第3篇-第2章-拱桥的构造及设计

第三篇混凝土拱桥1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第二节中、下承式钢筋混凝土拱桥的设计与构造第三节拱式组合体系桥的设计与构造第二章拱桥的构造及设计第三篇混凝土拱桥2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，这类拱桥由主拱（圈）、拱上传力构件、桥面系组成，主拱（圈）是主要承重结构；另一类是整体型上承式拱桥，这类拱桥则是由主拱片（指由拱圈与拱上传载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第三篇混凝土拱桥3普通上承式拱桥和整体型上承式拱桥四川省涪陵：乌江大桥转体施工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第三篇混凝土拱桥4普通上承式拱桥整体型上承式拱桥江界河桥万县长江公路大桥桁式组合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第三篇混凝土拱桥5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。拱圈的厚度截面变化规律等截面（常用）变截面Lh)70/1~60/1(h跨度根据主拱圈截面形式可分为：板拱，肋拱，箱形拱，双曲拱1.普通型上承式拱桥板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第三篇混凝土拱桥6根据主拱圈截面形式可分为：板拱，肋拱，双曲拱，箱形拱立面图I－I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肋拱第三篇混凝土拱桥7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。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根据主拱圈截面形式可分为：板拱，肋拱，箱形拱，双曲拱肋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第三篇混凝土拱桥8根据主拱圈截面形式可分为：板拱，肋拱，双曲拱，箱形拱拱肋截面形式矩形：肋高h＝(1/40~1/60)L肋宽b=(0.5~2.0)h工字形：肋高h＝(1/25~1/35)L肋宽b=(0.4~0.5)h钢管混凝土：肋高h＝(1/45~1/65)L箱形肋拱：肋高h＝(1/50~1/70)L肋宽b=(1.0~2.0)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第三篇混凝土拱桥9横向联系箱形拱肋箱形拱肋第三篇混凝土拱桥10主拱圈截面由多室箱构成的拱称为箱形拱预制组合薄腹单室箱宜宾市马鸣溪金沙江大桥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第三篇混凝土拱桥11主要特点截面挖空率大(50%~60%)中性轴大致居中抗弯和抗扭刚度大，整体性好制作要求高，吊装设备多单条箱肋刚度较大，稳定性较好，能单箱肋成拱，便于无支架吊装中性轴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箱形拱第三篇混凝土拱桥12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第三篇混凝土拱桥13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)多条工形肋组成的多室箱形截面(b)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箱形拱第三篇混凝土拱桥14拱圈截面尺寸拟定拱圈高度1000Lhh：拱圈高度L0：净跨度：箱形拱为0.6～0.7m，箱肋拱为0.8～1.0m拱圈宽度一般取桥宽的1.0－0.6倍一般不小于跨径的1/20,满足横向稳定箱肋宽度与吊装能力有关，一般1.2m～1.7m顶底板及腹板顶底板厚度一般为15cm～22cm两外腹板一般为12cm～15cm内箱腹板一般为5cm～7cm为保证安全，应进行压溃及局部应力验算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箱形拱第三篇混凝土拱桥15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第三篇混凝土拱桥16主拱圈通常由拱肋、拱波、拱板和横向联系等几部分组成。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第三篇混凝土拱桥17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第三篇混凝土拱桥18第三篇混凝土拱桥192.整体型上承式拱桥桁架拱桥整体型上承式拱桥刚架拱桥ABCD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第三篇混凝土拱桥201）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第三篇混凝土拱桥21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腹杆实腹段1）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第三篇混凝土拱桥22桁架拱半拱立面1）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第三篇混凝土拱桥231）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第三篇混凝土拱桥24三角形带竖杆三角形斜压式斜拉式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1）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第三篇混凝土拱桥251）桁架拱桥:结构形式1.混凝土斜压杆式桁架拱桥2.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第三篇混凝土拱桥261.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.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矩，成为一偏心受压构件，即具有拱的受力特点结构特点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第三篇混凝土拱桥274.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。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。结构特点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第三篇混凝土拱桥281）桁架拱桥：结构优缺点2.缺点：节点开裂问题。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第三篇混凝土拱桥29上弦杆实腹段桥面板参与受力1）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造与设计第三篇混凝土拱桥301）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1/8～1/12；b、桁架拱片实腹段长度一般为跨度的0.3～0.5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第三篇混凝土拱桥311）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第三篇混凝土拱桥321）桁架拱桥：结构构造(桥面系)桁架拱桥桥面板既承受局部荷载，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第三篇混凝土拱桥331）桁架拱桥：结构构造(桁架拱片与墩台的连接)悬臂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第三篇混凝土拱桥342）刚架拱桥刚架拱片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第三篇混凝土拱桥35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第三篇混凝土拱桥36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第三篇混凝土拱桥37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25m～70m的桥梁。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第三篇混凝土拱桥38拱上建筑是拱桥的一部分，按照拱上建筑采用的不同构造方式，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第三篇混凝土拱桥391.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第三篇混凝土拱桥40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。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在散粒料不易取得时才采用的一种干砌圬工方式。第三篇混凝土拱桥41苏州宝带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第三篇混凝土拱桥422.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第三篇混凝土拱桥431）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，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。（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第三篇混凝土拱桥44拱式拱上建筑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第三篇混凝土拱桥45空腹式拱桥：（1）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第三篇混凝土拱桥46全空腹部分空腹（实腹段）拱式拱上建筑构造简单，外形美观，但重