1、第三篇第三篇 拱拱 桥桥1第一篇第一篇 混凝土拱桥混凝土拱桥拱桥的现状和发展拱桥的现状和发展1、拱桥的发展、拱桥的发展 拱桥拱桥国外：国外：石拱，木拱石拱，木拱十八世纪十八世纪铸铁拱铸铁拱十九世纪十九世纪 钢拱钢拱钢筋混凝土拱钢筋混凝土拱国内：国内：石拱，木拱石拱，木拱双曲拱双曲拱桁架拱桁架拱钢筋混钢筋混凝土拱凝土拱 刚架拱刚架拱桁式组合桁式组合拱拱 钢管拱钢管拱新型组合体系拱新型组合体系拱1964年年70年代年代80年代年代80年代中年代中2古代拱桥古代拱桥:拱轴曲线造型的千变万化，其中最具有代表意拱轴曲线造型的千变万化，其中最具有代表意义的是建于公元义的是建于公元 595-605年的赵州桥
2、（如图年的赵州桥（如图1所示，跨径所示，跨径L=37m）图图1 赵州桥赵州桥3当代拱桥当代拱桥：结构型式与施工方法的丰富多彩如，结构型式与施工方法的丰富多彩如，97年年 建成的重建成的重 庆万县长江大桥（图庆万县长江大桥（图2所示，所示，L=420m），），广州丫髻广州丫髻 沙特大桥（沙特大桥（图图3，L360m），），1932建成的澳大利亚建成的澳大利亚 悉尼钢拱桥（图悉尼钢拱桥（图4，L 503m）及正在建设的及正在建设的鲁浦大鲁浦大 桥（桥（L=550m）。）。图图2 1997建成的四川万县长江大桥建成的四川万县长江大桥 图图3 广州丫髻沙特大桥广州丫髻沙特大桥4图图 4 1932澳大利
3、亚澳大利亚503m悉尼钢拱桥悉尼钢拱桥52、受力特点：、受力特点：支座处存在水平推力 拱内产生轴向压力弯矩减少偏心受压应力较均匀6拱式桥拱式桥3、主要优缺点：、主要优缺点：主要优点：主要优点：跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养护、维修跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养护、维修费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用。主要缺点：主要缺点：1）是有推力的结构，而且自重较大，因而水平推力也较大，）是有推力的结构，而且自重较大，因而水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，对地基要求也高；增加了下部结构的工程量，对地基要求也高；2）由于
4、水平推力较大，在连续多孔的大、中桥中，为防止）由于水平推力较大，在连续多孔的大、中桥中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，或一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力墩，增加了造价；设置单向推力墩，增加了造价；3）上承式拱桥的建筑高度较高。）上承式拱桥的建筑高度较高。拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服：拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服：200600m范围内，范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手71-2 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型一、拱桥的基本组成一、拱桥的基本组成1、上部结构：、上部结构：（1）主拱圈：
5、主要承重构件）主拱圈：主要承重构件（2）拱上建筑：桥面系和传力构件或填充物）拱上建筑：桥面系和传力构件或填充物2、下部结构：、下部结构：桥墩、桥台、基础桥墩、桥台、基础拱顶拱脚拱轴线拱背拱腹起拱线81-主拱圈主拱圈2-拱顶拱顶3-拱脚拱脚4-拱轴线拱轴线5-拱腹拱腹6-拱背拱背7-起拱线起拱线11-拱上建筑拱上建筑L0-净跨径净跨径L-计算跨径计算跨径f0-净矢高净矢高f-计算矢高计算矢高f/L-矢跨比矢跨比上承式拱桥的基本组成上承式拱桥的基本组成9二、拱桥的主要类型及其特点拱桥拱桥建桥材料建桥材料圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥拱轴线型式拱轴线型式圆弧拱桥，抛
