桥梁工程课件：7第七章　拱桥构造与施工(1).pptx

1、福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 述述 .2.2拱桥的分类拱桥的分类 .3.3拱桥结构与构造拱桥结构与构造.4.4拱桥施工拱桥施工1福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ . 1. 1 概 概 述述 实腹石拱桥的主要构造实腹石拱桥的主要构造拱座拱脚起拱线拱座立柱净跨径计算跨径拱腹拱轴线拱背拱上填料行车道（桥面）拱顶拱圈厚度对称中心线行车道（桥面）净矢高 (a) (b) （空腹式）钢筋混凝土拱桥 图7-1 拱桥的主要组成与名称 （空腹式）钢筋混凝土拱桥（空腹式）钢筋混凝土拱桥 2福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精

2、品课程福建省精品课程 http:/ 主拱圈（肋）是主要受力构件。它是曲线形，所以要有主拱圈（肋）是主要受力构件。它是曲线形，所以要有供行车的桥面系结构和联结拱圈（肋）与桥面系的构造。供行车的桥面系结构和联结拱圈（肋）与桥面系的构造。 拱桥的标准跨径：净跨径拱桥的标准跨径：净跨径 。净跨径是指每孔拱跨两个。净跨径是指每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。拱脚截面最低点之间的水平距离。 拱为曲线形，因此除跨径外，矢高（拱为曲线形，因此除跨径外，矢高（rise） 也是重要的也是重要的技术指标之一。技术指标之一。 矢跨比矢跨比 （ratio of rise to span），是反映拱桥受力特），是

3、反映拱桥受力特性的一个重要指标。性的一个重要指标。0l00lff3福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ )cos1 (2sin00jjdffdll起拱面净矢高拱石拱圈厚度主拱圈拱背拱座(五角石)拱腹拱脚计算矢高计算跨径净矢径行车道（桥面）拱上建筑拱顶拱轴线4福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ x x x x x x x sincoscossinHQQHQNyHMMooo三铰拱内力计算简图三铰拱内力计算简图 5福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 由于拱以受压为主，可以充分利用抗拉

4、性能较差而抗压性能较好的圬由于拱以受压为主，可以充分利用抗拉性能较差而抗压性能较好的圬工材料（石料、混凝土、砖等）来建造拱桥，这种由圬工材料建造的工材料（石料、混凝土、砖等）来建造拱桥，这种由圬工材料建造的拱桥，称为圬工拱桥。拱桥，称为圬工拱桥。6福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ 思考题：思考题：拱为什拱为什么在竖向荷载作么在竖向荷载作用下会产生水平用下会产生水平反力？反力？8福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ 钢拱桥：钢拱桥：钢材强度高、自重轻，跨越能力钢材强度高、自重轻，跨越能力更

5、强。钢拱桥主要采用桁式或箱形拱肋。更强。钢拱桥主要采用桁式或箱形拱肋。l 但但拱以受压为主，稳定问题突出，高拱以受压为主，稳定问题突出，高强材料得不到充分发挥，需耗料在刚度上。强材料得不到充分发挥，需耗料在刚度上。近期，国外钢拱桥修建很少。近期，国外钢拱桥修建很少。l 对于铁路桥来说，要求刚度大，当需对于铁路桥来说，要求刚度大，当需要较大跨度时，拱梁组合结构比索结构有要较大跨度时，拱梁组合结构比索结构有优势。优势。l 对于公路与市政桥梁来说，有时为了对于公路与市政桥梁来说，有时为了美观或其它因素而修建钢拱桥，但一般来美观或其它因素而修建钢拱桥，但一般来说大跨度钢拱桥的经济竞争力比较弱。说大跨度

6、钢拱桥的经济竞争力比较弱。 10福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 钢筋混凝土拱：钢筋混凝土拱：以混凝土为主要材料来承压、配以少量的以混凝土为主要材料来承压、配以少量的钢筋以承拉。因此，它是近现代最主要的拱桥结构，应用范钢筋以承拉。因此，它是近现代最主要的拱桥结构，应用范围也最广。围也最广。l比比起钢拱桥自重大，施工难度较大，特别是跨径较大时。起钢拱桥自重大，施工难度较大，特别是跨径较大时。现代预应力连续梁、连续刚度等桥型在现代预应力连续梁、连续刚度等桥型在100200m的跨径范的跨径范围内具有很强的竞争能力。当跨径更大一些后，混凝土斜拉围内具有很强的竞

