第3篇混凝土拱桥ppt课件.ppt

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1、1,第一章 概述第二章 拱桥的构造及设计第三章 拱桥的计算第四章 拱桥的施工第五章 实例,第三篇 混凝土拱桥,2,第一节 拱桥的主要特点第二节 拱桥的组成及主要类型,第一章 概述,第一章 概述,3,第一节 拱桥的主要特点,拱式结构在竖向荷载作用下，两端将产生水平推力使拱内产生轴向压力，从而大大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的应力分布与受弯梁的应力相比，较为均匀。,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,4,1）跨越能力较大；2）能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；3）耐久性能好，维修、养护费用少；4）外型美观；5）构造较简单。,第一章 概述 第一节

2、拱桥的主要特点,拱桥的优点,5,拱桥的缺点1）自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，当采用无铰拱时，对地基条件要求高；2）由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采用较复杂的措施，例如设置单向推力墩，也会增加造价；3）与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立交及平原地区时，因桥面高程提高，使两岸接线长度增长，或者使桥面纵坡增大，既增加了造价又对行车不利。,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,6,简 支 梁 桥,Simple supported beam bridge,拱 桥,Arch bridge,斜 拉 桥,Cabl

3、e-stayed bridge,受 弯 为 主,受 压 为 主,受 拉 压 弯 扭,主梁抗弯能力,主拱抗压能力,压杆稳定,斜拉索：拉主塔：压主梁：弯，扭,各种桥型的受力特性,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,7,100 m,20 m,拱（两铰）Arch,曲 梁Curved Beam,拱桥与曲梁的受力性能比较,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,8,拱（两铰）Arch,曲 梁Curved Beam,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,9,拱（两铰）Arch,曲 梁Curved Beam,弯矩图,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,10,变位图,拱（两铰）Arch,曲 梁Curved B

4、eam,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,11,拱（无铰）Arch,拱（两铰）Arch,反 力 图,无铰拱与两铰拱的受力性能比较,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,12,变 形 图,拱（无铰）Arch,拱（两铰）Arch,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,13,弯矩图,拱（无铰）Arch,拱（两铰）Arch,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,14,Basic Beam Bridge,受弯梁:跨中正弯矩,无铰拱:跨中正弯矩,跨中轴力,跨中轴力,承 压 结 构,拱内弯矩大大减小,有水平推力结构,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,15,钢拱桥（前十名）,第一章 概述 第一节 拱桥

5、的主要特点,16,混凝土拱桥（前十名）,第一章 概述 第一节 拱桥的主要特点,17,第二节 拱桥的组成及主要类型,一、拱桥的主要组成,主拱圈主要承重构件拱上建筑,上部结构,下部结构,桥墩桥台基础,拱桥的组成,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,18,北京 卢沟桥,下部结构桥墩，桥台，基础,上部结构主拱圈，拱上填料，桥面 系,拱上填料,主拱圈,主拱圈,桥面系,桥面系,拱上填料,桥墩,桥墩,桥墩,（上承式 实腹拱桥）,北京宛平卢沟桥在北京广安门外30里，跨永定河。桥始建于金大定二十八年（公元1188年），完工于金明昌三年（公元1192年）。桥全长212.2m,共11孔，净跨不等，自11.4

6、m至13.45，桥宽9.3m。墩宽自6.5m至7.9m。拱券接近半圆形。,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,19,l0-净跨径l-计算跨径f0-净矢高f-计算矢高f/l-矢跨比,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,20,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,图3-1-2 拱桥的主要组成部分,21,净跨径（）每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离。,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,几个主要技术名称,计算跨径（）相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离。因为拱圈（或拱肋）各截面形心点的连线称为拱轴线，故也就是拱轴线两端点之间的水平距离。,22,第一章 概述 第二节 拱桥的组

7、成及主要类型,净矢高（）拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离。,计算矢高（）拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离。,矢跨比（或）拱圈（或拱肋）的净矢高与净 跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比，即 或。,23,建筑材料,圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥，钢-混组合拱桥,主拱圈拱轴线形式,圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线拱桥,桥面位置,上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥,结构受力图示,简单体系拱桥，组合体系拱桥，拱片桥,拱上建筑形式,实腹式拱桥，空腹式拱桥,主拱圈截面形式,板拱桥，板肋拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥，钢管混凝土拱桥，劲性骨架混凝土拱桥,拱桥,第一章 概述 第二节 拱桥的组成

