桥梁工程-第五章-混凝土拱桥课件

1、第五章 混凝土拱桥,第一节 第二节 第三节 第四节 第五节,拱桥的现状和发展 拱桥的结构体系及总体布置 钢管混凝土拱桥 拱桥的设计及计算 拱桥施工,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,第一节 拱桥的现状和发展 1. 拱桥的发展 2. 拱桥的受力特点 3. 主要优缺点,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,国外：石拱，木拱,十八世纪,铸铁拱,十九世纪,钢拱 钢筋混凝土拱,1. 拱桥的发展,拱桥,国内：石拱，木拱,双曲拱,钢筋混 凝土拱,刚架拱 桁式组合 拱,钢管拱 新型组合体系拱,1964年,70年代,80年代 桁架拱,80年代中,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,

2、混凝土拱桥,古代拱桥: 拱轴曲线造型的千变万化，其中最具有代表意 义的是建于公元 595-605年的赵州桥（如图1所示，跨径 L=37m,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,当代拱桥：结构型式与施工方法的丰富多彩。1997年 建 成的重庆万县长江大桥（图2，L=420m）， 广州丫髻 沙特大桥（图3，L360m）， 1932建成的澳大利亚悉 尼钢拱桥（图4，L503m,四川万县长江大桥,广州丫髻沙特大桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,1932年，澳大利亚，悉尼钢拱桥跨度503m,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2. 拱桥的受力特点 主拱支承处

3、不 仅产生竖向反 力，还产生水 平推力，从而 使拱主要受压。 上承式、中承 式、下承式拱 桥图式,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,3. 主要优缺点 主要优点： 跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好， 养护、维修费用小；外形美观；构造较简单，有 利于广泛采用,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,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，增加了下部结构的工程量，对地基要求 高； ）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，或设置单向推力墩，增加了造价； ）上承式拱桥的建筑高度较高。

4、拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服，200600m 范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,第二节 拱桥的结构体系及总体布置,1. 2. 3. 4,拱桥的基本组成 拱桥的主要类型及其特点 拱上结构 拱桥墩台,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,1. 拱桥的基本组成 一般上承式拱桥，桥跨结构是由主拱圈、拱上 建筑等组成,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,上承式实腹拱桥 1-主拱圈 2-拱顶 3-拱脚 4-拱轴线 5-拱腹 6-拱背 7-起 拱线 8-桥台 9-基础 10-锥坡 11-拱上建筑,L -计算跨径,f0

5、- 净矢高,f-计算矢高,L0 - 净跨径 f/L - 矢跨比,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 上承式空腹拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 2. 拱桥的主要类型及其特点,拱 桥,建桥材料 结构体系分,圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥 简单体系拱桥：三铰拱，两铰拱，无铰拱 组合体系拱桥：无推力拱桥，有推力拱桥,主拱圈截面形式 拱轴线型式 桥面位置 拱上建筑形式,板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥 圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥 上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥 实腹式拱桥，空腹式拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2.1 按照桥面位置

6、分类 上承式拱桥较为简单，其上部结构是 由主拱圈及拱上建筑所组成。 拱上建筑可做成 实腹式 空腹式 实腹拱桥构造简单、自重大，适用于 中、小跨度； 空腹拱桥结构合理、自重较小、利于 泄洪，是大、中跨拱桥常用的形式,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,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。 由于车辆在两片（有时为三片）拱肋之间行 驶，所以需要用吊杆将桥面系悬挂在拱肋下。 桥面系和这些传力构件称为悬吊结构。 下承式拱一般为无推力拱，主要应用于桥头 标高受限制或基础较差的拱桥之中。 无推力的下承式拱宜采用自重较轻的主拱和 桥道系，以减小系杆的受力,桥梁工程-第五

