1、第三篇 圬工和鋼筋混凝土拱橋,第一章 拱 橋 概 述,第一節(jié) 拱橋的主要特點(diǎn),拱橋是我國公路上使用較廣泛的一種橋型。拱式結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，兩端將產(chǎn)生水平推力。正是這個(gè)水平推力，使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，從而大大減小了拱圈的截面彎矩，使之成為偏心受壓構(gòu)件，截面上的應(yīng)力分布與受彎梁的應(yīng)力相比，較為均勻。因此，可以充分利用主拱截面材料強(qiáng)度，使跨越能力增大。,1）跨越能力較大； 2）能充分就地取材，與混凝土梁式橋相比，可以節(jié)省大量的鋼材和水泥； 3）耐久性能好，維修、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少； 4）外型美觀； 5）構(gòu)造較簡單。,拱橋的優(yōu)點(diǎn),拱橋的缺點(diǎn),1）自重較大，相應(yīng)的水平推力也較大，增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量，當(dāng)采用

2、無鉸拱時(shí)，對地基條件要求高； 2）由于拱橋水平推力較大，在連續(xù)多孔的大、中橋梁中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全，需要采用較復(fù)雜的措施，例如設(shè)置單向推力墩，也會(huì)增加造價(jià)； 3）與梁式橋相比，上承式拱橋的建筑高度較高，當(dāng)用于城市立交及平原地區(qū)時(shí)，因橋面標(biāo)高提高，使兩岸接線長度增長，或者使橋面縱坡增大，既增加了造價(jià)又對行車不利。,第二節(jié) 拱橋的組成及主要類型,一、拱橋的主要組成,主拱圈主要承重構(gòu)件 拱上建筑,上部結(jié)構(gòu),下部結(jié)構(gòu),橋墩 橋臺 基礎(chǔ),拱橋的組成,北京宛平盧溝橋在北京廣安門外30里，跨永定河。橋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）。橋全長212.2m

3、,共11孔，凈跨不等，自11.4m至13.45，橋?qū)?.3m。墩寬自6.5m至7.9m。拱券接近半圓形。,每孔拱跨兩個(gè)起拱線之間的水平距離,l0 - 凈跨徑 l - 計(jì)算跨徑 f0 - 凈矢高 f - 計(jì)算矢高 f / l - 矢跨比,相鄰兩拱腳截面形心點(diǎn)之間的水平距離。因?yàn)楣叭Γɑ蚬袄撸└鹘孛嫘涡狞c(diǎn)的連線稱為拱軸線，故也就是拱軸線兩端點(diǎn)之間的水平距離,拱頂截面下緣至起拱線連線的垂直距離,拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離,f / l, f0 / l0,拱圈（或拱肋）的凈矢高與凈跨徑之比，或計(jì)算矢高與計(jì)算跨徑之比,幾個(gè)主要技術(shù)名稱,凈跨徑（ ）每孔拱跨兩個(gè)起拱線之間的水平距離。

4、計(jì)算跨徑（ ）相鄰兩拱腳截面形心點(diǎn)之間的水平距離。因?yàn)楣叭Γɑ蚬袄撸└鹘孛嫘涡狞c(diǎn)的連線稱為拱軸線，故也就是拱軸線兩端點(diǎn)之間的水平距離。 凈矢高（ ）拱頂截面下緣至起拱線連線的垂直距離。 計(jì)算矢高（ ）拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離。 矢跨比（ 或 ）拱圈（或拱肋）的凈矢高與凈跨徑之比，或計(jì)算矢高與計(jì)算跨徑之比，即 或 。,主拱拱軸線形,圓弧拱橋，拋物線拱橋，懸鏈線橋，折線拱，異形拱,橋面位置,上承式拱橋，中承式拱橋，下承式拱橋,結(jié)構(gòu)受力,簡單體系拱橋：三鉸拱，兩鉸拱，無鉸拱 組合體系拱橋：無推力拱橋，有推力拱橋 拱片橋,主拱截面形式,板拱橋，肋拱橋，雙曲拱橋，箱形拱橋，鋼管混

