9.2拱桥构造

§9.2拱桥的构造9.2.1上承式拱桥构造上承式拱桥由主拱(圈)、拱上传载构件或填充物、桥面系组成，主拱(圈)是主要承重结构。1.主拱构造根据主拱(圈)截面型式不同主要分为板拱、肋拱、箱形拱、双曲拱等（1）板拱拱轴型式：圆弧拱、等截面或变截面悬链线拱等。无铰拱、双铰拱和三铰拱。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等。1）板拱主拱截面宽度、厚度及变化规律①主拱截面宽度实腹式板拱桥及拱式腹拱的空腹式板拱桥：拱圈宽度决定于桥面宽度。注意：板拱拱圈宽度一般不宜小于计算跨径的1/20，以保证横向稳定性，否则，应验算拱圈横向稳定性。②主拱厚度及变化规律Lhd)70/1~60/1(对钢筋混凝土拱拱顶厚度拱脚厚度jdjhhcos/其中)/2(21Lftgj拱圈截面的变化规律截面变化规律等截面（常用）变截面（构造复杂）2）石板拱的构造􀂐按料石规格，分为料石板拱、块石板拱、片石板拱及乱石板拱等。􀂐材料要求􀂐拱石编号a)等截面圆弧拱b)变截面悬链线拱c)等截面悬链线拱􀂐施工要求：错缝、砌缝宽度、设五角石3）混凝土板拱的拱圈构造可以采用整体现浇，也可以预制砌筑①简单预制砌块板拱。②分肋合龙，横向填镶砌筑板拱。③卡砌(空心)板拱。4）钢筋混凝土板拱的构造根据桥宽需要可做成单条整体拱圈或多条平行板(肋)拱圈(拱圈之间可不设横向联系）配筋：主筋沿拱圈纵向拱形布置,最小配筋率为0.2%~0.4%，且上下缘对称通长布置，以适应沿拱圈各截面弯矩的变化。分布钢筋位于主筋内侧,箍筋沿半径方向布置，靠拱背处间距不大于15cm。5）板肋拱石砌板肋拱：截面下缘全宽是板，其施工与石板拱一样，在较薄的板上另外砌筑石肋。钢筋混凝土板肋拱：将实体板拱截面受拉区混凝土挖去一部分。跨中，肋布置在下面，拱脚区段，肋布置在上面较为合理。实际简化，沿整个拱跨将肋布置在主拱圈截面的上面或下面。（2）肋拱——肋拱桥的主要承重结构立柱横系梁纵梁拱肋1）材料：混凝土、钢筋混凝土或钢管混凝土，也可选用石材2）拱肋数目和间距主要根据跨径、宽度、肋型、材料性能、荷载等级、施工条件、拱上结构与经济性等综合选定。为保横向稳定，两外侧拱肋外缘间距≥L/20一般在吊装能力满足要求的情况下，宜采用少肋型式。通常，桥宽在20m以内时可采用双肋式，当桥宽在20m以上时，可采用三肋(多肋)拱或分离的双肋拱。3）拱肋截面􀂐矩形：构造简单、施工方便肋高h≈（1/40~1/60）l；肋宽≈（0.5~2.0）h适用：小跨径􀂐工字形：肋高h≈（1/25~1/35）l；肋宽≈（0.4~0.5）h腹板厚≈30~50cm；适用：大、中跨径􀂐箱型：肋高：h≈（1/40~1/55）l；适用：跨径大，桥面宽􀂐管形（钢管混凝土拱桥）：肋高：h≈（1/45~1/65）l；适用：大跨径中、下承式肋形拱桥4）横系梁的设置位置：三铰拱、双铰拱设铰处，拱上建筑的立柱下方。尺寸：高度取0.8~1.0倍拱肋高，宽度取0.6~0.8倍拱肋高（3）双曲拱主拱圈的组成：拱肋、拱波、拱板、横向联系拱肋横向联系拱波拱板1、主拱圈截面形式据桥梁跨度、宽度、设计荷载大小、材料类型和施工工艺等情况可采用：（1）多肋多波形式：多用（2）单波的形式：用于小跨径2、拱肋：（1）作用：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（2）要求：强度、刚度、稳定性（3）截面形式：要求所选截面有利于增强主拱圈的整体性，制作简单，施工安全。（4）一般为钢筋混凝土构件，支架现浇或分段预制安装分段接头位置3、拱波（1）作用：主拱圈的组成部分，拱板混凝土浇筑时的模板（2）一般用混凝土预制成圆弧形（不低于C20），多肋多波：矢跨比：1/3~1/5；净跨：1.3~2.0m；厚：6~8cm；宽：0.3~0.5m单波：矢跨比：1/3~1/6；净跨：3~5m。4、拱板（1）作用：“集零为整”，加强拱圈整体性（2）现浇混凝土（不低于C20）折线形平板形波形5、横向联系构件（1）作用：使拱肋变形在横桥向均匀，避免拱波顶纵裂，保证横向稳定（2）形式：横系梁和横隔板（3）布置：拱顶、腹孔墩下、接头处，间距3~5m。