7、章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,中承式拱桥的行车平面位于肋拱矢高的 中间部位，桥面系一部分用吊杆悬挂在 拱肋下，一部分用立柱支撑在拱肋上。 中承式可以为单跨或多跨的无推力拱， 也可以做成带悬臂半跨的无推力拱（又 称自平衡拱）。 中承式一般也是在桥梁建筑高度受到限 制时考虑，与下承式一样其拱圈也只能 使用肋拱形式。采用有推力还是无推力 主要视地基基础条件而定,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,l,但拱以受压为主，稳定问题突出,高强材料得不到充分发挥，需耗料在刚 度上。近期，国外钢拱桥修建很少,第五章 2.2 按照建筑材料分类 钢材强度高、自重轻，跨越能力更 强。钢拱桥主要采用桁式或箱

8、形拱肋,l,对于铁路桥来说，要求刚度大，当,需要较大跨度时，拱梁组合结构比索结 构有优势,l,对于公路与市政桥梁来说，有时为,了美观因素而修建钢拱桥，但一般来说 大跨度钢拱桥的经济竞争力比较弱,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,钢筋混凝土拱以混凝土为主要材料来承压、配以少量的,钢筋以承拉。因此，它是近现代最主要的拱桥结构，应用 范围也最广。 比起钢拱桥自重大，施工难度较大，特别是跨径较大时。 现代预应力连续梁、连续刚度等桥型在100200m的跨径 范围内具有很强的竞争能力。当跨径更大一些后，混凝土 斜拉桥、CFST拱桥竞争能力也很强。 降低结构自重、改进施工方法，是钢筋混凝土拱

9、桥发展 的主要方向,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,钢管混凝土（concrete,filled steel tube，简称CFST,是一种组合材料，将其应用于拱桥，提高了材料的强度与 刚度，方便了施工。 1990年以来CFST 拱桥在我国的发展很快。已建成的桥梁 有300多座。 应用过程中，发展出一些新的桥型，如刚架系杆拱，悬 臂施工技术和转体施工技术等也有很明显的进步,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2.3 按照结构体系分类 2.3.1 简单体系拱桥 简单体系拱桥：可以做成上承 式，中承式，下承式，均为有 推力拱。 拱桥按受力图式的分类,桥梁工程-第五章-

10、混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,v 三铰拱：静定结构，在地基差的地区可采用。 但构造复杂，施工困难，整体刚度小，主拱圈一般 不采用。 v 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。 v 两铰拱：一次超静定结构，介于三铰拱和无铰 拱之间,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2.1.2 组合体系拱桥 组合体系拱桥：在拱式桥跨中，行车系与拱 组合，共同受力。同样，组合拱可以做成

11、上 承式、中承式和下承式,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,v,无推力拱（使用较广泛）：拱的推力由系杆,承受，墩台不受水平推力,柔性系杆刚性拱系杆拱 刚性系杆柔性拱蓝格尔拱 刚性系杆刚性拱洛泽拱 用斜吊杆来代替竖直吊杆时称为尼尔森拱,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,系杆拱 蓝格尔拱 洛泽拱,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,尼尔森系杆拱 尼尔森蓝格尔拱 尼尔森洛泽拱,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,v,有推力拱：此种组合体系拱没有系杆，由单独,的梁和拱共同受力，拱的水平推力由墩台承受,刚性梁柔性拱 （倒蓝格尔拱,刚性梁刚性拱

12、（倒洛泽拱,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2.1.3 拱片桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2.1.4 刚架拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2.2 按照主拱的截面型式分类 2.2.1 板拱桥 主拱圈采用矩形实体截面。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。 2.2.2 肋拱桥 肋拱桥由两条或两条以上分离式拱肋组成承重结构 的拱桥，拱

13、肋之间靠横向联系梁连接成整体而共同 受力.这种桥横截面面积较小，节省材料,自重轻, 跨越能力大，多用于较大跨径的拱桥。可以用圬工、 钢筋混凝土、钢材建造,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2.2.3 双曲拱桥,v,主拱圈横截面由一个或数个小拱组成，其主拱,圈在纵向和横向均呈曲线形。通常有拱肋、拱波、 拱板和横向联系等几部分,v,公路双曲拱桥采用最多的是多肋波的截面形式,对于跨径和荷载较小的单车道桥可采用单波的形式,v,双曲拱桥施工工序多，组合截面的整体性差,易开裂，因此，只宜在中小跨径桥梁中采用,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第