7、争能力。当跨径更大一些后，混凝土斜拉桥、桥、CFST拱桥竞争能力也很强。拱桥竞争能力也很强。l降低结构自重、改进施工方法，是钢筋混凝土拱桥发展的降低结构自重、改进施工方法，是钢筋混凝土拱桥发展的主要方向。主要方向。 11福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ filled steel tube，简称，简称CFST）：）：是是一种组合材料，将其应用于拱桥，提高了材料的强度与刚度，一种组合材料，将其应用于拱桥，提高了材料的强度与刚度，方便了施工。方便了施工。 l1990年以来年以来CFST 拱桥拱桥在我国的发展很快。已建成的桥梁有在我国的发展很快。已建成的桥梁有

8、300多座。多座。l应用过程中，发展出一些新的桥型，如刚架系杆拱，悬臂施应用过程中，发展出一些新的桥型，如刚架系杆拱，悬臂施工技术和转体施工技术等也有很明显的进步。工技术和转体施工技术等也有很明显的进步。l设计计算理论体系已基本建立，国家规范已经编写完成。设计计算理论体系已基本建立，国家规范已经编写完成。 12福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ 14福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 无推力的下承式拱宜采用自重较轻的主无推力的下承式拱宜采用自重较轻的主拱和桥道系，以减小系杆的受力。拱和桥道系，以减小系

9、杆的受力。15福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ 静定，无附加应力，铰构造复杂，少用静定，无附加应力，铰构造复杂，少用l两铰拱两铰拱 介于二者之间，钢拱采用较多介于二者之间，钢拱采用较多l无铰拱无铰拱 三次超静定，刚度大，构造简单，附加应力大，三次超静定，刚度大，构造简单，附加应力大，石拱、混凝土拱多采用无铰拱石拱、混凝土拱多采用无铰拱（c）无铰拱（b）双铰拱（a）三铰拱17福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 柔性系杆刚性拱（系杆拱）柔性系杆刚性拱（系杆拱） 刚性系杆柔性拱（朗格尔拱）刚性系杆柔性拱（

10、朗格尔拱） 刚性系杆刚性拱（洛泽拱）刚性系杆刚性拱（洛泽拱） 用斜吊杆时称为尼尔森拱用斜吊杆时称为尼尔森拱18福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 无系杆，梁拱共同受力，推力由墩台承受。无系杆，梁拱共同受力，推力由墩台承受。刚梁柔拱（倒朗格尔拱）刚梁柔拱（倒朗格尔拱）19福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ http:/ 拱肋系杆桥墩桥墩拱肋系杆桥墩拱肋系杆桥墩桥墩拱肋系杆桥墩桥墩拱肋系杆桥墩桥墩拱肋系杆主跨边拱墩边拱墩边跨边跨主拱墩系 杆（3）、刚架系杆拱）、刚架系杆拱22福州大学福州大学桥梁工程桥梁工

11、程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 三、按截面形式分类三、按截面形式分类 1、板拱、板拱23二、按照主拱的截面形式分类二、按照主拱的截面形式分类福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ (a)矩形 (b)工字形 (c)箱形 钢筋混凝土肋拱桥的拱肋截面形式钢筋混凝土肋拱桥的拱肋截面形式 （1）实肋拱）实肋拱2、肋拱、肋拱24福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 单圆管单圆管哑铃形哑铃形1001425001280025福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 三肢桁式 (b) 横哑铃

12、形桁式 (c)混合式 (d)全桁式 钢管混凝土钢管混凝土 桁拱桁拱 的截面形式的截面形式 a)三肢桁式a)横哑铃型桁式a)混合式a)全桁式（2）桁肋拱）桁肋拱26福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ http:/ http:/ 3、双曲拱、双曲拱30福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 钢筋混凝土箱形拱钢筋混凝土箱形拱 顶板底板横隔板腹板4、箱拱、箱拱31福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 按照主拱的横向布置分类按照主拱的横向布置分类 a) 平行拱平行拱 b) 单肋