8、及主要类型,24,成昆线一线天桥石拱桥,巫山龙门桥，中国第一座采用无平衡重转体法施工的拱桥,钢筋混凝土箱形拱,圬工拱桥,钢拱桥：全焊结构,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,25,实腹式拱桥,空腹式拱桥,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,26,湖南省：黄虎港桥,等截面 圆弧 空腹石拱桥,乌巢河桥,m=1.543悬链线空腹石拱桥,KRK-I 桥 铁托桥,三次抛物线 钢筋混凝土箱形拱桥,异形拱桥,折线拱桥,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,27,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,28,简单体系拱桥 和 组合体系拱桥,可做成上承式，中承式，下承式均为有推力拱。,

9、拱式组合体系桥将梁和拱两种基本结构组合起来，共同承受桥面荷载和水平推力，充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合作用，达到节省材料的目的。拱式组合体系桥一般可划分为有推力的和无推力的两种类型。,按照主拱的静力体系，简单体系拱桥又可以分成：三铰拱，两铰拱，无铰拱,1.按照结构受力图式分类,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,29,简 单 体 系 拱 桥,三铰拱：静定结构，在地基差的地区小桥可采用。但构造复杂，施工困难，整体刚度小，主拱圈一般不采用。两铰拱：一次超静定结构。结构整体刚度较相应三铰拱大。由基础位移、温变、混凝土收缩徐变引起的附加内力比无铰拱的影响要小，可在地基条件较差时或坦拱

10、中采用。（施工体系转换过程中使用）,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,30,简 单 体 系 拱 桥,无铰拱：三次超静定结构。拱的内力分布较均匀，材料用量较三铰拱省；构造简单，施工方便，整体刚度大，实际中使用广泛。但超静定次数高，会产生附加内力，一般希望修建在地基良好处。跨径增大，附加内力影响变小，故钢筋混凝土无铰拱仍是大跨径桥梁的主要型式之一。,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,31,组 合 体 系 拱 桥,拱式组合体系桥一般由拱肋、系杆、吊杆（或立柱）、行车道梁（板）及桥面系等组成。,拱 肋,风 撑,系杆,吊杆,行车道板，桥面系,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型

11、,32,拱式组合体系桥将梁和拱两种基本结构组合起来，共同承受桥面荷载和水平推力，充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合作用，达到节省材料的目的。拱式组合体系桥一般可划分为无推力的和有推力的两种类型。,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,33,(1）无推力的组合体系拱无推力拱式组合体系桥（也称系杆拱桥）是外部静定结构，兼有拱桥的较大跨越能力和简支梁桥对地基适应能力强的两大特点。拱的推力由系杆承受，系杆的含义就是一个将两拱脚相互联系在一起的水平构件，因而墩台不承受水平推力。,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,34,组 合 体 系 拱 桥：无推力拱,柔性系杆刚性拱（系杆拱）,刚性

12、系杆柔性拱（蓝格尔拱）,刚性系杆刚性拱（洛泽拱）,芜湖元泽桥,刚拱刚梁体系，拱肋和纵向主梁均采用箱形截面,云阳桥,江苏省,新城黄河桥 兰州市,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,35,斜 吊 杆,尼尔森拱,新木津川大桥，日本 大阪,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,36,(2）有推力的组合体系拱,此种组合体系拱没有系杆，由单独的梁和拱共同受力，拱的推力仍由墩台承受。图3-1-4g）是刚性梁柔性拱（倒蓝格尔拱）；图3-1-4h）是刚性梁刚性拱（倒洛泽拱）。,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,图3-1-4 组合体系拱,37,组 合 体 系 拱 桥：有推力拱,刚性梁柔性拱

13、（倒蓝格尔拱）,刚性梁刚性拱（倒洛泽拱）,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,38,(3）拱片桥,图3-1-5 拱片桥,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,上边缘与桥面纵向平行，下边缘是拱形的有推力结构，称为拱片，如图3-1-5所示。在拱片中，行车道系与拱肋刚性联成一整体，共同承受荷载。,39,拱 片 桥,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,40,2.按主拱圈截面形式分类,板 拱,双 曲 拱,肋 拱,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,板肋拱,41,箱 形 拱,钢管混凝土拱,劲性骨架混凝土拱,图3-1-6 主拱圈横截面形式,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要