14、五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2.2.4 箱形拱桥,v,箱形拱桥拱圈横截面由几个箱室组成。截面挖,空率大，达全截面的50%-70%，较实体板拱桥可 减少圬工用料与自重，适用于大跨度拱桥。截面 抗扭刚度大，横向整体性和稳定性好，特别适用 于无支架施工,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,800,2500,第五章,混凝土拱桥,2.2.5 钢管混凝土拱,1,00,14 12,单圆管,哑铃形,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,a) 三肢桁式,b) 横哑铃形

15、桁式,c)混合式,d)全桁式,钢管混凝土 桁拱 的截面形式,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 3. 拱上结构 3.1 桥面系与立柱 桥面系：板梁、肋梁、刚架式 连续梁或简支梁 立柱（横墙）：支承在主拱上,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,3.2 拱上结构的伸缩缝、变形缝 伸缩缝：避免拱上结构受到墩台的约束不能自 由变形而在两者间设置的贯通缝。 变形缝：避免拱上结构与主拱共同作用而设置 的断缝，一般无缝宽,桥梁工程-

16、第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,3.3 铰 （1）弧形铰,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2）铅垫铰,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,3）平铰,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4）不完全铰 （5）钢铰,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4. 拱桥墩台 4.1 桥墩型式 从抵抗恒载水平力的能力来看，拱桥桥墩可分为 普通墩和单向推力墩。 普通墩除了承受相邻两跨结构传来的垂直反力外， 一般不承受恒载水平推力，或者当相邻孔不相同时 只承受经过互相抵消后消除的不平衡推力。 单向

17、推力墩又称制动墩它的主要作用是在它的一 侧的桥孔因某种原因遭到毁坏时，能承受住单向的 恒载水平推力，以保证另一侧的拱桥不致遭到倾坍,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4.1.1 重力式桥墩 也称实体式桥墩，它主要靠自身的重量来平衡外力 而保持其稳定，由墩帽、墩身和基础三部分组成,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4.1.2 柱式桥墩,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4.1.3 单向推力墩,1）悬臂墩 （2）斜撑墩,3）重力式墩,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,单向推力墩,桥梁工

18、程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 单向推力墩,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4.2 桥台型式,重力式U形桥台 齿槛式桥台 空腹式（L）桥台 组合式桥台 轻型桥台,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4.2.1 重力式U形桥台,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4.2.2 齿槛式桥台,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4.2.3 空腹式桥台,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4.2.4 组合式桥台,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,4.2.5 轻型桥台,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土

19、拱桥,第五章 第三节 钢管混凝土拱桥 1. 钢管混凝土拱桥特点 2. 主拱结构,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,1. 钢管混凝土拱桥特点 （1）钢管与混凝土共同工作，钢管对混凝土起 套箍作用，提供混凝土的抗压强度及延性； （2）混凝土提供了钢管壁受压时稳定性及其抗 腐蚀性能； （3）空心钢管作为劲性骨架和模板，施工吊装 重量轻，进度快，便于无支架吊装或转体施工； （4）对钢管制作安装要求高，钢管内混凝土需 注意其密实性； （5）钢管外表面要作防锈处理,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,强度增大系数,K =1+,钢管混凝土套箍指标：,As fs Ac fc,钢管

20、混凝土刚度为混凝土和钢管的刚度叠加,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2. 主拱结构 2.1 钢管混凝土分类 （1）钢管内灌混凝土 （2）内灌外包混凝土 2.2 截面型式,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 第四节 拱桥的设计及计算 1. 拱桥的总体布置 2. 拱轴线形式 3. 实腹拱拱轴线 4. 空腹拱拱轴线 5. 主拱截面变化规律 6. 拱内力计算 7. 拱稳定的

