659]; nachfolgend: SchlBest. IVG) nicht vorliegen, da die laufende Rente einzig auf der Grundlage der aus rheumatologischer Sicht um 50 % eingeschränkten Arbeitsfähigkeit zugesprochen wurde. Nachdem ein Zurückkommen auf die Renten zusprechende Verfügung mittels prozessualer Revision oder Wiedererwägung im Sinne von Art. 53 Abs. 1 und 2 ATSG vorliegend nicht im Raum steht, sind die Voraussetzungen für eine Aufhebung der Rente mit dem kantonalen Gericht mittels der materiellen Revision gemäss Art. 17 Abs. 1 ATSG zu prüfen.
2.3. Ändert sich der Invaliditätsgrad eines Rentenbezügers erheblich, so wird die Rente von Amtes wegen oder auf Gesuch hin für die Zukunft entsprechend erhöht, herabgesetzt oder aufgehoben (Art. 17 Abs. 1 ATSG). Anlass zur Rentenrevision gibt jede wesentliche Änderung in den tatsächlichen Verhältnissen seit Zusprechung der Rente, die geeignet ist, den Invaliditätsgrad und damit den Anspruch zu beeinflussen. Insbesondere ist die Rente bei einer wesentlichen Änderung des Gesundheitszustandes revidierbar. Weiter sind, auch bei an sich gleich gebliebenem Gesundheitszustand, veränderte Auswirkungen auf den Erwerbs- oder Aufgabenbereich von Bedeutung (<ref-ruling> E. 3 S. 132); dazu gehört die Verbesserung der Arbeitsfähigkeit aufgrund einer Angewöhnung oder Anpassung an die Behinderung (Urteile 9C_349/2013 24. Oktober 2013 E. 3.1; 9C_292/2012 vom 7. August 2012 E. 2.3). Hingegen ist die lediglich unterschiedliche Beurteilung eines im Wesentlichen gleich gebliebenen Sachverhalts im revisionsrechtlichen Kontext unbeachtlich (SVR 2011 IV Nr. 1 S. 1, 8C_972/2009 E. 3.2; Urteil 8C_133/2013 vom 29. Mai 2013 E. 4.1).
Liegt in diesem Sinne ein Revisionsgrund vor, ist der Rentenanspruch in rechtlicher und tatsächlicher Hinsicht umfassend ("allseitig") zu prüfen, wobei keine Bindung an frühere Beurteilungen besteht (<ref-ruling> E. 4b S. 200; Urteile 9C_378/2014 vom 21. Oktober 2014 E. 4.2; 9C_226/2013 vom 4. September 2013 mit weiteren Hinweisen).
3.
3.1. Die Vorinstanz stellte mit der IV-Stelle auf das orthopädisch-psychiatrische Gutachten des Gutachtenzentrums D._ vom 30. April 2013 ab: Die Gutachter diagnostizierten mit Auswirkung auf die Arbeitsfähigkeit eine leichte Osteochondrose und Spondylarthrose C5 bis 7, eine mässige Atlantodentalgelenksarthrose, eine Ruptur der Supraspinatussehne und eine Teilruptur der Infraspinatus- und Subscapularissehne sowie eine Ruptur der langen Bizepssehne mit subakromialem Impingement rechts, den Verdacht auf ein Impingement der linken Schulter, eine seronegative Spondylarthropathie, HLA-B27 positiv, eine Spondylarthrose L2/3, L3/4 und L5/S1 sowie eine mediolaterale linksseitige Diskushernie L4/5 mit Spondylarthrose und deutlicher Einengung des Spinalkanals, eine beginnende Coxarthrose rechts mehr als links sowie den Verdacht auf eine verzögerte Knochenheilung nach nichtdislozierter metatarsaler Basisfraktur V rechts und Senk-Spreizfuss. Nach der Expertise besteht eine Arbeitsfähigkeit von 80 % für leidensangepasste Tätigkeiten. Im der ursprünglichen Rentenzusprache zugrunde liegenden Gutachten der Rheumaklinik des Spitals B._ (vom 11. Oktober 2000) wurden insbesondere eine seronegative Spondylarthropathie HLA-B27 positiv, ein lumbo-spondylogenes Syndrom links, intermittierend radikulär möglich, eine beginnende rechtsseitige Coxarthrose bei Verdacht auf Zustand nach Epiphysiolyse sowie der Verdacht auf eine Symptomausweitung mit Übergang in ein multilokuläres Schmerzsyndrom festgehalten.