14、类型,42,(1)板 拱 桥,板拱又可分为石板拱、混凝土板拱 和 钢筋混凝土板拱等,主拱圈采用矩形实体截面的拱桥称为板拱桥,构造简单、施工方便，使用广泛。自重较大，不经济，通常在地基较好的中小跨径圬工拱桥中采用,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,43,(2)混 凝 土 肋 拱,它是将板拱划分成两条或多条分离的、高度较大的拱肋，肋与肋间用横系梁相联。这样就可以用较小的截面面积获得较大的截面抵抗矩，从而节省材料，减轻拱桥的自重，因此多用于大、中跨径的拱桥,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,44,(3)双 曲 拱,主拱圈横截面由一个或数个横向小拱单元组成，由于主拱圈的纵向及横向均

15、呈曲线形，故称之为双曲拱桥.,卫东桥,无锡,缺点:施工工序多、组合截面整体性较差和易开裂等.,湘江一桥（橘子州桥）国内最长双曲拱桥,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,45,(4)箱 形 拱,闭口箱形截面，截面抗扭刚度大，横向整体性和结构稳定性好，特别适用于无支架施工 目前采用最多的截面形式,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,46,(5)钢 管 混 凝 土 拱,重庆巫山长江大桥,钢管混凝土属于钢-混凝土组合结构中的一种。它借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性，同时又利用钢管对核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使其具有更高的抗压强度和抗变形能力。,第一章 概述

16、 第二节 拱桥的组成及主要类型,47,钢管混凝土拱桥具有以下优点：,承载能力大，正常使用状态是以应力控制设计，外表不存在混凝土裂缝问题.,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,48,钢管混凝土拱桥具以下优点：,施工时适应能力大,重庆巫山长江大桥,无支架缆索吊装,转 体 施 工,悬 臂 施 工,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,49,钢管混凝土拱桥具以下优点,施工时适应能力大,无支架缆索吊装,转 体 施 工,悬 臂 施 工,北盘江铁路桥,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,50,钢管混凝土拱桥具以下优点,施工时适应能力大,无支架缆索吊装,转 体 施 工,悬 臂 施 工,天

17、子山大桥,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,51,(6)劲 性 骨 架 混 凝 土 拱 桥,劲性骨架拱桥以钢骨拱桁架作为受力筋，解决了大跨度拱桥施工的“自架设问题”，即首先架设自重轻、刚度、强度均较大的钢管骨架，然后在空钢管内压注混凝土形成钢管混凝土，使骨架进一步硬化，再在钢管混凝土骨架上外挂模板浇注外包混凝土，形成钢筋混凝土结构。,第一章 概述 第二节 拱桥的组成及主要类型,52,第二章 拱桥的构造及设计,第二章 拱桥的构造及设计,53,第一节 上承式拱桥的构造与设计,上承式拱桥分为两大类：一类是普通型上承式拱桥，另一类是整体型上承式拱桥。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式

18、拱桥的构造与设计,54,四川省涪陵：乌江大桥,由主拱（圈）、拱上传力构件、桥面系组成，主拱（圈）是主要承重结构,普通上承式拱桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,55,主 拱 片,整体型上承式拱桥,主拱片（指由拱圈与拱上传力构件组成的整体结构）和桥面系组成，主拱片是主要承重结构,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,56,根据主拱圈截面形式可分为：板拱，板肋拱，肋拱，箱形拱，双曲拱,1.普通型上承式拱桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,57,1）板拱指主拱圈采用整体实心矩形截面的拱材料:石板拱、素混凝土板拱、钢筋混凝土板拱,

19、第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,（1）石板拱,拱石需要随拱轴线和截面形式不同而编号,58,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,59,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,错 缝,60,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,设五角石,拱圈与墩台以及拱圈与空腹式拱上建筑的腹孔墩连接处，采用五角石图3-2-4a。目前常用现浇混凝土拱座及腹孔墩底梁图3-2-4b。,61,拱 圈 的 厚 度,h,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,（2）混凝土板拱,图3-2-5 钢筋混凝土板拱的横断面,62,2