5、凝土拱橋,拱 橋,成昆線一線天橋石拱橋,巫山龍門橋，中國第一座采用無平衡重轉(zhuǎn)體法施工的拱橋,鋼筋混凝土箱形拱,圬工拱橋,鋼拱橋：全焊結(jié)構(gòu),實(shí)腹式拱橋,空腹式拱橋,湖南省：黃虎港橋,等截面 圓弧 空腹石拱橋,烏巢河橋,m=1.543懸鏈線空腹石拱橋,KRK-I 橋 鐵托橋,三次拋物線 鋼筋混凝土箱形拱橋,異形拱橋,折線拱橋,簡單體系拱橋 和 組合體系拱橋,可做成上承式，中承式，下承式 均為有推力拱。,拱式組合體系橋?qū)⒘汉凸皟煞N基本結(jié)構(gòu)組合起來，共同承受橋面荷載和水平推力，充分發(fā)揮梁受彎、拱受壓的結(jié)構(gòu)特性及其組合作用，達(dá)到節(jié)省材料的目的。 拱式組合體系橋一般可劃分為有推力的和無推力的兩種類型。,按

6、照主拱的靜力體系，簡單體系拱橋又可以分成： 三鉸拱， 兩鉸拱，無鉸拱,1.按照結(jié)構(gòu)受力圖式分類,簡 單 體 系 拱 橋,三鉸拱：靜定結(jié)構(gòu)，在地基差的地區(qū)小橋可采用。但構(gòu)造復(fù)雜，施工困難，整體剛度小，主拱圈一般不采用。 兩鉸拱：一次超靜定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體剛度較相應(yīng)三鉸拱大。由基礎(chǔ)位移、溫變、混凝土收縮徐變引起的附加內(nèi)力比無鉸拱的影響要小，可在地基條件較差時(shí)或坦拱中采用。（施工體系轉(zhuǎn)換過程中使用） 無鉸拱：三次超靜定結(jié)構(gòu)。拱的內(nèi)力分布較均勻，材料用量較三鉸拱??；構(gòu)造簡單，施工方便，整體剛度大，實(shí)際中使用廣泛。但超靜定次數(shù)高，會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力，一般希望修建在地基良好處。跨徑增大，附加內(nèi)力影響變小，故鋼筋

7、混凝土無鉸拱仍是大跨徑橋梁的主要型式之一。,組 合 體 系 拱 橋,拱式組合體系橋一般由拱肋、系桿、吊桿（或立柱）、行車道梁（板）及橋面系等組成。,拱 肋,風(fēng) 撐,系桿,吊桿,行車道板， 橋面系,拱式組合體系橋?qū)⒘汉凸皟煞N基本結(jié)構(gòu)組合起來，共同承受橋面荷載和水平推力，充分發(fā)揮梁受彎、拱受壓的結(jié)構(gòu)特性及其組合作用，達(dá)到節(jié)省材料的目的。拱式組合體系橋一般可劃分為無推力的和有推力的兩種類型。,(1）無推力的組合體系拱 無推力拱式組合體系橋（也稱系桿拱橋）是外部靜定結(jié)構(gòu)，兼有拱橋的較大跨越能力和簡支梁橋?qū)Φ鼗m應(yīng)能力強(qiáng)的兩大特點(diǎn)。拱的推力由系桿承受，系桿的含義就是一個(gè)將兩拱腳相互聯(lián)系在一起的水平構(gòu)件，

8、因而墩臺不承受水平推力。 據(jù)拱肋和系桿（梁）相對剛度的大小及吊桿的布置型式可以分為：具有豎直吊桿的柔性系桿剛性拱稱系桿拱（圖3-1-4a)；具有豎直吊桿的剛性系桿柔性拱稱藍(lán)格爾拱（圖3-1-4b)；具有豎直吊桿的剛性系桿剛性拱稱洛澤拱（圖3-1-4c）。以上三種拱，當(dāng)用斜吊桿來代替豎直吊桿時(shí)，稱為尼爾森拱（圖3-1-4d、e、f)。,組 合 體 系 拱 橋：無推力拱,圖3-1-4 組合體系拱,組 合 體 系 拱 橋：無推力拱,柔性系桿剛性拱,剛性系桿柔性拱 （藍(lán)格爾拱）,剛性系桿剛性拱 （洛澤拱）,蕪湖元澤橋,剛拱剛梁體系，拱肋和縱向主梁均采用箱形截面,云陽橋, 江蘇省,新城黃河橋 蘭州市,斜