3.2. Entscheidend für die Beantwortung der Frage nach einer erheblichen Sachverhaltsänderung (E. 2.2) ist hier, ob mit überwiegender Wahrscheinlichkeit feststeht, dass sich die gesundheitlichen Verhältnisse in anspruchsrelevanter Weise änderten. Das kantonale Gericht sah eine erhebliche Gesundheitsveränderung darin, dass im Gutachten der Rheumaklinik vom 11. Oktober 2000 eine Schulterproblematik weder diagnostisch noch klinisch festgestellt worden war, die Experten des Gutachtenzentrums D._ hingegen eine solche in Form einer bildgebend dokumentierten Ruptur der Supraspinatussehne, einer Teilruptur der Infraspinatus- und Subscapularissehne sowie einer Ruptur der langen Bizepssehne mit subakromialem Impingement bezüglich der rechten Schulter festhielten, wobei aufgrund der Anamnese und der Untersuchungsbefunde auch von einem Impingement links ausgegangen werden könne. Erstmals habe Dr. med. E._, Oberarzt an der Orthopädischen Klinik am Spital B._ in seinem Bericht vom 30. September 2010 eine "ausgedehnte Rotatorenmanschettenruptur Schulter rechts" diagnostiziert, womit die Veränderung in tatsächlicher Hinsicht evident sei und damit ein Revisionsgrund vorliege.
4.
Soweit der Beschwerdeführer den formellrechtlichen Anspruch auf Beweisabnahme (Art. 29 Abs. 2 BV) verletzt sieht, indem das kantonale Gericht auf seine vorinstanzlichen Darlegungen zur Präsenzzeit während eines zur Wiedereingliederung durchgeführten Belastbarkeitstrainings mit der Begründung nicht einging, Wiedereingliederungsmassnahmen bildeten nicht Gegenstand des vorinstanzlichen Verfahrens, liegt darin keine Verletzung des Anspruchs auf rechtliches Gehör bzw. auf Beweisabnahme (Art. 29 Abs. 2 BV). Aufgrund der vorgenommenen Beweiswürdigung konnte das kantonale Gericht mit Blick auf die Prozessthema bildende Frage des Rentenanspruchs willkürfrei in antizipierter Beweiswürdigung auf weitere Erhebungen und Ausführungen zu den laufenden Wiedereingliederungsmassnahmen verzichten. Die letztinstanzlich neu eingereichten Dokumente der IV-Stelle (vom 6. Juni und 19. August 2014) datieren nach dem vorinstanzlichen Entscheid, weshalb sie als unzulässige Noven nicht zu berücksichtigen sind (Art. 99 BGG; Urteil 8C_1007/2010 vom 9. Mai 2011 E. 2 mit Hinweisen).
5.
5.1. In materiellrechtlicher Hinsicht wendet der Beschwerdeführer ein, es könne nicht angehen, dass die Vorinstanz die neue Diagnose hinsichtlich der Schulterbeschwerden, was eine gesundheitliche Verschlechterung darstelle, zum Anlass einer Rentenaufhebung nehme. Damit habe das kantonale Gericht Art. 17 ATSG in bundesrechtsverletzender Weise angewendet, da gestützt hierauf einzig bei einer gesundheitlichen Verbesserung geprüft werden solle, ob eine Rente aufzuheben ist und umgekehrt. Es liege demnach kein Rentenrevisionsgrund vor.
5.2. Wie bereits festgehalten (E. 2.3 hiervor), ist die Änderung des Invaliditätsgrades eines Rentenbezügers in einer für den Anspruch erheblichen Weise Voraussetzung für eine Rentenrevision. Richtig ist, dass für eine Rentenanpassung daher nicht bereits "irgendeine" Veränderung im Sachverhalt genügt. Eine hinzugetretene oder weggefallene Diagnose stellt somit nicht per se einen Revisionsgrund dar, da damit das quantitative Element der (erheblichen) Gesundheitsverbesserung oder -verschlechterung nicht zwingend ausgewiesen ist. Eine weitere Diagnosestellung bedeutet nur dann eine revisionsrechtlich relevante Gesundheitsverschlechterung oder eine weggefallene Diagnose eine verbesserte gesundheitliche Situation, wenn diese veränderten Umstände den Rentenanspruch berühren (<ref-ruling> E. 3.5.2 S. 350 f.; Urteil 9C_223/2011 vom 3. Juni 2011 E. 3.2). Mit Blick auf die erwerblichen Auswirkungen eines an sich gleich gebliebenen Gesundheitsschadens hat das höchste Gericht dementsprechend festgehalten, dass es an einem Revisionsgrund nach Art. 17 Abs. 1 ATSG mangelt, wenn die Sachverhaltsänderung lediglich in einer Reduktion oder Erhöhung des erwerblichen Arbeitspensums liegt und dieser Umstand für sich allein nicht anspruchsrelevant ist (erwähntes Urteil 9C_223/2011 E. 3.2, in: SVR 2011 IV Nr. 81 S. 245).