21、近似计算,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,1. 拱桥的总体布置,总 体 布,置,确定桥梁长度及分孔 确定桥梁的设计标高和矢跨比,正确处理不等分孔问题,桥面标高，拱定底面标高， 起拱线标高，基础标高 混凝土拱桥矢跨比1/41/8,箱型拱桥矢跨比1/61/10 采用不同的矢跨比 采用不同的拱脚标高 调整拱上建筑的重力 采用不同的拱跨结构,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥面标高：由两岸线路的纵断面设计来控制；要 保证桥下净空能满足泄洪或通航的要求。 拱顶底面标高：由桥面标高推算。 起拱线标高：一般宜选择低拱脚的设

22、计方案。 基础底面标高：地基、水文条件和上部结构,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,矢跨比： 板拱桥：矢跨比可采用1/31/7，不宜超过1/8。 混凝土拱桥：矢跨比多在1/5 1/8间，以1/6居多。 钢管混凝土拱桥矢跨比：1/41/5之间，以1/5最多。 钢拱桥常用的矢跨比为1/51/10，有推力拱中1/5 1/6最为常用,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,拱圈高度,v v,钢筋混凝土拱桥，在上承式无铰拱中，拱圈高度在拱 脚处， 约为跨径的1/ 29 1/ 75 ，在拱顶处 约 为 跨径的1/ 44 1/ 75 。 在上承式组合拱 中，拱脚 处的拱肋厚度， 约

23、为跨径的1/ 59 1/ 122，拱顶处 的拱肋厚度约为跨径的1/ 59 1/ 112 。 在中承式 无铰拱中， 拱肋厚度在拱脚处， 约为跨径的1/3 4 1/ 67 ，在拱顶处约 为跨径的1/ 34 1/ 80 。 钢管混凝土拱桥拱肋截面的高、宽尺寸的拟定，应充 分考虑主拱跨径及拱肋片数的影响。对于采用单圆管 的小跨度桥，肋高（管径）一般为0.60.8m,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 2. 拱轴线形式 （1）圆弧线 （2）抛物线 （3）悬链线 （4）其他：高次抛物线（四次、六次,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,3. 实腹拱拱轴线,桥梁工程-第五章-混凝土

24、拱桥,第五章,混凝土拱桥,任一x截面的荷载集度： g x = gd + y1 拱脚截面： y1 = f , gz = gd + f,因此,gz gd f,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,y1 = gd 1,y1,第五章,混凝土拱桥,m1 f,gz gd f,gx = gd,m为拱轴系数,m,gz gd,拱轴线与恒载压力线重合，与截面上合力方向与 拱脚相切，即：成,Vx H g,dy1 dx,tan,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,d y1,dx,d y1,dx,1,y1,第五章,混凝土拱桥,dVx H gdx,2,2,由于,dVx dx,gx,因此,2,2,m1 f,gd H g,gx H g,桥

25、梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 利用边界条件解微分方程，得到,f m1,y1,chK 1,式中,2x L,2,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,根据选定的m值，可以确定拱轴线方程及拱顶、 拱脚荷载集度： g d = d d 1 + hd i d z,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,计算步骤： （1）拟定拱圈与拱上结构各部分尺寸； （2）计算拱顶荷载集度； （3）拟定m值，根据悬链线方程得到拱脚值， 计算拱脚荷载集度； （4）利用拱顶与拱桥荷载集度计算m值，若与拟 定的m值不符，则修正m值，直到小于容许误差,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,ch,1

26、,第五章,混凝土拱桥,4. 空腹拱拱轴线 “五点重合法” 在1/4L处，=1/2,拱轴系数m与竖坐标yr有 以下关系,K 2,f m1,yr,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,f m+1,m 1,1,2 1,第五章,混凝土拱桥,K 2,m+1 2,chK +1 2,因为 ch,所以,2,f 2(m+1) + 2,yr,f m1,y1,chK 1,取1得到,2,1 f 2 yr,m,a,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,计算步骤： （1）拟定拱圈与拱上结构各部分尺寸以及m值； （2）计算主拱及拱上结构各部分重量； （3）计算yr； 所有作用力对拱脚力矩为零的条件，有： n 按作用力对