9、 吊 桿,尼爾森拱,新木津川大橋， 日本 大阪,(2）有推力的組合體系拱,此種組合體系拱沒有系桿，由單獨(dú)的梁和拱共同受力，拱的推力仍由墩臺承受。圖3-1-5g）是剛性梁柔性拱（倒藍(lán)格爾拱）；圖3-1-4h）是剛性梁剛性拱（倒洛澤拱）。,組 合 體 系 拱 橋：有推力拱,剛性梁柔性拱 （倒藍(lán)格爾拱）,剛性梁剛性拱 （倒洛澤拱）,(3）拱片橋,圖3-1-5 拱片橋,上邊緣與橋面縱向平行，下邊緣是拱形的有推力結(jié)構(gòu)，稱為拱片，如圖3-1-5所示。在拱片中，行車道系與拱肋剛性聯(lián)成一整體，共同承受荷載。拱片的立面一般被挖空做成桁架的形式。根據(jù)橋梁寬度的不同，拱片橋可由兩片以上的拱片組成，并用橫向聯(lián)結(jié)系將各

10、拱片聯(lián)成整體，行車道板支承在拱片上。,拱 片 橋,2.按主拱圈截面形式分類,板 拱,雙 曲 拱,箱 形 拱,鋼管混凝土拱,混凝土肋拱,勁性骨架混凝土拱,主 拱 圈 截 面 形 式,(1)板 拱 橋,板拱又可分為石板拱、混凝土板拱 和 鋼筋混凝土板拱等,主拱圈采用矩形實(shí)體截面的拱橋稱為板拱橋,構(gòu)造簡單、施工方便，使用廣泛。自重較大，不經(jīng)濟(jì)，通常在地基較好的中小跨徑圬工拱橋中采用,(2)混 凝 土 肋 拱,它是將板拱劃分成兩條或多條分離的、高度較大的拱肋，肋與肋間用橫系梁相聯(lián)。這樣就可以用較小的截面面積獲得較大的截面抵抗矩，從而節(jié)省材料，減輕拱橋的自重，因此多用于大、中跨徑的拱橋,(3)雙 曲 拱

11、,主拱圈橫截面由一個(gè)或數(shù)個(gè)橫向小拱單元組成，由于主拱圈的縱向及橫向均呈曲線形，故稱之為雙曲拱橋.,衛(wèi)東橋, 無錫,缺點(diǎn): 施工工序多、組合截面整體性較差和易開裂等.,湘江一橋（橘子州橋） 國內(nèi)最長雙曲拱橋,(4)箱 形 拱,閉口箱形截面，截面抗扭剛度大，橫向整體性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，特別適用于無支架施工，目前采用最多的截面形式,(5)鋼 管 混 凝 土 拱,重慶巫山長江大橋,鋼管混凝土屬于鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中的一種。它借助內(nèi)填混凝土增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性，同時(shí)又利用鋼管對核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使其具有更高的抗壓強(qiáng)度和抗變形能力。,鋼管混凝土拱橋具有以下優(yōu)點(diǎn)：,承載能力

12、大，正常使用狀態(tài)是以應(yīng)力控制設(shè)計(jì)，外表不存在混凝土裂縫問題.,鋼管混凝土拱橋具以下優(yōu)點(diǎn)：,施工時(shí)適應(yīng)能力大,重慶巫山長江大橋,無支架纜索吊裝,轉(zhuǎn) 體 施 工,懸 臂 施 工,鋼管混凝土拱橋具以下優(yōu)點(diǎn),施工時(shí)適應(yīng)能力大,無支架纜索吊裝,轉(zhuǎn) 體 施 工,懸 臂 施 工,北盤江鐵路橋,鋼管混凝土拱橋具以下優(yōu)點(diǎn),施工時(shí)適應(yīng)能力大,無支架纜索吊裝,轉(zhuǎn) 體 施 工,懸 臂 施 工,北盤江鐵路橋,鋼管混凝土拱橋具以下優(yōu)點(diǎn),施工時(shí)適應(yīng)能力大,無支架纜索吊裝,轉(zhuǎn) 體 施 工,懸 臂 施 工,天子山大橋,(6)勁 性 骨 架 混 凝 土 拱 橋,勁性骨架拱橋與普通鋼筋混凝土拱橋的區(qū)別在于前者以鋼骨拱桁架作為受力筋