6、物线拱桥，悬链线桥圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥桥面位置桥面位置上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥结构体系结构体系分分简单体系拱桥：简单体系拱桥：三铰拱，两铰拱，无铰拱三铰拱，两铰拱，无铰拱组合体系拱桥：组合体系拱桥：无推力拱桥，有推力拱桥无推力拱桥，有推力拱桥主拱圈截面形式主拱圈截面形式拱上建筑形式拱上建筑形式实腹式拱桥，空腹式拱桥实腹式拱桥，空腹式拱桥板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥10（一）按照结构受力图式分（一）按照结构受力图式分按主拱圈与行车系之间相互作用的性质和影响程度，分按主拱圈与行车系之间相互作用的性质和影响
7、程度，分三种类型：简单体系拱桥、组合体系拱桥及拱片桥。三种类型：简单体系拱桥、组合体系拱桥及拱片桥。1、简单体系拱桥、简单体系拱桥三铰拱三铰拱两铰拱两铰拱无铰拱无铰拱11122、组合体系拱桥、组合体系拱桥特点：特点：梁和拱组合起来，共同承受桥面荷载和水平推力梁和拱组合起来，共同承受桥面荷载和水平推力（1）无推力组合拱桥（静定结构）无推力组合拱桥（静定结构）柔性系杆刚性拱柔性系杆刚性拱(系杆拱系杆拱)刚性系杆柔性拱刚性系杆柔性拱(蓝格尔拱蓝格尔拱)双刚性双刚性(洛泽拱洛泽拱)尼尔森系杆拱尼尔森系杆拱尼尔森蓝格尔拱尼尔森蓝格尔拱尼尔森洛泽拱尼尔森洛泽拱13（2）有推力组合拱桥）有推力组合拱桥倒蓝格
8、尔拱倒蓝格尔拱倒洛泽拱倒洛泽拱（3）拱片拱）拱片拱属属有推力拱有推力拱 仅用于上承式拱桥仅用于上承式拱桥,行车道系与拱肋刚性连成行车道系与拱肋刚性连成一整体，一整体，上边缘与桥面纵上边缘与桥面纵向平行，下向平行，下边缘是拱形的边缘是拱形的有推力结构有推力结构14（二）（二）按主拱圈截面形式分按主拱圈截面形式分1、沿拱轴线：、沿拱轴线：（1）等截面）等截面 （2）变截面）变截面等截面等截面等宽变高度截面等宽变高度截面 等高变宽度截面等高变宽度截面 152、横截面：、横截面：（1）板拱桥：）板拱桥：适用：地基好，中小桥适用：地基好，中小桥（2）板肋拱桥：）板肋拱桥：拱圈由板和肋组成拱圈由板和肋组成
9、（3）肋拱桥：）肋拱桥：拱圈由板和肋组成拱圈由板和肋组成适用：多用于大、中跨桥适用：多用于大、中跨桥（4）双曲拱桥：）双曲拱桥：适用：多用于中、小跨桥适用：多用于中、小跨桥（5）箱形拱桥：）箱形拱桥：适用：用于大跨桥适用：用于大跨桥16三、拱桥实例介绍我国公路桥中我国公路桥中70%为拱桥。我国多山，石料资源丰富，拱桥取材以石料为主。为拱桥。我国多山，石料资源丰富，拱桥取材以石料为主。1）圬工拱桥）圬工拱桥（石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥，跨越能力较小）（石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥，跨越能力较小）主拱圈为等截面悬链线。拱矢度为主拱圈为等截面悬链线。拱矢度为1/5，拱圈厚，拱圈厚1.7
10、m，拱上建筑对称布置，拱上建筑对称布置5个空腹拱，两个空腹拱，两边设岸孔边设岸孔37m，拱圈厚，拱圈厚1.1m。下部结构为重力式石砌墩台。该桥施工在主孔范围内设。下部结构为重力式石砌墩台。该桥施工在主孔范围内设3个临时墩，上立钢支架、拱架等，其上砌筑主拱圈。个临时墩，上立钢支架、拱架等，其上砌筑主拱圈。1965广西南宁都安红渡桥（广西南宁都安红渡桥（L:100m)世界上跨径最大的石拱桥。桥宽世界上跨径最大的石拱桥。桥宽8m，双肋石拱桥，腹拱为，双肋石拱桥，腹拱为9孔孔13m，南岸引桥，南岸引桥3孔孔13m，北，北岸引桥岸引桥1孔孔15m。主拱圈由两条分离式矩形石肋和。主拱圈由两条分离式矩形石肋