20、）肋拱：用两条或多条分离的平行窄拱圈即拱肋作为主拱圈的拱具有自重轻，恒载内力小，可以充分发挥钢筋混凝土等材料的性能，在大中型拱桥中得到广泛应用。,桥梁宽度,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,II,图3-2-6 肋拱桥立面布置图,63,拱肋的数目和间距以及截面型式主要根据桥梁宽度、肋型、材料性能、荷载等级、施工条件、拱上结构等各方面综合考虑决定。,桥梁宽度,20m 以上，分离的双幅双肋拱，多肋拱,20m 以下，双 肋 拱,宽 跨 比：大于1/20;小于1/20 将带来横向稳定问题,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,64,肋拱截面形式,矩形：肋高h(

21、1/401/60)L，宽 b=(0.52.0)h,工字形：肋高h(1/251/35)L，宽b=(0.40.5)h,钢管混凝土：肋高h(1/451/65)L,箱形肋拱：肋高h(1/501/70)L,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,65,主拱圈截面由 多室箱 构成的拱称为 箱形拱,马鸣溪金沙江大桥宜宾市,箱形拱,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,66,预制组合薄腹单室箱,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,67,主 要 特 点,截面挖空率大(50%60%),中性轴居中,抗弯和抗扭刚度大，整体性好,制作要求高，吊装设备多,单条箱

22、肋刚度较大，稳定性较好，能单箱肋成拱，便于无支架吊装,结 构 受 力,施 工,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,68,多条闭合箱肋组成的多室箱形截面(c),截面组成方式,由多条U形肋组成的多室箱形截面(a),多条工字形肋组成的多室箱形截面(b),整体式单箱多室截面(d),便于无支架吊装,拱 支 架 施 工,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,69,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,70,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,拱圈截面尺寸拟定,拱圈高度,一般取桥宽的1.00.6倍一般不小于跨径的 1/20,

23、满足横向稳定,顶底板厚度一般为15cm22cm两外腹板一般为12cm15cm内箱腹板一般为5cm7cm为保证安全，应进行压溃及局部应力检算,与混凝土强度等级关系，C40C50,h：拱圈高度L0：净跨度：箱形拱为0.60.7m，箱肋拱为0.81.0m,71,箱形拱的构造与施工方法关系,岷江大桥,钢筋混凝土 箱形 拱桥,无支架缆索吊装,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,72,主拱圈横截面由一个或数个横向小拱单元组成，由于主拱圈的纵向及横向均呈曲线形，故称之为双曲拱桥.,卫东桥,无锡,缺点:施工工序多、组合截面整体性较差和易开裂等.过时的技术,湘江一桥（橘子州桥）国内最长双曲

24、拱桥,双曲拱桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,73,双曲拱桥的主要特点是将主拱圈以“化整为零”的方法按先后顺序进行施工，再以“集零为整”的组合式整体结构承重。满足施工及运营过程中的强度、刚度、纵横向稳定性。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,图3-2-13 双曲拱桥主拱圈截面形式,74,2.整体型上承式拱桥,桁架拱桥,整体型上承式拱,普通桁拱桥桁式组合拱,刚架拱桥,A,B,C,D,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,75,1）桁架拱桥:结构形式,桁架拱桥又称拱形桁架桥。桁架拱桥是一种有水平推力的桁架结构，其上部结构由桁架

25、拱片、横向联结系和桥面系组成。,上叶桥，浙江省三门县,该桥每孔布置4片斜拉杆式拱片,斜拉杆式桁架拱片,横向联系,桥面系,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,76,桁架拱片是主要承重结构，由上、下弦杆、腹杆和实腹段组成,上 弦 杆,下 弦 杆,腹 杆,腹 杆,实腹段,桁架拱桥:结构形式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,77,桁 架 拱 半 拱 立 面,桁架拱桥:结构形式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,78,桁架拱桥:结构形式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,79,三角形,带竖杆三角形,斜 压 式

26、,斜 拉 式,1.斜杆式桁架拱桥,2.竖杆式桁架拱桥,3.桁肋式桁架拱桥,节点易开裂,桁架拱桥:结构形式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,80,混凝土斜压杆式桁架拱桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,结构特点,1.作为主要承重结构的桁架拱片在施工期间单独受力，在竣工后与桥面板共同受力。,2.下弦杆为拱形，上弦杆一般与桥道结构组合成一整体而共同工作.,81,混凝土斜压杆式桁架拱桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,3.桁架拱在荷载作用下具有水平推力，使跨中实腹段在恒载作用下弯矩减小，主要承受轴向压力，在活载作用下将承受弯