13、拱单肋拱 c) 无风撑拱无风撑拱 d) 提篮拱提篮拱 拱按横向布置分类拱按横向布置分类 32福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 组拼拱横向失稳时的变形组拼拱横向失稳时的变形 33福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 拱的其他分类拱的其他分类 l矢跨比小于矢跨比小于1/5的称为坦拱（的称为坦拱（ flat arch ）l矢跨比大于或等于矢跨比大于或等于1/5的称为陡拱（的称为陡拱（ steep arch ）l圆弧线（圆弧线（ circle ）l二次抛物线（二次抛物线（ parabolic ）l悬链线（悬链线（ cate

14、nary ）与悬索桥相比，是倒过来的）与悬索桥相比，是倒过来的l单跨单跨l多跨拱桥多跨拱桥34福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 实腹式拱桥立面构造图实腹式拱桥立面构造图 半立面图镶面石或粗石料半纵断面图拱上侧墙防水层铺至此处为止路面填料排水管防水层浆砌片石M12水泥砂浆砌细料石镶面石或粗料石浆砌片石块石或粗料石C20混凝土或C20片石混凝土或基座填料为砂砾时铺40cm厚碎石盲沟黏土夯实最少25cm35福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 460350800HH1100100B5-剖面-剖面36福州大学福州大学桥梁工

15、程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 37福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 。n空腹式拱上建筑除具有实腹式拱上建筑相同的构造外，空腹式拱上建筑除具有实腹式拱上建筑相同的构造外，还具有腹孔和腹孔墩还具有腹孔和腹孔墩 38福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 增大拱腹填料的含水量，降低承载能力，影响路增大拱腹填料的含水量，降低承载能力，影响路面层的强度，使路面更易开裂破坏；面层的强度，使路面更易开裂破坏； 使结构自重加大，并且渗水会沿着拱上结构的一使结构自重加大，并且渗水会沿着拱上结构的一些缝隙（如变形

16、缝或裂缝等）渗透，在冬季冰冻时些缝隙（如变形缝或裂缝等）渗透，在冬季冰冻时使结构产生冻胀损坏。使结构产生冻胀损坏。39福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 肋拱桥桥型图肋拱桥桥型图 1. 肋拱肋拱 盖梁立柱拱肋盖梁纵梁行车道板（梁）柱脚立柱拱肋横系梁II40福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 41福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 邕宁邕江大桥桥面系构造图邕宁邕江大桥桥面系构造图2581158253cm沥青表处7cm混凝土铺装现浇C50混凝土横梁行车道行车道纵板42福州大学福州

17、大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 箱拱箱拱 箱拱预制施工构造示意图箱拱预制施工构造示意图 联结钢筋横隔板钢板定位角钢定位角钢预埋角钢预埋排水管侧板底板主筋43福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ Hb5b5b5/2B/2现浇混凝土钢筋网预制顶板预制开口拱箱横向联结钢筋44福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 45福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 10030021530010032030730/230700601600/254080801601603

18、80380万州（县）长江大桥主拱圈截面构造图万州（县）长江大桥主拱圈截面构造图 46福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ 刚架拱刚架拱 n高次超静定结构高次超静定结构 n构件少构件少n自重轻自重轻n整体性好整体性好n刚度大刚度大n施工方便施工方便n经济指标较好经济指标较好n造型美观造型美观刚架拱桥的基本图式刚架拱桥的基本图式 a)不设斜撑b)设置一根斜撑c)设置多根斜撑48福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 49福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ 5

19、1福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 拱拱 n钢拱桥可分为无铰拱（固定拱）、单铰拱、二铰拱钢拱桥可分为无铰拱（固定拱）、单铰拱、二铰拱和三铰拱和三铰拱 n钢拱桥的拱肋断面可分为钢拱桥的拱肋断面可分为 实肋拱（工字肋、管拱）：实肋拱（工字肋、管拱）：主要用于主要用于200米以下米以下 桁肋拱：桁肋拱：主要用于大于主要用于大于200米跨径时。米跨径时。 箱肋拱：箱肋拱：实体肋的一种，目前为简洁美观大跨径实体肋的一种，目前为简洁美观大跨径也有采用，如美国的弗里蒙特桥、上海卢浦大桥也有采用，如美国的弗里蒙特桥、上海卢浦大桥 1.概述概述 52福州大学福州大学桥梁