11、和8条钢筋混凝土横系梁组成。拱轴线为悬条钢筋混凝土横系梁组成。拱轴线为悬链线（链线（m=1.543），拱矢度，拱矢度1/5，拱肋为等高变宽度，拱肋为等高变宽度。1990湖南凤凰县的乌巢河桥湖南凤凰县的乌巢河桥（L=120m）172）双曲拱桥）双曲拱桥（中国首创的一种拱桥型式）（中国首创的一种拱桥型式）结构纤细轻盈，适宜于软土地基上建造。1969江苏无锡卫东桥 构思独特，充分发挥双曲拱桥构造特点，组合拼装成三叉形的双曲拱桥。1969江苏无锡民主桥上承式无铰空腹拱，是当时我国跨径最大的双曲拱桥。拱矢度上承式无铰空腹拱，是当时我国跨径最大的双曲拱桥。拱矢度1/10，拱轴线设计为悬链线。，拱轴线设计为
12、悬链线。为提高横断面刚度、增强双曲拱在组合过程中裸肋的稳定性，断面设计成高低拱肋，全桥为提高横断面刚度、增强双曲拱在组合过程中裸肋的稳定性，断面设计成高低拱肋，全桥29道横隔板组成整体性好的拱肋格排，合拢后上面砌筑双层拱波。道横隔板组成整体性好的拱肋格排，合拢后上面砌筑双层拱波。1968河南嵩县前河桥（L=150m）183）肋拱桥）肋拱桥 1988广东广州流溪桥广东广州流溪桥（L=90m）钢筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度1/4.5，全桥采用喷塑装修工艺，建筑宏伟壮丽，已成为公园的重要景观。中承装配式铁路钢筋混凝土拱，矢高40m，两片拱肋中心距7.5m。拱轴线采用二次抛物线，拱肋为箱形截面，吊杆为
13、预应力杆件。施工时先架设钢拱架，然后在拱架上由下而上分层施工，安装拱肋底板-腹板-顶板，使先安装的拱肋底板与钢拱架共同受力。在拱顶进行应力调整，改善了拱肋的受力状态。为保证结构的整体性，拱肋与桥面系相交处的一段拱肋在工地现浇。1966北京永定河七号桥北京永定河七号桥（L=150m）1983 台湾台北关渡桥台湾台北关渡桥（L=165m）中承式5孔连续系杆拱桥，中间孔跨度为165m，两侧孔跨度为143m及44m，拱圈为抛物线。1990江苏丹阳云阳桥（江苏丹阳云阳桥（L=70m）跨越京杭大运河，无粘结预应力系杆拱，3根拱肋，矢度1/5，拱轴系数m=1.0，单箱高1.5m，行车道刚性纵梁和无粘结预应力
14、柔性系杆分开。预制安装法施工.1992 广东开平三埠桥广东开平三埠桥（L=60m）单拱肋预应力混凝土系杆拱，单拱肋置于车行道中央分隔带上。1994台湾台北碧潭桥（台湾台北碧潭桥（L=160m）桥面由预制预应力混凝土单箱组成，并配以Y型悬臂拱圈，形成主跨为160m及2x100m无推力拱桥。引桥跨度分别为85m及57m，全桥以简洁明快的弧形曲线构成，与远山近水相协调。1990四川宜宾小南门桥四川宜宾小南门桥(=240m)主桥系中承式钢筋混凝土肋拱桥，矢度1/5，是当时国内跨径最大的钢筋混凝土拱桥。该桥采用劲性钢骨架施工法，缆索吊装。194）箱）箱 拱桥拱桥 1979四川省宜宾市金沙江大桥四川省宜宾
15、市金沙江大桥（L=150m）中国采用缆索吊装施工、跨径最大的钢筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高2.0m，箱宽7.60m，矢跨比1/7，全拱圈横向分5个箱室；纵向分5段预制，缆索吊装就位后再组合成整体箱。1989四四 川涪陵乌江大桥川涪陵乌江大桥（L=200m）桥高84m，矢跨比1/4，主拱圈采用3室箱。涪陵乌江大桥采用转体法施工，先在两岸上、下游组成3m宽的边箱，待转体合拢后吊装中箱顶、底板，最后组成3室箱。1997四川万县长江大桥四川万县长江大桥 L=420m)劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥205）刚架拱桥）刚架拱桥1989江苏无锡江苏无锡100米下甸桥米下甸桥 变截面，四分点附近截面高度最大，分别向