13、，它可以是型鋼，也可以是鋼管，采用鋼管作勁性骨架的混凝土拱又可稱為內(nèi)填外包型鋼管混凝土拱。它主要用在大跨度拱橋中，同時(shí)也解決了大跨度拱橋施工的“自架設(shè)問題”，即首先架設(shè)自重輕、剛度、強(qiáng)度均較大的鋼管骨架，然后在空鋼管內(nèi)壓注混凝土形成鋼管混凝土，使骨架進(jìn)一步硬化，再在鋼管混凝土骨架上外掛模板澆注外包混凝土，形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，鋼管和隨后形成的鋼管混凝土主要是作為施工的勁性骨架來考慮的。成橋后，它也可以參與受力.,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1 主拱圈的構(gòu)造,2.1.1 板拱（石） 材料: 天然石材（30號） ，砂漿Mu5.07.5 號 形式：等截面圓弧拱、等截面或變截面懸鏈線拱。

14、 細(xì)部構(gòu)造 ：編號和砌筑方法,拱圈寬度：拱圈寬帶取決于行車的橋面凈寬與兩側(cè)人行道的寬度。 對于石拱橋，欄桿一般均設(shè)工在帽石的懸出部分，故拱圈寬度 即等于橋面凈寬和兩側(cè)人行道的凈寬之和,拱圈寬度一般不宜小于1/20跨徑,h=k(10)-3求得，式中:h為拱圈厚度，10為拱圈凈跨徑， 為系數(shù)(一般為4.5-6.0，取值隨失跨比的減小而增大)， k為荷載系數(shù)(一般為1.0-1.2)。,中小跨徑拱圈厚度,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1 主拱圈的構(gòu)造,2.1.1 板拱石拱橋構(gòu)造,五角石,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1 主拱圈的構(gòu)造,2.1.1 板拱石拱橋構(gòu)造,對鋼筋混凝土拱 拱頂厚度,拱腳厚度,其中

15、,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1 主拱圈的構(gòu)造,2.1.2 肋拱 肋拱橋的組成: 拱肋布置： 拱肋形式：,拱肋,立柱,縱梁,橋面板,橫梁,縱梁,橫系梁,拱肋,立柱,雙肋拱橋立面布置圖,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1 主拱圈的構(gòu)造,2.1.2 肋拱 拱肋形式： 矩形截面： 肋高 h = (1/401/60)l ；肋寬 b=(0.52.0)h 工字形截面：肋高 h = (1/251/35)l ；肋寬 b=(0.40.5)h 腹板厚 b=3050 cm 鋼管混凝土肋拱：肋高 h = (1/451/65)l 箱形截面： 肋高 h = (1/401/55)l,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1 主拱圈

16、的構(gòu)造,2.1.3 箱形拱 特點(diǎn)： 截面抗彎、抗扭剛度大，拱圈整體性好； 單條箱肋穩(wěn)定性好，能單箱肋成拱， 便于無支架施工； 箱形截面能適應(yīng)主拱圈各截面抵抗正負(fù)彎矩的需要； 自重相對較輕； 制作要求較高，吊裝設(shè)備較多， 主要適用于大跨徑拱橋。,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1 主拱圈的構(gòu)造,2.1.3 箱形拱 箱形拱的組成方式： 由多條U形肋組成多室箱形截面； 由多條工字形肋組成多室箱形截面； 由多條閉合單箱肋肋組成多室箱形截面； 單箱多室截面。,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1 主拱圈的構(gòu)造,2.1.3 箱形拱 箱形拱的高度和寬度 高 h = (1/551/75)l 或h = l 0 /10

17、0+(0.60.8)m 寬 b=(0.51.0)x橋?qū)?第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1 主拱圈的構(gòu)造,2.1.4 雙曲拱橋 雙曲拱橋的組成,拱板,拱波,橫向聯(lián)系,拱肋,雙曲拱橋主拱圈橫斷面,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1 主拱圈的構(gòu)造,2.1.4 雙曲拱橋 主拱圈截面型式,雙曲拱橋主拱圈截面型式,雙曲拱橋的主要特點(diǎn)是將主拱圈以“化整為零”的方法按先后順序進(jìn)行施工，再以“集零為整”的組合式整體結(jié)構(gòu)承重。 滿足施工及運(yùn)營過程中的強(qiáng)度、剛度 、縱橫向穩(wěn)定性。,衛(wèi)東橋, 無錫,湘江一橋 （橘子州橋） 國內(nèi)最長雙曲 拱橋,2.1 主拱圈的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1.5. 桁架拱橋 特點(diǎn)