5.3. Vorliegend hat sich das Beschwerdebild in diagnostischer Hinsicht verändert, indem eine rechtsseitige Schulterproblematik in Form einer bildgebend dokumentierten Ruptur der Supraspinatussehne, einer Teilruptur der Infraspinatus- und Subscapularissehne sowie einer Ruptur der langen Bizepssehne mit subakromialem Impingement hinzutrat. Eine anspruchsrelevante Veränderung des Sachverhalts im Sinne ihrer Eignung, zu einer abweichenden Beurteilung des Rentenanspruchs zu führen, liegt hier nach der nicht offensichtlich unrichtigen Feststellung des kantonalen Gerichts vor.
6.
6.1. Ist ein Revisionsgrund gegeben, ist der Invaliditätsgrad auf der Grundlage eines richtig und vollständig festgestellten Sachverhalts neu und ohne Bindung an frühere Invaliditätsschätzungen zu ermitteln (E. 2.3 hiervor). Es besteht kein Anlass, diese Rechtsprechung zu ändern.
6.2. Die Rentenrevision bezweckt die sachgemässe Anpassung der Rentenleistung an den erheblich veränderten Invaliditätsgrad. Dabei ist nach dem Wortlaut des Art. 17 Abs. 1 ATSG die Rente für die Zukunft entsprechend zu erhöhen, herabzusetzen oder aufzuheben (im französischen und italienischen Wortlaut "... à savoir augmentée ou réduite en conséquence, ou encore supprimée" resp. "... la rendita è aumentata o ridotta proporzionalmente o soppressa"...). Bezüglich der Renten der Invalidenversicherung war die Anpassung bereits in aArt. 41 IVG (aufgehoben auf den 31. Dezember 2002) vorgesehen gewesen und wurde vom Gesetzgeber in Weiterführung dieser Regelung übernommen (<ref-ruling>; Ueli Kieser, ATSG-Kommentar, 2. Aufl. 2009, N. 13 zu Art. 17 ATSG).
6.3.
6.3.1. Zur Beantwortung der Frage, ob und in welchem Ausmass der Versicherte im Zeitpunkt der rentenaufhebenden Verfügung vom 15. Juli 2013 leistungsmässig eingeschränkt war, stützte sich das kantonale Gericht zulässigerweise auf das bidisziplinäre Gutachten des Gutachtenzentrums D._ vom 30. April 2013, woraus sich eine 80%ige Arbeitsfähigkeit in leidensadaptierter Tätigkeit ergab. Als zur Sachverhaltsfeststellung zählendes Ergebnis der vorinstanzlichen Beweiswürdigung ist die Beurteilung der ärztlichen Arbeitsfähigkeitsschätzungen durch die Vorinstanz einer bundesgerichtlichen Überprüfung nur in eingeschränktem Rahmen - nämlich auf offensichtliche Unrichtigkeit und auf eine Bundesrechtsverletzung hin (E. 1 hiervor) - zugänglich. Der Beschwerdeführer bringt in seiner Rechtsschrift indessen nichts vor, was auf einen Mangel dieser Art schliessen lassen könnte. Das kantonale Gericht durfte die Arbeitsfähigkeitsbeurteilung mit anderen Worten auf der Grundlage dieser Expertise vornehmen, welche den praxisgemässen Anforderungen an eine beweiskräftige ärztliche Berichterstattung (vgl. <ref-ruling> E. 6.2.2 S. 269; <ref-ruling> E. 5.1 S. 232; <ref-ruling> E. 3a S. 352) genügt. Mit dem kantonalen Gericht kann deshalb auf deren Schlussfolgerungen bezüglich der noch vorhandenen Arbeitsfähigkeit des Versicherten abgestellt werden.