27、矩，成为一偏心受压构件，即具有拱的受力特点,82,混凝土斜拉杆式桁架拱桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,4.把普通型上承式拱的传载构件（拱上结构）与拱肋连成整体，拱与拱上结构共同受力，相当于加大了拱圈高度，各杆件又主要承受轴力，所以又具有桁架的受力特点。由于桁架拱兼备了桁架和拱式结构的有利因素，因此能充分发挥材料的受力性能。,83,混凝土斜拉杆式桁架拱桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,5.由于桁架拱外部通常采用两铰结构，因而基础位移、温度变化等产生的附加内力较小，适合软弱地基需要,84,桁 架 拱 桥：结 构 优 缺 点,2.缺点：节点开

28、裂问题。大跨度桁架组合拱桥的适用性。,1.优点：利用拱上建筑与拱圈共同作用原理，预制桁式拱片，装配程度高、整体性好，自重轻、用料省，适用于软土地基的中、小跨度桥梁。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,85,上弦杆,实腹段,桥面板参与受力,上 弦 杆,桁 架 拱 桥：结 构 构 造(桁架拱片),上弦杆和实腹段构成桁架拱片的上边缘，上弦杆轴线平行于桥面，考虑到桥面板参与受力，上弦杆和实腹段轴线应是包括桥面板在内的截面重心之连线。,下弦杆的轴线可以采用圆弧线、二次抛物线和悬链线等。通常是恒载压力线越接近下弦轴线，腹杆内力越小。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构

29、造与设计,86,桁 架 拱 桥：结 构 构 造(桁架拱片),主要尺寸,a、桁架拱片的节间间距一般小于跨度的1/81/12；b、桁架拱片实腹段长度一般为跨度的0.30.5倍；c、下弦杆常采用等截面（一般为矩形），高为跨度的1/80-1/100;d、上弦杆截面形式与桥面构造有关；e、腹杆一般采用矩形截面，高度为下弦杆高度的1/1.5-1/2；f、净矢跨比：1/6 1/10,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,87,桁 架 拱 桥：结 构 构 造(横向联系),第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,88,桁 架 拱 桥：结 构 构 造(桥面系),桁架拱桥桥面板

30、既承受局部荷载，又与桁架拱片形成整体，共同受力。桥面结构形式很多，有横向微弯板、纵向微弯板和预应力混凝土空心板等。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,89,桁 架 拱 桥：结 构 构 造(桁架拱片与墩台的连接),悬 臂 方 式,过 梁 式,伸 入 式,受力明确,下弦杆与墩（台）的连接一般是在墩（台）帽上预留深10cm左右（或与肋高相同）的槽孔，将下弦杆插入并封以砂浆。在跨径较大时，由于墩（台）位移等原因，往往造成支承面局部承压，引起反力偏心和结构内力变化，故宜采用较完善的铰接。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,90,2）刚 架 拱 桥,刚架拱片

31、,横 向 联 系,桥 面 系,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,91,刚 架 拱 桥,主 拱 腿,次 拱 腿,主 梁,次 梁,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,92,刚 架 拱 桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,93,刚架拱桥属于有推力的高次超静定结构，具有构件少、质量轻、整体性好、刚度大、施工简便、造价低、造型美观等优点，可在软土地基上修建，被用于跨径为25m70m的桥梁。,斜 腿 刚 构,刚 架 拱 桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,94,拱上建筑是拱桥的一部分，按照拱上建筑采用的不同构

32、造方式，可将拱桥分为实腹式和空腹式两种。,二、拱 上 建 筑 构 造,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,95,1.实 腹 式 拱 上 建 筑,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,96,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,实腹式拱上建筑构造简单，施工方便，填料数量较多，恒载较重，所以，一般用于小跨径的拱桥。实腹式拱上建筑由拱腹填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管以及桥面系组成。,97,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,拱腹填料分为填充式和砌筑式两种。填充式拱腹填料应尽量做到就地取材，砌筑式拱腹填料就是