16、拱脚、跨中减小。取消斜撑，拱上建筑采用23m预应力混凝土简支梁以过渡。1993江西德兴江西德兴130米太白桥米太白桥 采用转体施工。216）桁架拱桥）桁架拱桥1976浙江宁海浙江宁海75米越溪桥米越溪桥 主孔为净跨75m的预应力混凝土桁架拱，拱矢度1/9；边孔为净孔40m的双曲拱，1971浙江余杭浙江余杭50米里仁桥米里仁桥 钢筋混凝土斜拉杆式桁架拱桥。拱圈矢跨比为1/8。全桥布置4片拱片，在上弦杆覆盖微弯板混凝土桥面。预制拱片卧置叠浇，分段用浮吊起吊、翻身和吊装，在三分点处设临时支托，浇筑湿接头混凝土。227）钢管混凝土拱桥）钢管混凝土拱桥 1998浙江义乌浙江义乌80米宾王桥米宾王桥 单肋
17、钢管混凝土系杆拱桥，中跨矢跨比1/5，矢高15.6m；边跨矢跨比1/4.5，矢高11.87m。1990四川旺苍四川旺苍115米东河桥米东河桥 下承式钢管混凝土预应力系杆拱桥，矢度1/6。两片拱肋间用直径800mm横撑连接以保持其稳定性。活载作用下拱脚的水平推力由系杆及桥墩共同承担。钢管拱肋实际上是一种复合材料，在破坏荷载作用下，钢管不仅起纵筋的作用，而且对混凝土起螺旋箍筋的作用，以提高构件的承载能力。在施工阶段，钢管起着劲性骨架的作用。238）劲性骨架混凝土拱桥）劲性骨架混凝土拱桥1997四川万县长江大桥四川万县长江大桥 L=420m)劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥241
18、932澳大利亚澳大利亚503m悉尼钢拱桥悉尼钢拱桥1977美国518.2m New River桥9）钢拱桥）钢拱桥施工中的江汉五桥施工中的江汉五桥25第二章第二章 拱桥的构造拱桥的构造2-1 主拱圈的构造主拱圈的构造一、板拱一、板拱 按主拱材料不同分为石板拱、混凝土板拱和钢筋混凝土板拱。按主拱材料不同分为石板拱、混凝土板拱和钢筋混凝土板拱。板拱26二、肋拱二、肋拱 肋拱桥的主要承重结构肋拱桥的主要承重结构立柱拱肋纵梁横系梁横梁拱肋271、材料：、材料：混凝土或钢筋混凝土，也可选用石材混凝土或钢筋混凝土，也可选用石材2、拱肋数目和间距、拱肋数目和间距 主要根据跨径、宽度、肋型、材料性能、荷载主要
19、根据跨径、宽度、肋型、材料性能、荷载等级、施工条件、拱上结构等综合选定等级、施工条件、拱上结构等综合选定 桥宽桥宽20m以内采用双肋式，超过以内采用双肋式，超过20m以上，采以上，采用分离的双幅式双肋拱用分离的双幅式双肋拱 为保横向稳定，两外侧拱肋外缘间距为保横向稳定，两外侧拱肋外缘间距l/20283、拱肋截面、拱肋截面（1）矩形：构造简单、施工方便）矩形：构造简单、施工方便（2）工字形：）工字形：适用：大、中跨径适用：大、中跨径（3）箱型：）箱型：适用：跨径大，桥面宽适用：跨径大，桥面宽（4）管形：）管形：适用：钢管混凝土拱桥适用：钢管混凝土拱桥29三、双曲拱三、双曲拱主拱圈的组成：主拱圈的
20、组成：拱肋、拱波、拱板、横向联系拱肋、拱波、拱板、横向联系拱肋横向联系拱板拱波301、主拱圈截面形式、主拱圈截面形式 据桥梁跨度、宽度、设据桥梁跨度、宽度、设计荷载大小、材料类型和施计荷载大小、材料类型和施工工艺等情况可采用：工工艺等情况可采用：（1）多肋多波形式：多肋多波形式：多用多用（2）单波的形式：）单波的形式：用于小跨用于小跨径径312、拱肋：、拱肋：（1）作用：）作用：主拱圈的重要组成部分，施工中作为砌主拱圈的重要组成部分，施工中作为砌筑拱波和浇筑拱板的支架筑拱波和浇筑拱板的支架（2）要求：）要求：强度、刚度、稳定性强度、刚度、稳定性（3）截面形式：）截面形式：32（4）拱肋拱肋一般
21、为一般为预制的预制的钢筋混凝土构件，钢筋混凝土构件，分段数目和长度取决于桥梁跨径大小、运分段数目和长度取决于桥梁跨径大小、运输设备和吊装能力。接头不宜布置于拱顶，输设备和吊装能力。接头不宜布置于拱顶，布置于拱肋布置于拱肋自重作用下弯矩最小自重作用下弯矩最小的地方，的地方，一般在跨径的一般在跨径的0.3倍附近。一般分为三段。倍附近。一般分为三段。当跨径超过当跨径超过80m，可分为，可分为5段。段。3、拱波、拱波（1）作用：）作用：主拱圈的组成部分，拱板混凝土浇筑主拱圈的组成部分，拱板混凝土浇筑时的模板时的模板（2）一般用混凝土预制成圆弧形）一般用混凝土预制成圆弧形（不低于（不低于C20）334、