（4）箱形拱箱形拱包括箱形板拱和箱形肋拱􀂐箱形截面拱的主要特点：箱形拱闭合箱的构造1）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、底板及横隔板组成多条U形肋多条工字形肋多条闭合箱形肋单箱多室截面设置位置：拱箱横隔板作用：提高抗扭能力，保证箱壁的局部稳定性箱肋段端部、吊点、拱上空墩处其余部为每隔3m~5m设一道厚度：6cm~8cm作用：保证整体性横向联结开口箱肋（U形肋）闭口箱肋2）拱圈截面尺寸拟定高度h：取决于拱跨及混凝土强度（目前常用C30~C40），初拟可取h≈(1/55~1/75}l，或由经验公式得宽度：可采用窄拱圈形式，取桥宽的0.6~1.0倍，悬挑可达4.0m，为保横向稳定，一般≥跨径的1/200100lh2.拱上建筑的构造—据构造方式不同，分为实腹式和空腹式（1）实腹式拱上建筑1、组成：侧墙、拱腹填料、护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面等2、特点：构造简单，施工方便，恒载重3、适用：小跨径拱桥拱腹填料的做法：（1）填充式：拱腹填料：砾石、碎石、粗砂或卵类粘土，亦可用轻质材料侧墙：设于两侧，围护填料，按挡土墙设计，采用浆砌块、片石，也可采用钢筋混凝土护壁式侧墙。（2）砌筑式拱腹填料：干砌圬工或浇筑素混凝土侧墙：用素混凝土浇筑时，可不设侧墙而用砂浆饰面或设镶面护拱：（2）空腹式拱上建筑组成：除与实腹式相同者外，还有腹孔和腹孔墩腹孔型式：拱式腹孔和梁式腹孔1）拱式拱上建筑①特点：构造简单，外形美观，重量较大，多用于圬工拱桥②布置：一般对称布置在靠近拱脚侧的一定区段内（1/3~1/4跨径范围），一般3~6跨，也有采用全空腹型式③跨径：根据主拱的受力条件确定，中小跨径2.5~5.5m，大跨径（1/8~1/15）l④腹拱圈：􀂐石砌、混凝土预制或现浇的板拱常用圆弧拱􀂐矢跨比常用1/2~1/5􀂐厚度：跨径小于4m时，石板拱为30cm，混凝土板拱为15cm。跨径大于4m时，依据板拱方法确定。􀂐在拱上建筑需要设置伸缩缝或变形缝的地方应设铰(三铰或两铰)，其余为无铰拱。⑤腹孔与墩台的连接：a、将腹拱的拱脚直接支承在墩（台）上；b、跨越墩顶，使两侧腹拱圈相连2）梁式拱上建筑①特点：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。②跨径及布置：要求同拱式~~，一般采用全空腹式拱上建筑③腹孔结构形式（或桥道梁的形式）简支连续连续刚架新《桥规》明确指出：为适应拱圈变形，空腹式拱上建筑的板或梁宜采用简支结构。2）腹孔墩分为横墙（立墙）式和排架（立柱）式（1）横墙式：实体墙或横向挖孔①材料：石料、混凝土预制块砌筑或现浇混凝土②横墙厚度：浆砌片、块石时≥0.6m砼浇筑，腹拱圈厚度的一倍底梁尺寸：每边尺寸较横墙宽5cm，高度以使较矮一侧为5cm~l0cm为原则来确定。③适用：基础较好，河流有飘浮物，多用于砖、石拱桥a)横墙式腹孔墩（2）排架式：盖梁和立柱组成的排架或刚架①材料：钢筋混凝土②立柱：截面都用矩形顺桥向：250~400mm横桥向：500~900mm③适用：河流无飘浮物或流冰的混凝土拱桥b)排架式腹孔墩说明：（1）两种形式都设“底梁”（2）盖梁（或墩帽）：一般整根预制或现浇拱式腹孔中，截面倒T型或削脚矩形梁式腹孔中，截面用矩形（3）侧面垂直（或不超过30：1）（4）上、下端设铰其他细部构造3、拱顶填料、桥面铺装（1）填料的作用：扩大车辆荷载作用面积；减小车辆荷载冲击作用（2）厚度：不宜小于0.3m，大于0.5m时不计冲击4.伸缩缝与变形缝（1）为什么要设伸缩缝和变形缝？实际的受力情况符合计算图式，避免拱上建筑不规则开裂（2）伸缩缝和变形缝有什么区别？􀂐伸缩缝：宽度2cm~3cm，缝内填入用锯末沥青按1：1的质量比制成预制板，也可用沥青砂等其他材料填缝；􀂐变形缝：不留缝宽，可干砌、用油毛毡隔开或用低标号砂浆砌筑。（3）各种拱桥结构中，分别如何设置？