18、整體工作，拱上結(jié)構(gòu)與主拱圈構(gòu)成桁架，共同受力； 材料省身，重量輕，對軟土地基有較好的適用性。,桁架拱片是主要承重結(jié)構(gòu)，由上、下弦桿、腹桿和實(shí)腹段組成,上 弦 桿,下 弦 桿,腹 桿,腹 桿,實(shí)腹段,桁架拱橋: 結(jié)構(gòu)形式,2.1 主拱圈的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1.5. 桁架拱橋 主要構(gòu)造 上部結(jié)構(gòu)由桁架拱片、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面三部分組成,橫系梁,橫隔板,桁架部分,實(shí)腹段（0.30.4)L0,剪刀撐,拉桿,跨桁架拱片立面布置,5m,=(610)L0m,2.1 主拱圈的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1.5. 桁架拱橋 主要構(gòu)造,D=2m H=(1/301/50)L0,橫隔板,混凝土

19、填平層,預(yù)制微彎板,剪刀撐,拉桿,II-II剖面,I-I剖面,橫系梁,2.1 主拱圈的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1.5. 桁架拱橋 主要構(gòu)造,桁架拱的主要形式,豎桿式,三角形,斜壓桿,斜拉桿,2.1 主拱圈的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1.5. 桁架拱橋?qū)嵗?上葉橋，浙江省三門縣,斜拉桿式 桁架拱片,橫向聯(lián)系,橋面系,2.1 主拱圈的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1.6. 剛架拱橋 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡潔，整體性好，經(jīng)濟(jì)美觀,實(shí)腹段（0.40.5)L0,剛架拱橋?qū)儆谟型屏Φ母叽纬o定結(jié)構(gòu)， 具有構(gòu)件少、質(zhì)量輕、整體性好、剛度大、 施工簡便、造價(jià)低、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)， 可在軟土地基

20、上修建，被用于跨徑為25m70m的橋梁。,剛 架 拱 橋,剛架拱片,橫 向 聯(lián) 系,橋 面 系,剛 架 拱 橋,主 拱 腿,次 拱 腿,主 梁,次 梁,剛 架 拱 橋,2.1 主拱圈的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.1.6. 剛架拱橋 跨線橋?qū)嵗?第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.2 拱上建筑的構(gòu)造,分為實(shí)腹式和空腹式兩類 2.2.1 實(shí)腹式拱上建筑構(gòu)造 組成：拱腹填料、側(cè)墻、護(hù)拱、變形縫、防水層、泄水管及橋面系等,半立面圖,護(hù)拱,防水層,泄水管,拱腹填料,路面,半縱斷面圖,2.2 拱上建筑的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.2.2 空腹式拱上建筑構(gòu)造 空腹式拱除了具有實(shí)腹式拱上建筑相同的構(gòu)

21、造外，還具有腹孔和腹孔敦。 腹孔 腹孔構(gòu)造,拱式拱上建筑,梁式拱上建筑,2.2 拱上建筑的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.2.2 空腹式拱上建筑構(gòu)造 A. 拱式拱上建筑 腹孔的布置 主拱圈受力的要求：避免荷載過分集中于腹孔墩 拱橋外形美觀的要求：,2.2 拱上建筑的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.2.2 空腹式拱上建筑構(gòu)造 A. 拱式拱上建筑 腹孔的形式： 圓弧線板式結(jié)構(gòu)： 矢跨比 r=1/21/5 微彎板或扁殼結(jié)構(gòu)：矢跨比 r=1/101/12 腹拱截面： 石板拱 30cm 混凝土 15cm 微彎板 14cm（預(yù)制6cm+現(xiàn)澆8cm）,2.2 拱上建筑的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì)

22、,2.2.2 空腹式拱上建筑構(gòu)造 A. 拱式拱上建筑 腹孔的變形縫,2.2 拱上建筑的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.2.3 空腹式拱上建筑構(gòu)造 B. 梁式拱上建筑,2.2 拱上建筑的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.2.3 空腹式拱上建筑構(gòu)造 B. 梁式拱上建筑,縱梁,墊墻,橫鋪橋道板,蓋梁,立柱,主拱,縱梁,橋道板,剛架梁,橫系梁,拱形板,立柱,梁式拱上建筑,2.2 拱上建筑的構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.2.2 空腹式拱上建筑構(gòu)造 腹孔墩 橫墻（立墻）式和立柱式,立柱式,橫墻（立墻）式,2.3 拱橋的其它細(xì)部構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),拱上填料、橋面及人行道 伸縮縫與變形