22、拱板、拱板（1）作用：）作用：“集零为整集零为整”，加强拱圈整体性，加强拱圈整体性（2）现浇混凝土）现浇混凝土（不低于（不低于C20）平板形折线形波形345、横向联系构件、横向联系构件（1）作用：）作用：使拱肋变形在横桥向均匀，避免使拱肋变形在横桥向均匀，避免拱波顶纵裂，保证横向稳定拱波顶纵裂，保证横向稳定（2）形式：）形式：横系梁和横隔板横系梁和横隔板（3）布置：）布置：拱顶、腹孔墩下、接头处，间距拱顶、腹孔墩下、接头处，间距35m。拱顶部分可适当加密。拱顶部分可适当加密。35四、箱形四、箱形拱拱箱形截面的组成方式：箱形截面的组成方式：可为单室箱或多室箱，每一闭合箱又由箱壁、顶板、可为单室箱
23、或多室箱，每一闭合箱又由箱壁、顶板、底板及横隔板组成底板及横隔板组成36多条U形肋多条工字形肋多条闭合箱肋单箱多室截面3、设计与构造、设计与构造（1）截面尺寸）截面尺寸 高度高度h：取决于拱跨及混凝土强度（目前常用：取决于拱跨及混凝土强度（目前常用C30C40）宽度：可采用窄拱圈形式宽度：可采用窄拱圈形式 其他细部尺寸见其他细部尺寸见P265372-2 拱上建筑的构造拱上建筑的构造 据构造方式不同，分为实腹式和空腹式据构造方式不同，分为实腹式和空腹式一、实腹式拱上建筑一、实腹式拱上建筑组成：组成：侧墙、拱腹填料、护拱、变形缝、防水层、侧墙、拱腹填料、护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面等泄水管及
24、桥面等383、拱腹填料的做法：、拱腹填料的做法：（1）填充式：）填充式：（2）砌筑式）砌筑式4、护拱：、护拱：39二、空腹式拱上建筑二、空腹式拱上建筑 组成：除与实腹式相同者外，还有腹孔和腹孔墩组成：除与实腹式相同者外，还有腹孔和腹孔墩1、腹孔、腹孔 型式：拱式腹孔和梁式腹孔型式：拱式腹孔和梁式腹孔腹孔腹孔墩40腹孔腹孔墩41（1）拱式腹孔）拱式腹孔特点：特点：构造简单，外形美观，重量较大，多构造简单，外形美观，重量较大，多用于圬工拱桥用于圬工拱桥布置：布置：一般对称布置在靠近拱脚侧的一定区一般对称布置在靠近拱脚侧的一定区段内也有采用全空腹型式段内也有采用全空腹型式42腹拱圈：腹拱圈：石砌、混
25、凝土预制或现浇的圆弧形板拱石砌、混凝土预制或现浇的圆弧形板拱靠近桥墩（台）的第一腹拱做法：靠近桥墩（台）的第一腹拱做法：a、将腹拱的拱脚直接支承在墩（台）上；、将腹拱的拱脚直接支承在墩（台）上；b、跨越桥墩，使两侧腹拱圈相连、跨越桥墩，使两侧腹拱圈相连43（2）梁式腹孔）梁式腹孔特点：特点：减轻拱上重量，降低拱轴系数，改善拱减轻拱上重量，降低拱轴系数，改善拱圈在施工过程中的受力状况，获得更好的经济效果。圈在施工过程中的受力状况，获得更好的经济效果。跨径及布置：跨径及布置：要求同拱式要求同拱式442、腹孔墩、腹孔墩分为横墙（力墙）式和排架（立柱）式分为横墙（力墙）式和排架（立柱）式（1）横墙式：
26、）横墙式：实体墙或横向挖孔实体墙或横向挖孔（2）排架式：）排架式：盖梁和立柱组成的排架或刚架盖梁和立柱组成的排架或刚架452-3 拱桥其他细部构造拱桥其他细部构造一、拱上填料、桥面及人行道一、拱上填料、桥面及人行道1、填料的作用、填料的作用（1）扩大车辆荷载作用面积；）扩大车辆荷载作用面积；（2）减小车辆荷载冲击作用）减小车辆荷载冲击作用46二、伸缩缝与变形缝二、伸缩缝与变形缝1、为什么要设伸缩缝和变形缝？、为什么要设伸缩缝和变形缝？2、伸缩缝和变形缝有什么区别？、伸缩缝和变形缝有什么区别？3、各种拱桥结构中，分别如何设置？、各种拱桥结构中，分别如何设置？（1）实腹式：两拱脚上方）实腹式：两拱