33、在散粒料不易取得时才采用的一种干砌圬工方式。,98,苏 州 宝 带 桥,实 腹 式 拱 桥,空 腹 式 拱 桥,小跨径 多孔 桥梁结构,实 腹 式 拱 桥,空 腹 式 拱 桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,99,2.空 腹 式 拱 上 建 筑,大、中跨径的拱桥，特别是当矢高较大时，应以空腹式拱上建筑为宜。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。,腹 孔,腹 孔 墩,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,100,1）腹孔根据腹孔构造，可分为拱式拱上建筑和梁式拱上建筑两种。（1）拱式拱上建筑拱式拱上建筑构造简单，外形美观，

34、但重量较大、一般用于圬工拱桥。腹孔的型式和跨径的选择，要既能减轻拱上建筑的重量，又不致因荷载过分集中于腹孔墩处，给主拱圈受力状况造成不利影响，同时还要使拱桥外型协调美观。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,拱 式,101,（1）空 腹 式 拱 桥：拱 式 拱 上 建 筑,桥墩（台）上腹拱的布置方式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,102,空 腹 式 拱 桥：拱 式 拱 上 建 筑,部 分 空 腹（实腹段）,全 空 腹,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,103,（2）梁式拱上建筑梁式腹孔拱上建筑，可减轻拱上重量，降低拱轴系

35、数（使拱上建筑的恒载分布接近于均布荷载），改善拱圈在施工过程中的受力状况，获得更好的经济效果。腹孔的布置与上述拱式拱上建筑的腹拱布置要求基本相同。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,梁 式,104,实 腹 段,带 实 腹 段 的 简 支 腹 孔,简 支 腹 孔,结构体系简单，基本上不存在拱与拱上结构的联合作用，受力明确，是大跨径拱桥拱上建筑主要采用的型式,空 腹 式 拱 桥：梁 式 拱 式 建 筑,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,105,空 腹 式 拱 桥：梁 式 拱 上 建 筑,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,106

36、,全 空 腹 式 的 简 支 腹 孔,全空腹式腹孔数宜采用奇数，避免拱顶设有立柱，使拱顶受力不利,空 腹 式 拱 桥：梁 式 拱 式 建 筑,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,107,连 续 腹 孔,主要用于肋拱桥。其特点是桥面板横置，拱顶上只有一个板厚（含垫墙）及桥面铺装厚，建筑高度很小，适合于建筑高度受限制的拱桥。,空 腹 式 拱 桥：梁 式 拱 式 建 筑,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,108,框 架 式 腹 孔,框架腹孔在横桥向根据需要需设置多片，每片通过系梁形成整体。,空 腹 式 拱 桥：梁 式 拱 式 建 筑,第二章 拱桥的构造及

37、设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,109,2）腹孔墩,腹孔墩可分为横墙式或排架式两种。（1）横墙式 这种腹孔墩采用横墙式墩身，一般用圬工材料砌筑或现浇混凝土形成，施工简便。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,110,横墙式 腹孔墩，自重较大，但节省钢材，多用于砖、石拱桥中,底梁能使横墙传下来的压力较均匀地分布到主拱圈全宽上,底梁常采用素混凝土结构,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,111,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,（2）排架式 排架式腹孔墩是由立柱和盖梁组成的钢筋混凝土排架结构。,112,排架式腹孔墩是由立柱和

38、盖梁组成的钢筋混凝土排架结构。为了使立柱传递给主拱圈的压力不致于过分集中，通常在立柱下面设置底梁。立柱和盖梁常采用矩形截面,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,113,一端固结杆水平 抗推刚度,为了使拱上结构不参与主拱受力，可以将腹孔墩的上下端设铰，使它成为仅受轴向压力的受力构件，以改善拱上建筑腹孔墩的受力情况。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,114,1.拱上填料、桥面及人行道,拱上填料图式,当拱上填料厚度（包括桥面铺装厚度）等于或大于50cm时，设计计算中不计汽车荷载的冲击力。,若是直接在拱顶截面上缘以上铺筑混凝土桥面，此时应计入汽车荷载的冲