23、縫 排水與防水層 拱橋中鉸的設(shè)置,伸縮縫與變形縫的區(qū)別,2.3 拱橋的其它細(xì)部構(gòu)造,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),拱橋中鉸的設(shè)置 按兩鉸拱或三鉸拱設(shè)計(jì)的主拱圈 腹拱圈因構(gòu)造需要而設(shè)置 腹空墩上下因構(gòu)造需要而設(shè)置 施工中為消除部分附加內(nèi)力而設(shè)置的臨時(shí)鉸 鉸的種類 弧形鉸 鉛墊鉸 平鉸 不完全鉸 鋼鉸,拱 橋 中 鉸 的 設(shè) 置,兩鉸拱,三鉸拱,構(gòu)造要求：兩鉸或三鉸腹拱,矮 小 腹 孔 墩 設(shè) 鉸,腹拱,施工過程中設(shè)臨時(shí)鉸,拱 橋 中 鉸 的 設(shè) 置: 常用拱鉸型式,1. 弧形鉸,2. 鉛墊鉸,3. 平 鉸,4. 不完全鉸,5. 鋼 鉸,拱 橋 中 鉸 的 設(shè) 置: 鋼 鉸,理想鉸,2.4 拱橋的設(shè)計(jì)

24、,第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.4.1.拱橋的總體體布置,拱橋總體布置應(yīng)包括： 1）擬定結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)型式； 2）擬定橋梁長度、跨徑、孔數(shù)、拱主要幾何尺寸、橋梁高度； 3）擬定墩臺及其基礎(chǔ)型式和埋置深度； 4）擬定橋上及橋頭引道的縱坡等。,(1)確定橋梁的長度及分孔,橋臺之間的總長度,泄洪總跨徑,橋 臺 位 置,通航、地形、地質(zhì),結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)形式、施工條件,單孔 ,多孔,通航孔跨徑,通 航 標(biāo) 高,通 航 等 級,(2)確定橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)高和矢跨比,拱橋的標(biāo)高主要有四個(gè)：橋面標(biāo)高、拱頂?shù)酌鏄?biāo)高、起拱線標(biāo)高、基礎(chǔ)底面標(biāo)高,2）橋下凈空控制橋面最小高度。要保證橋下凈空能滿足宣泄洪水或通航 的要求；

25、對于無鉸拱，可將拱腳置于設(shè)計(jì)水位以下，但通常淹沒深度不得 超過矢高2/3。,橋面標(biāo)高,1）由兩岸線路的縱斷面設(shè)計(jì)來控制；,當(dāng)橋面標(biāo)高確定后，由橋面標(biāo)高減去拱頂填料厚度，就可得到拱頂上緣的 標(biāo)高，減去主拱圈的厚度，可以推出拱頂?shù)酌鏄?biāo)高。 為了保證漂流物能正常通過，在任何情況下，拱頂?shù)酌鎽?yīng)高處計(jì)算水位 （設(shè)計(jì)洪水位計(jì)入雍水、浪高等）1.0m。,拱頂?shù)酌鏄?biāo)高,為了減小墩臺基礎(chǔ)底面的彎矩，節(jié)省墩臺的圬工數(shù)量，一般宜選擇低拱 腳的設(shè)計(jì)方案。 1）對于有鉸拱橋，拱腳需要高出計(jì)算水位以上0.25m； 2）為了防止冰害，有鉸或無鉸拱的拱腳均應(yīng)高出最高流冰面0.25m； 3）當(dāng)洪水帶有大量漂流物，若拱上建筑采用

26、立柱時(shí)，應(yīng)當(dāng)將起拱線標(biāo)高提高， 使主拱圈不要淹沒過多，以防漂浮物對立柱的撞擊或掛留。,起拱線標(biāo)高,主要根據(jù)沖刷深度、地基承載能力等因素確定。,基礎(chǔ)底面標(biāo)高,2.4 拱橋的設(shè)計(jì),第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.4.1.拱橋的總體體布置,橋面標(biāo)高,線路縱斷面、通航要求,拱頂填料及拱圈結(jié)構(gòu)高度,拱頂?shù)酌鏄?biāo)高,通航、泄洪等要求及經(jīng)濟(jì)性,起拱線標(biāo)高,設(shè)計(jì)標(biāo)高確定步驟：,2.4 拱橋的設(shè)計(jì),第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.4.1.拱橋的總體體布置 矢跨比的確定： 在拱橋設(shè)計(jì)中是個(gè)重要的參數(shù)，用于表征拱的坦陡程度，它不但影響主拱圈內(nèi)力的大小，還影響拱橋的構(gòu)造形式、橋梁美觀和施工方法的選擇。,一般將矢跨比大于或等