27、脚上方47（2）拱式拱上结构：）拱式拱上结构：48（3）梁式或板式拱上结构：）梁式或板式拱上结构：494、伸缩缝和变形缝隙如何处理？、伸缩缝和变形缝隙如何处理？伸缩缝一般宽伸缩缝一般宽23cm，其缝内填料可采用锯末屑与，其缝内填料可采用锯末屑与沥青按照沥青按照1:1比例制成预制板，在施工时嵌入，并在上比例制成预制板，在施工时嵌入，并在上缘设置能活动但不透水的覆盖层，另外也可采用其它材缘设置能活动但不透水的覆盖层，另外也可采用其它材料填塞伸缩缝。料填塞伸缩缝。变形缝不留缝宽，其缝可干砌、用油毛毡或低强度变形缝不留缝宽，其缝可干砌、用油毛毡或低强度等级的砂浆砌筑。等级的砂浆砌筑。50三、排水及防水
28、层三、排水及防水层1、桥面水的排除：、桥面水的排除：同梁式桥同梁式桥2、渗入拱腹内的水排除：、渗入拱腹内的水排除：防水层、泄水管防水层、泄水管 3、防水层和泄水管的埋设方式、防水层和泄水管的埋设方式：（与上部结构形式有关）（与上部结构形式有关）（1）实腹）实腹式式拱桥拱桥防水层：拱背护拱、侧墙铺设防水层：拱背护拱、侧墙铺设泄水管：跨径的泄水管：跨径的1451（2）空腹式拱桥）空腹式拱桥 防水层：沿腹拱上方与主拱圈跨中实腹段的防水层：沿腹拱上方与主拱圈跨中实腹段的 拱背布置拱背布置 泄水管：跨径的泄水管：跨径的1452四、拱桥中的铰四、拱桥中的铰1、拱桥中哪些情况应设铰？、拱桥中哪些情况应设铰？
29、（1）按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈）按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈（2）按构造要求需采用铰的腹拱圈）按构造要求需采用铰的腹拱圈（3）需设置铰的矮小腹孔墩）需设置铰的矮小腹孔墩（4）施工中，设置临时铰）施工中，设置临时铰2、铰的分类：、铰的分类：永久性铰，临时性铰永久性铰，临时性铰53（2）平铰：空腹式的腹拱圈上。）平铰：空腹式的腹拱圈上。23层油毛毡或干砌（3）不完全铰：空腹式的腹拱圈）不完全铰：空腹式的腹拱圈上或小跨径和轻型的拱圈。上或小跨径和轻型的拱圈。3、常用的铰的型式：、常用的铰的型式：（1）弧形铰：主拱圈拱铰。）弧形铰：主拱圈拱铰。54（4）铅垫铰：）铅垫铰：利用铅的塑性变形达到支撑面
30、的自由转动。利用铅的塑性变形达到支撑面的自由转动。中小跨径的板拱或肋拱，也可作为临时铰。中小跨径的板拱或肋拱，也可作为临时铰。（5）钢铰：多作为临时铰。）钢铰：多作为临时铰。55钢管混凝土拱桥简介钢管混凝土拱桥简介钢管混凝土拱肋立柱（或吊杆）横撑行车道系下部构造56一、钢管混凝土拱桥的特点一、钢管混凝土拱桥的特点 属于钢属于钢混凝土组合结构中的一种混凝土组合结构中的一种1、结构分类、结构分类 据钢管与混凝土的组合关系，分为据钢管与混凝土的组合关系，分为“内填型内填型”和和“内填外包内填外包型型”（2）内填外包型）内填外包型（1）内填型）内填型572、特点：、特点：（1）优点：）优点：强度高、塑
31、性好、质量轻、耐疲劳、耐冲击，强度高、塑性好、质量轻、耐疲劳、耐冲击，另外，还有以下独特优点：另外，还有以下独特优点：（1）钢管本身就是耐侧压的模板，）钢管本身就是耐侧压的模板，（2）钢管兼有横向钢筋和纵向箍筋的作用）钢管兼有横向钢筋和纵向箍筋的作用 （3）钢管施工阶段起劲性骨架作用，运营阶段又是主要）钢管施工阶段起劲性骨架作用，运营阶段又是主要承重结构。承重结构。（4）在受压构件中采用，可节省材料。）在受压构件中采用，可节省材料。（2）缺点）缺点：（1）钢管膨胀，混凝土脱空）钢管膨胀，混凝土脱空 （2）泵送混凝土密实性难保泵送混凝土密实性难保 （3）钢管表面防锈）钢管表面防锈 （4）钢管制造
32、、安装要求高）钢管制造、安装要求高58二、钢管混凝土拱桥的基本构造二、钢管混凝土拱桥的基本构造1、钢管混凝土拱肋、钢管混凝土拱肋单圆管型单圆管型（小跨径）（小跨径）扁圆管型扁圆管型（中小跨度）（中小跨度）哑铃型（最常用哑铃型（最常用）三肢桁式三肢桁式三角形格构三角形格构四肢桁式四肢桁式四肢格构型四肢格构型横哑铃桁式横哑铃桁式混合式混合式跨径较大时：跨径较大时：59焊接焊接另外，还有另外，还有25个钢管集合而成的肋拱（直接焊接）个钢管集合而成的肋拱（直接焊接）2、横撑、横撑 设置：主要设于拱顶、拱脚和拱肋与桥面系交接处设置：主要设于拱顶、拱脚和拱肋与桥面系交接处 材料：钢管桁架，空心的或内填混凝