39、击力,三、其他细部构造,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,115,2.伸 缩 缝 与 变 形 缝,拱上建筑与主拱圈的共同作用,温度下降时的变形,提高主拱圈的承载能力,约束主拱圈的变形，产生附加内力,半跨加载时的变形,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,116,构造上采取必要的措施,伸 缩 缝 与 变 形 缝,伸缩缝,2.伸 缩 缝 与 变 形 缝,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,117,3.排 水 与 防 水 层,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,118,3.排 水 与 防 水 层,对跨线桥、城市桥

40、或其它特殊桥梁，需设置全封闭式排水系统,防水层在全桥范围内不宜断开，在通过伸缩缝或变形缝处应妥善处理，使其既能防水又可以适应变形。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,119,4.拱 桥 中 铰 的 设 置,两铰拱,三铰拱,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,（1）按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈；,（2）按构造要求需要采用两铰拱或三铰拱的腹拱圈；,构造要求：两铰或三铰腹拱,120,4.拱 桥 中 铰 的 设 置,矮 小 腹 孔 墩 设 铰,腹拱,施工过程中设临时铰,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,（3）需设置铰的矮小腹孔墩，即

41、将铰设置在墩上端与顶梁和下端与底梁的连接处；,（4）在施工过程中，为消除或减小主拱圈的部分附加内力，以及对主拱圈内力作适当调整时，需要在拱脚处设置临时铰。,121,拱 桥 中 铰 的 设 置:常用拱铰型式,1.弧形铰,2.铅垫铰,3.平 铰,4.不完全铰,5.钢 铰,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,122,拱 桥 中 铰 的 设 置:不 完 全 铰,多用在小跨径或轻型的拱圈以及空腹式拱桥的腹孔墩柱上，其构造是将拱截面突然减小（一般为全截面的1/32/5），以保证该截面的转动功能。在施工时拱圈不断开，使用时又能起铰的作用。由于截面突然变小而使其应力很大，容易开裂，故必须

42、配以斜钢筋。部分桥梁在运营过程中封铰全断面承受恒活载。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,123,拱 桥 中 铰 的 设 置:钢 铰,理想铰,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,124,四、拱 桥 的 设 计,1.拱桥的总体布置拱桥总体布置应包括：拟定结构体系及结构型式；拟定桥梁的长度、跨径、孔数、拱的主要几何尺寸、桥梁的高度、墩台及其基础型式和埋置深度、桥上及桥头引道的纵坡等。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,125,(1)确定桥梁的长度及分孔,桥台之间的总长度,泄洪总跨径,桥 台 位 置,通航、地形、地质,结构体系、结

43、构形式、施工条件,单孔,多孔,通航孔跨径,通 航 标 高,通 航 等 级,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,126,(2)确定桥梁的设计标高和矢跨比,桥面标高：两岸线路的纵断面设计所控制。桥下净空控制桥面最小高度，并且还需满足宣泄设计洪水流量或不同航道等级所规定的桥下净空界限的要求。,拱顶底面标高起拱线标高：矢跨比基础底面标高：冲刷深度，地基承载能力,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,127,2.不等跨连续拱桥的处理方法,不等跨拱桥，由于相邻孔的恒载推力不相等，使桥墩和基础增加了恒载的不平衡推力。在采用柔性墩的多孔连续拱桥中，还需考虑恒载不平衡推

44、力产生的连拱作用，使计算和构造复杂。为了减小这个不平衡推力，改善桥墩、基础的受力状况，节省材料和造价，可采用以下措施。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,128,（1）采 用 不 同 的 矢 跨 比,利用矢跨比与推力大小成反比的关系，在相邻两孔中，大跨径用较陡的拱（矢跨比较大），小跨径用较坦的拱（矢跨比较小），使两相邻孔在恒载作用下的不平衡推力尽量减小。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,129,（2）不 同 拱 脚 标 高,基底弯距平衡,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,130,不 同 拱 脚 标 高,第二章 拱桥的构造

45、及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,131,（3）调 整 拱 上 建 筑 的 恒 载 重 量,湘潭湘江桥,钢筋混凝土工字型拱肋(5条)空 腹 式,片石混凝土板拱实 腹 式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,132,（4）不 同 类 型 的 拱 跨 结 构,中承式钢管混凝土拱,中承式钢管混凝土拱,钢筋混凝土拱肋,高明桥，广东省高明县,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,133,湘潭湘江桥,钢筋混凝土工字型拱肋(5条),片石混凝土板拱,拱肋 宽X高 180cm X 160cm,不 同 类 型 的 拱 跨 结 构,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上