6.3.2. Im Rahmen der vorzunehmenden Neueinschätzung von Gesundheitszustand und Arbeitsfähigkeit ist die gesundheitliche Gesamtsituation zu würdigen. Eine tatsächliche Veränderung in den gesundheitlichen Verhältnissen kann auch darin liegen, dass sich beispielsweise ein Leiden in seiner Intensität und damit in seinen Auswirkungen auf die Arbeitsfähigkeit verändert hat, oder in einer verbesserten Leidensanpassung der versicherten Person (Urteil 9C_771/2009 vom 10. September 2010 E. 2.3 mit Hinweisen). Daher kann auch bei einer hinzugetretenen Schulterproblematik ein höherer Arbeitsfähigkeitsgrad resultieren, ohne dass dem Gutachten die Schlüssigkeit abzusprechen ist. Die anspruchserhebliche Änderung der medizinischen Verhältnisse begründete die Vorinstanz denn auch nicht mit einer Verschlechterung des Gesundheitszustands, sondern mit dem durch die (trotz neu diagnostizierten Schulterbeschwerden) erhöhte Arbeitsfähigkeit erheblich beeinflussten Invaliditätsgrad, welcher zur Rentenanpassung führt. Entgegen den Darlegungen in der Beschwerde verletzt die vorinstanzliche Vorgehensweise somit nicht die Revisionsbestimmung des Art. 17 ATSG. Die Gutachter gingen von einer massgeblich verbesserten Arbeitsfähigkeit aus; es ist hinreichend belegt, dass nicht bloss eine abweichende Interpretation und Folgenabschätzung hinsichtlich eines im Wesentlichen unveränderten Zustandes stattgefunden hat. Die Erkenntnisse der begutachtenden Fachärzte des Gutachtenzentrums D._ beruhen auf einer aktuellen bidisziplinären Untersuchung des Versicherten; unter Hinweis auf die differierenden Diagnosestellungen äusserten sie sich auch zu den früheren ärztlichen Einschätzungen und nahmen eine schlüssige Beurteilung der medizinischen Situation mit einer revisionsrechtlich relevanten, erhöhten Arbeitsfähigkeit vor.
6.4. Daher steht das neu diagnostizierte Schulterleiden einer Rentenaufhebung nicht entgegen. Als Ausfluss der allseitigen Prüfung und Neubeurteilung des Rentenanspruchs ist die Rente entsprechend dem auf der Basis dieser Arbeitsfähigkeitsschätzung ermittelten, erheblich veränderten Invaliditätsgrad anzupassen. Entgegen der Ansicht des Beschwerdeführers stellen die hinzugetretenen Schulterbeschwerden nicht einzig einen Revisionsgrund für eine Rentenerhöhung dar, sondern können, in der vorliegenden Konstellation, Anlass für eine Aufhebung der Rente bilden.
6.5. Die übrigen Aspekte der vorinstanzlichen Invaliditätsbemessung sind nicht umstritten. Nach dem Gesagten ist das kantonale Gericht im Ergebnis zu Recht davon ausgegangen, der Sachverhalt habe sich rentenaufhebend verändert, was zur Beschwerdeabweisung führt.
7.
Dem Ausgang des Verfahrens entsprechend hat der Beschwerdeführer grundsätzlich die Gerichtskosten zu tragen (Art. 66 Abs. 1 BGG). Seinem Gesuch um unentgeltliche Prozessführung - im Sinne der Kostenbefreiung - kann jedoch entsprochen werden (Art. 64 BGG). Er hat der Gerichtskasse Ersatz zu leisten, wenn er später dazu in der Lage ist (Art. 64 Abs. 4 BGG). Die Bemühungen des Anwalts des Beschwerdeführers beschränkten sich im bundesgerichtlichen Verfahren auf die Begleitung zur öffentlichen Urteilsberatung, wofür der Anwalt auf eine Entschädigung verzichtete.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Dem Beschwerdeführer wird die unentgeltliche Prozessführung gewährt.
3.
Die Gerichtskosten von Fr. 800.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt, indes vorläufig auf die Gerichtskasse genommen.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien, dem Versicherungsgericht des Kantons Aargau und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 21. Januar 2015
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Leuzinger
Die Gerichtsschreiberin: Polla