20、工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 2. 有推力拱有推力拱53福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ n无推力拱主要应用于中下承式拱之中，主要由拱肋、悬吊结构和无推力拱主要应用于中下承式拱之中，主要由拱肋、悬吊结构和横向联结系三部分组成横向联结系三部分组成 3. 无推力拱无推力拱55福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ n钢管混凝土桁式拱肋是由钢管混凝土弦杆与腹杆、钢管混凝土桁式拱肋是由钢管混凝土弦杆与腹杆、平联（一般为空钢管）焊接而成的桁式结构。平联（一般为空钢管）焊接而

21、成的桁式结构。n设计的关键：管接头的焊接质量与抗疲劳性能设计的关键：管接头的焊接质量与抗疲劳性能n以车承形式划分，可分为上承式、中承式和下承式。以车承形式划分，可分为上承式、中承式和下承式。n以拱肋的截面形式分，可分为单圆管、哑铃形和多以拱肋的截面形式分，可分为单圆管、哑铃形和多管桁式。管桁式。n按拱肋的横向构造可分为平行肋拱、提篮拱和无风按拱肋的横向构造可分为平行肋拱、提篮拱和无风撑拱。撑拱。n按拱脚推力可分为有推力拱、无推力的刚架系杆拱按拱脚推力可分为有推力拱、无推力的刚架系杆拱和拱梁组合桥。和拱梁组合桥。 57福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 有

22、推力拱有推力拱58福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ n中承式中承式 刚架系杆拱，即飞鸟式也称飞燕式，它是刚架系杆拱，即飞鸟式也称飞燕式，它是指两边跨为半跨悬臂上承式拱、主跨为中承式钢管指两边跨为半跨悬臂上承式拱、主跨为中承式钢管混凝土拱，通过锚固于两边跨端部的拉索来平衡主混凝土拱，通过锚固于两边跨端部的拉索来平衡主跨大部分水平推力的桥梁结构，也有称自平衡式或跨大部分水平推力的桥梁结构，也有称自平衡式或自锚式的自锚式的 2. 刚架系杆拱刚架系杆拱60福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 广州丫髻沙大桥主

23、桥拱桥平、立面布置图广州丫髻沙大桥主桥拱桥平、立面布置图 61福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 62福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 无推力拱梁组合体系拱桥无推力拱梁组合体系拱桥63福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 64福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ n从抵御恒载水平力的能力来看，拱桥桥墩可以分为从抵御恒载水平力的能力来看，拱桥桥墩可以分为普通墩普通墩和和单向推力墩单向推力墩两种。两种。n普通墩普通墩除了承受相邻

24、两跨结构传来的垂直反力外，一般不承除了承受相邻两跨结构传来的垂直反力外，一般不承受恒载水平推力，或者当相邻孔不相同时只承受经过互相抵受恒载水平推力，或者当相邻孔不相同时只承受经过互相抵消后消除的不平衡推力。消后消除的不平衡推力。n单向推力墩单向推力墩又称制动墩它的主要作用是在它的一侧的桥孔因又称制动墩它的主要作用是在它的一侧的桥孔因某种原因遭到毁坏时，能承受住单向的恒载水平推力，以保某种原因遭到毁坏时，能承受住单向的恒载水平推力，以保证另一侧的拱桥不致遭到倾坍。证另一侧的拱桥不致遭到倾坍。1. 桥墩桥墩 66福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 67福州大

25、学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ http:/ http:/ ：n（1）悬臂墩）悬臂墩n（2）斜撑墩）斜撑墩 n（3）重力式单向推力墩）重力式单向推力墩 悬臂墩悬臂墩 斜撑墩斜撑墩 71福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ http:/ http:/ 桥台的类型和构造桥台的类型和构造n重力式重力式U形桥台形桥台 n齿槛式桥台齿槛式桥台 n空腹式（空腹式（L）桥台）桥台 n组合式桥台组合式桥台 n轻型桥台轻型桥台 侧墙前墙基础台帽- 剖面重力式重力式U形桥台形桥台 撑墙后墙板前墙底板齿槛式桥台齿槛式桥台 74福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 组合式桥台组合式桥台沉降缝后座台身承台桩撑墙前墙后墙间墙底板75福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 76