46、承式拱桥的构造与设计,134,混凝土纵横梁,纵横梁：钢结构,V 腿三角块 端平衡,不 同 类 型 的 拱 跨 结 构,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,135,拱轴线应满足以下要求：即要求尽量减小拱圈截面的弯矩，使主拱圈在计入弹性压缩、温升温降、混凝土收缩徐变等影响后，各主要截面的应力较为均匀，且最大限度减小截面拉应力，最好是不出现拉应力；,径 向 荷 载,实腹式拱的恒载集度,竖向均布荷载,悬链线拱,圆弧拱,抛物线拱,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,3.拱轴线的选择和拱上建筑的布置,136,2.对于无支架施工的拱桥，尚应满足各施工阶段的要求，并

47、尽可能少用或不用临时性施工措施，以便于施工。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,137,第二节 中、下承式钢筋混凝土拱桥的设计与构造,一、概述中承式拱桥的行车道位于拱肋的中部，桥面系（行车道、人行道、栏杆等）一部分用吊杆悬挂在拱肋下，一部分用刚架立柱支承在拱肋上。,第二章第二节 中、下承式RC拱桥的设计与构造,中承式拱桥总体布置,138,中承式拱桥总体布置,第二章第二节 中、下承式RC拱桥的设计与构造,139,横 梁,主 拱 圈(拱肋),刚架立柱,流溪桥，广东 从化,中 承 式 拱 桥,第二章第二节 中、下承式RC拱桥的设计与构造,140,原因：大桥吊杆的防护措施失效,

48、中 承 式 拱 桥,第二章第二节 中、下承式RC拱桥的设计与构造,141,中 承 式 拱 桥,第二章第二节 中、下承式RC拱桥的设计与构造,142,下承式拱桥的桥跨结构由拱肋、悬吊结构和横向联结系三部分组成，如图所示。由于车辆在两片拱肋之间行驶，所以，需要用吊杆将纵、横梁系统悬挂在拱肋下，在纵、横梁系统上支承车道板，组成桥面系（行车道，人行道，栏杆等）。桥面系和这些传力构件统称为悬吊结构。,第二章第二节 中、下承式RC拱桥的设计与构造,下承式拱桥总体布置,143,下 承 式 拱 桥,144,中 下 承 式 拱 桥 特 点,保持了上承式拱桥的基本力学特性。拱圈混凝土材料抗压。更易满足净空要求更易

49、平衡水平推力降低桥面高度美观,第二章第二节 中、下承式RC拱桥的设计与构造,145,二、中、下承式拱桥的基本组成和构造,1.拱肋中、下承式拱桥的主要承重构件是两个分离式的拱肋，组成拱肋的材料可以是钢筋混凝土、钢管混凝土、劲性骨架混凝土或纯钢材，两片拱肋一般在两个相互平行的平面内。有时也可使两拱肋平面内倾，使之在水平面上的投影呈“X”型（即提篮式拱）以提高拱肋的横向稳定性和承载力。,第二章第二节 中、下承式RC拱桥的设计与构造,图3-2-42 提篮拱示意图,146,提 篮 式 拱,提篮拱（又称x型肋拱）显然能提高拱的横向稳定性,菜园坝长江大桥,但提篮拱随着倾角的增加，会使下部结构工程数量也相应增

50、加,拱肋的倾斜也会给施工带来困难,降低拱肋的面内极限承载力,X 型肋拱的内倾角也不是越大越好，一般以10度附近为佳,第二章第二节 中、下承式RC拱桥的设计与构造,147,拱 肋,主跨130米中承式钢箱提篮式拱桥,小湾大桥,普通中承式拱桥,两拱肋平面内倾，使之在水平面上的投影呈“X”型（即提篮式拱）以提高拱肋的横向稳定性和承载力。,提篮式拱,第二章第二节 中、下承式RC拱桥的设计与构造,148,拱 肋,拱顶肋高,h：拱顶肋高L0：净跨径 100m：取为0.61.0m,拱顶肋高,h：拱顶肋高L0：100m 净跨径 300m:取为0.61.0：取为2.02.5m,肋拱矢跨比的取值在1/41/7之间。