33、土材料：钢管桁架，空心的或内填混凝土3、吊杆：、吊杆：柔性吊杆：柔性吊杆：（中、下承式），平行钢丝，平行钢绞线、（中、下承式），平行钢丝，平行钢绞线、平行钢丝束、单根钢绞缆、封闭钢缆等；平行钢丝束、单根钢绞缆、封闭钢缆等；刚性吊杆：钢筋混凝土、预应力混凝土，钢管（内不填刚性吊杆：钢筋混凝土、预应力混凝土，钢管（内不填混凝土）。混凝土）。60第三章第三章 拱桥的设计拱桥的设计一、一、拱桥的总体布置拱桥的总体布置（一）确定桥梁长度及分孔（一）确定桥梁长度及分孔（二）确定桥梁的设计标高和矢跨比（二）确定桥梁的设计标高和矢跨比 1、拱桥的标高主要有四个：、拱桥的标高主要有四个：612、矢跨比（、矢跨比
34、（）lf（1）影响主拱圈内力、构造）影响主拱圈内力、构造形式、施工方法及美观形式、施工方法及美观（2）分析：）分析：矢跨比小：水平推力大，无铰拱附加内力大矢跨比小：水平推力大，无铰拱附加内力大 过大：施工困难过大：施工困难62（3）矢跨比取值范围）矢跨比取值范围 板拱、双曲拱：板拱、双曲拱：1/6 1/4，不超过，不超过1/8 箱形：箱形：1/8 1/6 钢筋混凝土拱桥：钢筋混凝土拱桥：1/10 1/6，且，且1/123、大胆度、大胆度 用来评价拱桥的规模、设计和施工的复杂和难易程度用来评价拱桥的规模、设计和施工的复杂和难易程度的指标的指标fl263（三）不等跨连续拱桥的处理方法（三）不等跨连
35、续拱桥的处理方法1、连续拱桥不等跨分孔时，为什么要做特殊处理？、连续拱桥不等跨分孔时，为什么要做特殊处理？相邻孔的恒载推力不等，从而桥墩和基础增加了恒载的不平相邻孔的恒载推力不等，从而桥墩和基础增加了恒载的不平衡推力衡推力2、不等跨连续拱桥可采用哪些处理方法？、不等跨连续拱桥可采用哪些处理方法？1）采用不同的失跨比）采用不同的失跨比(大跨径陡拱，小跨径坦拱大跨径陡拱，小跨径坦拱)2）采用不同的孔脚标高）采用不同的孔脚标高 3）调整孔上建筑的恒载重量）调整孔上建筑的恒载重量 4）采用不同）采用不同类型类型的孔跨结构的孔跨结构64二、拱轴线的选择和拱上建筑的布置二、拱轴线的选择和拱上建筑的布置1、
36、选择拱轴线的原则？、选择拱轴线的原则？尽可能降低由于荷载产生的弯矩数值。尽可能降低由于荷载产生的弯矩数值。2、什么是理想的拱轴线？为什么不可能获得？、什么是理想的拱轴线？为什么不可能获得？最理想的拱轴线就是能与拱上各种荷载作用下的压最理想的拱轴线就是能与拱上各种荷载作用下的压力线相吻合，这时的拱圈截面只承受轴向压力，无弯矩力线相吻合，这时的拱圈截面只承受轴向压力，无弯矩作用。但是实际上由于受活载、温度变化和材料收缩等作用。但是实际上由于受活载、温度变化和材料收缩等因素的作用，一般不可能获得。因素的作用，一般不可能获得。653、公路上，一般以什么作为设计拱轴线？为什么？、公路上，一般以什么作为设
37、计拱轴线？为什么？公路上一般还是以恒载压力线作为设计拱轴线。因为公路上一般还是以恒载压力线作为设计拱轴线。因为 一般桥梁中，恒载占有很大的比重。一般桥梁中，恒载占有很大的比重。4、设计拱轴线应满足哪几方面的要求？（理解）、设计拱轴线应满足哪几方面的要求？（理解）1）减小拱圈截面弯矩，及减小截面拉应力；）减小拱圈截面弯矩，及减小截面拉应力；2）对于无支架施工，满足施工要求，且尽量少用临）对于无支架施工，满足施工要求，且尽量少用临 时施工设施；时施工设施；3）计算方法简单，易为生产人员掌握；）计算方法简单，易为生产人员掌握；4）线形美观，便于施工）线形美观，便于施工665、几种常用的拱轴线形：、几
38、种常用的拱轴线形：（1）圆弧线）圆弧线均布径向荷载的压力线均布径向荷载的压力线特点：特点：线形简单，施工方便；但与恒载压力线偏离线形简单，施工方便；但与恒载压力线偏离较大，各截面受力不均较大，各截面受力不均适用：适用：常用于常用于20m以下的小跨径拱桥或较大跨径的以下的小跨径拱桥或较大跨径的预制装配式钢筋混凝土拱桥预制装配式钢筋混凝土拱桥67（2）悬链线）悬链线恒载集度自拱顶向拱脚均匀增加时恒载集度自拱顶向拱脚均匀增加时的压力线的压力线特点：特点：用于实腹式拱桥，不计弹性压缩，与恒载压力线用于实腹式拱桥，不计弹性压缩，与恒载压力线重合；重合；用于空腹式拱桥，与恒载压力线有偏离，但用于空腹式拱桥