通常在相对变形（位移或转角）较大的位置设置伸缩缝，在相对变形较小处设置变形缝。①实腹式：伸缩缝设在两拱脚上方实腹式拱桥的伸缩缝②拱式空腹拱桥：通常将紧靠墩(台)的第一个腹拱做成三铰拱，并在紧靠墩(台)的拱铰上方设置伸缩缝，而其余两拱铰上方设置变形缝。另外，对特大跨径拱桥，还应将靠拱顶的腹拱做成两铰或三铰拱，并在拱铰上方也设置变形缝。③梁式或板式腹孔：通常是在桥台和墩顶立柱处设置标准伸缩缝，而在其余立柱处采用桥面连续。5.拱铰（1）拱桥中哪些情况应设铰？1）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3）需设置铰的矮小腹孔墩4）施工中，设置临时铰（2）铰的分类：永久性铰，临时性铰（3）常用的铰的型式：1）弧形铰材料：石、砼、钢筋砼构造：R2(凹）：R1(凸）=1.2~1.5宽：等于构件宽长：（1.15~1.2）倍拱厚适用：主要用于主拱圈（2）平铰适用：空腹式拱上建筑的腹拱圈（3）不完全铰适用：小跨径或轻型的拱圈（主要是腹拱圈）、（立）柱铰（4）铅垫铰适用：中小跨径的板拱或肋拱，临时铰（5）钢铰适用：有铰钢拱桥，多数用于临时铰6.排水及防水层1、桥面水的排除：同梁式桥2、渗入拱腹内的水排除：防水层、泄水管3、防水层和泄水管的埋设方式：（与上部结构形式有关）（1）实腹实拱桥防水层：泄水管：（2）空腹式拱桥防水层：泄水管：说明：（1）防水层在全桥范围不宜断开，通过变形缝和伸缩缝应妥善处理。（2）防水层类型（3）泄水管材料：铸铁管、混凝土管、陶瓷管9.2.2中、下承式拱桥构造简介拱肋：主要承重构件；横向联系：增加横向刚度和稳定性；悬挂结构：包括吊杆和桥面系等，传力桥型特点：保持拱桥的力学特性，而且构件轻巧，造型美观，适用性广。1．拱肋1）材料：钢筋混凝土、钢管混凝土、劲性骨架混凝土或钢材。2）拱肋空间布置：3）拱轴线形：一般采用二次抛物线或悬链线4）截面变化：等截面或变截面5）结构体系：一般采用无铰拱6）矢跨比：l/4~l/7（1）钢筋混凝土拱肋（2）钢管混凝土拱肋2．横向联系作用：将拱肋联接成整体，确保结构稳定。设置：只容许设置在桥面净空高度范围之外的拱段。拱顶、拱脚、拱肋与桥面系交接处。敞口式拱桥。型式：横撑、对角撑或空格式构造等。在拱脚段多做成桁式K撑或X撑，在桥面系以上多采用直撑、K撑或H形撑。横撑的宽度不应小于其长度的1/15，3．吊杆（1）分类：刚性吊杆：用钢筋混凝土或预应力混凝土制作；柔性吊杆：用冷轧粗钢筋、高强钢丝或钢绞线等高强钢材制作。吊杆间距一般为4m~10m，通常等间距布置。4．桥面板和纵梁行车道系由纵、横梁和桥面板组成。纵梁多采用T形或Π形小梁，形成简支梁结构或连续梁结构，也可直接在横梁上密铺预制空心板或实心板。桥面板一般为普通钢筋混凝土结构，也可采用预应力或部分预应力结构。5．横梁分为：固定横梁：桥面系与拱肋相交处，应尽量避免普通横梁：通过吊杆悬挂在拱肋下，截面形式常用矩形、工字形或土字形或箱形。一般为钢筋混凝土构件，跨度较大时，也可采用预应力混凝土构件。刚架横梁：通过立柱支承在拱肋上*钢管混凝土拱桥简介一、钢管混凝土拱桥的特点——属于钢—混凝土组合结构中的一种1、结构分类据钢管与混凝土的组合关系，分为“内填型”和“内填外包型”（1）内填型——钢管内灌混凝土，钢管表面外露，结构含筋率较高，主要用于以受压为主的结构；（2）内填外包型——主要用于大跨度拱桥，解决“自架设问题”。2、特点：（1）优点：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：1）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3）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。4）在受压构件中采用，可节省材料。(2）缺点：1）钢管膨胀，混凝土脱空2）泵送混凝土密实性难保3）钢管表面防锈4）钢管制造、安装要求高二、钢管混凝土拱桥的基本构造1、钢管混凝土拱肋单圆管型（小跨径）扁圆管型（中小跨度）哑铃型（最