27、拱1/4L点力矩为零的条件，有： n,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,L,= i h P i 4 xi,n,= i 1 P i 2 xi,第五章,混凝土拱桥,n,L,yr f,4）然后利用（a）式计算m值，如计算的m与 拟定的m值不符，则修正m值重新计算，直到两 者误差小于容许值,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,石板拱，拱轴系数一般随跨径的增大而减小， 采用无支架或早期脱架施工拱的拱轴系数不宜 大于3.5。 钢筋混凝土悬链线拱的拱轴系数，宜采用2.814 1.167，该值应随跨径的增大或矢跨比的减小 而减小取用。 钢管混凝土拱桥，一般来说立柱自重较轻，采 用悬链线时拱轴系数较小

28、，一般在1.01.7,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,5. 主拱截面变化规律 拱轴线可做成等截面和变截面。变截面有两种 方式：变高度、变宽度,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,6. 拱内力计算 6.1 查表法 （1）恒载内力计算 （a）拱的弹性中心； （b）不计拱弹性压缩的恒载内力； （c）拱弹性压缩引起的恒载内力； （2）活载内力的计算； （3）温度、收缩产生的内力。 6.2 电算方法,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,6.3,拱桥设计计算要点,v,6.3.1,内力计算要点,拱桥为多次超静定的

29、空间结构。 活载作用于桥跨结构时，拱上建筑参与主拱圈 共同承受活载的作用，称为“拱上建筑与主拱 的联合作用”或简称“联合作用”。 在横桥方向，活载引起桥梁横断面上不均匀应 力分布的出现，称为“活载的横向分布,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,联合作用有利于主拱圈受力，活载的横向分 布不利于主拱圈的受力。 板拱桥中，联合作用的有利影响要大于横向 分布的不利影响。 设计计算时二者的影响均不考虑，认为拱跨 范围内所有的恒载与活载均由主拱圈全截面 均匀地承受。取拱圈全宽或单位宽计算,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,拱上建筑为立柱排架式墩的板拱、考虑了拱上建 筑参与结构

30、总体受力的轻型拱桥（桁架拱、刚架 拱）、肋拱等均应考虑荷载横向分布。 拱桥在施工或成拱过程中，应验算各阶段的截面 强度和拱的稳定性。 多跨无铰拱桥应按连拱计算。当桥墩抗推刚度与 主拱抗推刚度之比大于37时，可按单跨拱桥计算,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,6.3.2,验算要点,1） 强度验算,v v v,无铰拱桥，拱脚和拱顶是控制截面。 中、小跨径的无铰拱桥，只验算拱顶、拱脚。 大、中跨径无铰拱桥，常验算拱顶、拱脚和拱 跨1/4等三个截面，采用无支架施工的大跨径拱 桥，必要时需加算1/8和3/8截面,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,v,2） 挠度验算 挠度验

31、算，圬工拱桥按公桥通规 规定的作用短期效应组合，在一个桥跨范 围内的正负挠度的绝对值之和的最大值不 应大于计算跨径的1 /1000,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,3） 拱稳定计算 v拱的稳定从失稳形态分： （1）面内、面外； （2）分枝点失稳、极值点失稳； v材料性能：线弹性稳定、非线性非弹性问题； v几何方面：小挠度和大挠度问题,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,纵向稳定性验算 v将拱圈或拱肋换算为相当稳定计算长度的压杆， 以验算抗压承载力的形式验算其稳定性；也就是 将拱等效成梁柱，计算其稳定极限承载力，而

32、不 是计算其弹性临界荷载。 1）对于中、小跨径砌体拱圈或拱肋、混凝土拱圈 或拱肋，当轴向力偏心距小于圬工桥规的限 值、长细比在表4.0.9所列范围时，可采用 ： 0 d A fcd,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,0Nd 0.9(Afcd + f A,第五章,混凝土拱桥,v,2）钢筋混凝土拱圈或拱肋，当其长细比在公 预规表5.3.1所列范围时，也将其换算为相当 计算长度的压杆，按下式的承载力计算公式验算 稳定性。 sd s,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,v,3）拱的长细比很大，可能出现弹性分枝失稳， 或弹性分枝失稳临界荷载接近甚至大于稳定极限 承载力，这时可近似采用欧拉临界力