39、，与恒载压力线有偏离，但有利。有利。适用：适用：大、中跨径普遍采用大、中跨径普遍采用68（3）抛物线）抛物线竖向均布荷载的压力线竖向均布荷载的压力线二次抛物线二次抛物线适用：适用：钢筋混凝土桁架拱和刚架拱等轻型拱桥，矢钢筋混凝土桁架拱和刚架拱等轻型拱桥，矢跨比较小的空腹式钢筋混凝土拱桥跨比较小的空腹式钢筋混凝土拱桥高次抛物线高次抛物线适用：适用：大跨径拱桥大跨径拱桥69通常：通常：小跨径拱桥可采用实腹式圆弧拱或实腹小跨径拱桥可采用实腹式圆弧拱或实腹式悬链线拱式悬链线拱大、中跨径拱桥可采用空腹式悬链线拱大、中跨径拱桥可采用空腹式悬链线拱轻型拱桥或比失跨比较小的大跨径钢筋轻型拱桥或比失跨比较小的大
40、跨径钢筋混凝土拱桥可以采用抛物线拱。混凝土拱桥可以采用抛物线拱。70主拱的构造与尺寸拟定主拱的构造与尺寸拟定板拱的宽度板拱的宽度 一般接近桥宽，或如一般接近桥宽，或如图两种挑梁型式。采用悬图两种挑梁型式。采用悬臂式人行道，挑梁长度臂式人行道，挑梁长度1.01.5m。主拱圈宽度均大于跨主拱圈宽度均大于跨径的径的1/20，71 拱圈的厚度拱圈的厚度Lhd)70/160/1(对钢筋混凝土拱对钢筋混凝土拱拱顶厚度拱顶厚度拱脚厚度拱脚厚度jdjhhcos/其中其中)/2(21Lftgj 拱圈截面的变化规律拱圈截面的变化规律截面变化规律截面变化规律等截面（常用）等截面（常用）变截面（构造复杂）变截面（构造
41、复杂）72肋拱肋拱 用两条或多条分离的平行窄拱圈用两条或多条分离的平行窄拱圈即拱肋作为主拱圈的拱即拱肋作为主拱圈的拱具有自重具有自重轻，恒载内力小，可以充分发挥钢筋混凝土等材料的性能，在大中型拱轻，恒载内力小，可以充分发挥钢筋混凝土等材料的性能，在大中型拱桥中得到广泛应用桥中得到广泛应用肋拱截面形式肋拱截面形式矩形，肋高矩形，肋高h(1/401/60)L，宽宽b=(0.52.0)h工字形截面肋高工字形截面肋高h(1/251/35)L，宽宽b=(0.40.5)h腹板厚：腹板厚：3050cm管形肋拱管形肋拱，肋高与跨径之比常在，肋高与跨径之比常在1/451/65箱形肋拱（后面介绍）箱形肋拱（后面介
42、绍）73箱形拱箱形拱主拱圈由多室箱构成的拱，箱形拱通常采用预制拼装施工。主拱圈由多室箱构成的拱，箱形拱通常采用预制拼装施工。主要特点主要特点截面挖空率大截面挖空率大中性轴居中中性轴居中抗弯和抗扭刚度大，整体性好抗弯和抗扭刚度大，整体性好制作要求高，吊装设备多制作要求高，吊装设备多多条闭合箱多条闭合箱肋组成的多室箱形截面肋组成的多室箱形截面截面组成方式截面组成方式由多条由多条U形肋组成的多室箱形截面形肋组成的多室箱形截面多条工多条工形肋组成的多室箱形截面形肋组成的多室箱形截面单箱多室截面单箱多室截面74拱圈截面拱圈截面尺寸拟定尺寸拟定拱圈高度拱圈高度1000Lhh拱圈高度拱圈高度L0 净跨度净跨
43、度 为为0.60.7拱圈宽度拱圈宽度一般取桥宽的一般取桥宽的1.00.6倍倍一般不小于跨径的一般不小于跨径的1/20箱肋宽度箱肋宽度与吊装能力有关，一般与吊装能力有关，一般1.2m1.7m顶底板及腹板顶底板及腹板顶底板厚度一般为顶底板厚度一般为15cm22cm;两外箱肋外腹板厚两外箱肋外腹板厚12cm15cm；内箱肋腹板厚内箱肋腹板厚5cm7cm75设置位置：设置位置：拱箱横隔板拱箱横隔板作用：提高抗扭能力，保证箱壁的局部稳定性作用：提高抗扭能力，保证箱壁的局部稳定性箱肋段端部、吊点、拱上空墩处箱肋段端部、吊点、拱上空墩处其余部为每隔其余部为每隔3m5m设一道设一道厚度：厚度：6cm8cm76 拱桥的计算拱桥的计算拱桥的计算拱轴线的选择与确定成桥状态的内力分析和强度、刚度、稳定验算施工阶段的内力分析和验算恒载内力温度、收缩徐变拱脚变位活载内力内力调整拱上建筑的计算77