27、于1/5的拱稱為陡拱 矢跨比小于1/5的拱稱為坦拱,恒載的水平推力Hg與垂直反力Vg之比值，隨矢跨比的減小而增大。 推力大，拱圈內(nèi)軸向力也大，對拱圈受力有利，對墩臺基礎(chǔ)不利。 無鉸拱：拱圈內(nèi)的附加內(nèi)力，拱愈坦(即矢跨比越小)，附加內(nèi)力越大。 矢跨比過大，拱腳區(qū)段過陡，施工困難，不美觀。 不同類型拱橋的常用矢跨比 磚、石、混凝土板拱橋及雙曲拱橋：1/61/4，不宜小于1/8 箱形拱橋：1/81/6 鋼筋混凝土桁架拱、剛架拱橋：1/101/6，不宜小于1/12,拱橋的矢跨比,矢跨比與環(huán)境協(xié)調(diào),2.4 拱橋的設(shè)計(jì),2.4.2. 不等跨連續(xù)拱的處理方法,為減小恒載下由于不等跨產(chǎn)生的不平衡推力，可以：

28、1）采用不同的矢跨比：在相鄰兩孔中，大跨徑用較陡的拱（矢跨比較大），小跨徑用較坦的拱（矢跨比較?。?2）采用不同的拱腳標(biāo)高：大跨徑孔的矢跨比大，拱腳降低，減小了拱腳水平推力對基底的力臂。大、小跨的恒載水平推力對基底的彎矩得到平衡。但拱腳不在同一水平，使橋梁外形欠美觀，構(gòu)造也復(fù)雜。 3）調(diào)整拱上建筑的恒載重量（采用不同類型的拱跨結(jié)構(gòu)）：如要滿足美觀要求等，可用調(diào)整拱上建筑的重量來減小相鄰孔間的不平衡推力。于是大跨徑可用輕質(zhì)的拱上填料或空腹式拱上建筑，小跨徑用重質(zhì)的拱上填料或?qū)嵏故焦吧辖ㄖ?，以改變恒載重量來調(diào)整拱橋的恒載水平推力。 三種措施中，從橋梁外觀考慮，以第三種為好，在設(shè)計(jì)中，可將幾種措施同

29、時(shí)采用。如仍不能達(dá)到完全平衡推力的目的，則需設(shè)計(jì)成體型不對稱的或加大橋墩和基礎(chǔ)尺寸來解決。,2.4 拱橋的設(shè)計(jì),第二章 拱橋的構(gòu)造及設(shè)計(jì),2.4.2. 不等跨連續(xù)拱的處理方法,采用不同的拱腳標(biāo)高處理的實(shí)例,基底彎距平衡,調(diào) 整 拱 上 建 筑 的 恒 載 重 量,湘潭湘江橋,鋼筋混凝土工字型拱肋 ( 5條) 空 腹 式,片石混凝土板拱 實(shí) 腹 式,不 同 類 型 的 拱 跨 結(jié) 構(gòu),中承式鋼管混凝土拱,中承式鋼管混凝土拱,鋼筋混凝土拱肋,高明橋，廣東省高明縣,湘潭湘江橋,鋼筋混凝土工字型拱肋 ( 5條),片石混凝土板拱,拱肋 寬X高 180cm X 160cm,不 同 類 型 的 拱 跨 結(jié) 構(gòu),混凝土縱橫梁,縱橫梁：鋼結(jié)構(gòu),V 腿三角塊 端平衡,不 同 類 型 的 拱 跨 結(jié) 構(gòu),拱軸線的形狀： 直接影響著拱圈的承載能力； 影響結(jié)構(gòu)耐久性、經(jīng)濟(jì)合理性和施工安全性等。 合理拱軸線： 與拱上各種荷載作用下的壓力線相吻合，這時(shí)拱圈截面 只受軸向壓力，而無彎矩作用，從而能充分利用圬工材料的 抗壓性能。一般說來，以結(jié)構(gòu)重力壓力線作為設(shè)計(jì)拱軸線