33、验算稳定性， 即,N L1 K1,Nd,K1 4 5,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,横向稳定性验算 vB/L小于等于1/20时，需进行横向稳定性验算,v,1）对于板拱或采用单肋合拢时的拱肋，丧失 横向稳定时的临界轴向力，常用竖向均布荷载 作用下，等截面抛物线双铰拱的横向稳定公式 计算,HL cosm,NL,EI y 8fL,HL = k2,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 横系梁,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,EaI y,l,第五章,混凝土拱桥,v,2）对于肋拱或无支架施工时采用双肋（或多 肋）合拢的拱肋，在验算横向稳定性时，可视 为组合压杆，组合压杆的长度

34、等于拱轴长度S， 临界轴向力可按下式计算,2 0,2,NL,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 第五节 拱桥施工 1.有支架施工 2.无支架施工,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,1.有支架施工 1.1 备料 1.2 拱圈及拱架的放样,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,1.3 拱架 1.3.1 拱架形式 （1）满布式木拱架 （2）撑架式拱架 （3）三铰桁架式木拱架 （4）钢拱架,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,1-弓形木；2-立柱；3-斜撑；4-卸架设备；5-水平拉 杆；6-斜夹木

35、；7-水平夹木；8-桩木,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 撑架式拱架,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,7-10cm,第五章,混凝土拱桥,1.3.2 拱架计算 1.3.3 拱架制作与安装 1.3.4 拱架的卸落,卸架设,a,c,备的几 种型式,b,a,d,活塞 沥青填塞,金属（或木）筒,泄砂孔 垫板,砂,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,v,卸架的程序：对于满布式拱架的中小跨径拱桥，可 从拱顶开始，逐次向拱脚对称卸落；对于大跨径的 悬链线拱圈，为了避免拱圈发生“M”

36、形的变形，也 有从两边1/4处逐次对称地向拱脚和拱顶均衡地卸 落。卸架的时间宜在白天气温较高时进行，这样能 够便于卸落拱架,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,1.4 拱圈及拱上建筑施工,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2. 无支架施工,v,劲性骨架施工法（ stiffened scaffolding method ）是由钢支架法演变和发展而来的一 种施工方法，主要用于混凝土拱桥的施工，也 称为埋置拱架法（ embedded scaffolding method ）。这种施工方法最早由捷克工程师 Joseph Melan提出，所以又称为米兰法,Melan,met

37、hod,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,西班牙Esla桥的施工,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 宜宾小南门大桥，建于 1990年,主跨240m,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 万县长江大桥拱圈截面 Cross Section ofArch Rib,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,322.5,322.5,8486+120,第五章,混凝土拱桥,I-I 4 380,I,I,Y,X,1520 42458.8 四川万县长江大桥劲性骨架构造图,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,Cantil

38、ever launching of the main ribs,0 墩固定扣锚梁,利川岸 主缆锚桩,5 交界墩,南桥台,墩,骨架,安装节段 运输船,北桥台,索塔,压塔绳,工作天线,主缆,索塔,11 墩附柱地锚,10 墩固定扣锚梁,8 墩,固定扣锚索,万县岸,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,Pumping concrete into steel tubes Cast concrete in site to form the RC ring,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,混凝土拱桥,第五章 万县长江大桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2.2 悬臂施工法 （1）悬臂桁架法 将拱圈、立柱与临时或永久的斜拉杆、上 弦杆组成桁架，悬臂施工，跨中合拢。在施工 中，承受拉力的桁架上弦杆在合拢前必须锚固 在地基上，以抵抗由悬臂产生的拱脚弯矩,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,克罗地亚Krk桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥 日本外津桥,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,江界河桥，主跨330m, 1995 建成，为预应力桁式组合拱， 采用悬臂桁架法施工,桥梁工程-第五章-混凝土拱桥,第五章,混凝土拱桥,2）斜拉悬臂法： 先在两边架设施工塔架，主拱肋分节段从拱脚向