第三章 拱桥课件

1、第三章第三章 拱桥拱桥第一节 概述一、基本特点及适用范围一、基本特点及适用范围1 1、拱桥的发展、拱桥的发展 拱桥 国 外：石拱，木拱十八世纪铸铁拱十九世纪 钢拱钢筋混凝土拱国内：石拱，木拱双曲拱桁架拱钢筋混凝土拱 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80年代中古代拱桥古代拱桥：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）图1 赵州桥古代北方石拱桥图示古代北方石拱桥图示古代南方石拱桥图示古代南方石拱桥图示图2 1997建成的四川万县长江大桥 （L=420m)图3 360m 广州丫髻沙特大桥图 4 19

2、32澳大利亚503m悉尼钢拱桥承重结构：主拱拱桥的基本图示支承处不仅产生竖 向反力，还产生水平推力，从而使拱主要受压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。1-1-主拱主拱2-2-拱顶拱顶3-3-拱脚拱脚4-4-拱轴线拱轴线5-5-拱腹拱腹6-6-拱背拱背7-7-起拱线起拱线8-8-桥台桥台9-9-基础基础11-11-拱上拱上建筑建筑L0 - 净跨径L -计算跨径f0 - 净矢高f -计算矢高f/L - 矢跨比二、二、 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型1、拱桥的基本组成拱桥的基本图示2、拱桥的主要类型及

3、其特点拱桥建桥材料圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥拱轴线型式圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥桥面位置上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥结构体系分简单体系拱桥：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形式拱上建筑形式实腹式拱桥，空腹式拱桥板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥（1）简单体系拱桥和组合体系拱桥）简单体系拱桥和组合体系拱桥拱桥按受力图式的分类简单体系拱桥简单体系拱桥：行车系结构不参与主拱的受力，主拱以裸拱为主要承重结构。三铰拱三铰拱：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。无铰拱无铰拱：三次超静定结构。拱的内力分布

4、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。两铰拱两铰拱：一次超静定结构，介于三铰拱和无铰拱之间。1）按照结构体系分类）按照结构体系分类（2）组合体系拱桥）组合体系拱桥组合体系拱桥：组合体系拱桥：在拱式桥跨中，行车系与拱组合，共同受力。常用的有以下几种形式：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。有推力拱：此种组合体系拱没有系杆，有单独的梁和拱共同受力，拱的水平推力任由墩台承受。（1）板拱桥：主拱圈采用矩形实体

5、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）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。2）按照主拱的截面型式分类）按照主拱的截面型式分类（3）双曲拱桥：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。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。双曲拱桥施工工序多，组合

6、截面的整体性差，易开裂，因此，只宜在中小跨径桥梁中采用。（4）箱形拱桥： 箱形拱桥拱圈横截面由几个箱室组成。截面挖空率大，可达全截面的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。箱形拱闭合箱的构造第二节第二节 拱桥构造拱桥构造一、上承式拱桥的构造一、上承式拱桥的构造 行车道位于整个桥跨结构上面的拱桥称为上行车道位于整个桥跨结构上面的拱桥称为上承式拱桥。它可分为两类：普通型和整体型。承式拱桥。它可分为两类：普通型和整体型。 普通型上承式拱桥是由主拱（圈）普通型上承式拱桥是由主拱（圈）拱上建拱上建筑和桥面系组成，主

7、拱（圈）是主要的承重结构。筑和桥面系组成，主拱（圈）是主要的承重结构。 整体型上承式拱桥（又称为拱片拱桥）是由整体型上承式拱桥（又称为拱片拱桥）是由主拱片和桥面系组成，主拱片是主要的承重结构。主拱片和桥面系组成，主拱片是主要的承重结构。（一）主拱（圈）的构造（一）主拱（圈）的构造 1 1、板拱、板拱(1) (1) 石板拱的构造石板拱的构造 图图4-114-11图图4-124-12图图4-12 4-12 拱圈与墩台及腹孔墩联结拱圈与墩台及腹孔墩联结(2) (2) 混凝土板拱的构造混凝土板拱的构造 主要用于缺乏合格天然石料的地区，可以采用主要用于缺乏合格天然石料的地区，可以采用整体现浇，也可以预制

8、砌筑。整体现浇，也可以预制砌筑。整体现浇特点：整体现浇特点： 主拱内不仅收缩应力大，对受力不利，而且拱架和主拱内不仅收缩应力大，对受力不利，而且拱架和模板材料用量多，费工，工期长，质量不易控制。模板材料用量多，费工，工期长，质量不易控制。 预制砌筑特点：预制砌筑特点： 砌筑前应有足够的养护期，以消除或减少混凝土收砌筑前应有足够的养护期，以消除或减少混凝土收缩的影响缩的影响 混凝土板拱按照砌块形状和砌筑工艺分为以下几种：混凝土板拱按照砌块形状和砌筑工艺分为以下几种： 简单预制砌块板拱简单预制砌块板拱 分肋合龙，横向填镶砌筑板分肋合龙，横向填镶砌筑板 卡砌（空心）板拱卡砌（空心）板拱 (3)(3)

9、钢筋混凝土板拱的构造钢筋混凝土板拱的构造 2 2、板肋拱（矮肋拱）、板肋拱（矮肋拱）3 3、肋拱、肋拱 肋拱是在板拱的基础上，将板拱划分成两条或肋拱是在板拱的基础上，将板拱划分成两条或多条分离的、高度较大的拱肋，再由横系梁、立柱多条分离的、高度较大的拱肋，再由横系梁、立柱和由横梁支承的行车道部分组成。和由横梁支承的行车道部分组成。 拱肋为肋拱桥的主要承重结构，通常采用混凝拱肋为肋拱桥的主要承重结构，通常采用混凝土、钢筋混凝土、劲性骨架混凝土、钢材或钢管混土、钢筋混凝土、劲性骨架混凝土、钢材或钢管混凝土等材料建造，在盛产石料地区，也可选用石材凝土等材料建造，在盛产石料地区，也可选用石材来修建。拱

10、肋数目和间距以及截面形式主要根据桥来修建。拱肋数目和间距以及截面形式主要根据桥梁跨径、宽度、肋型、材料性能、荷载等级、施工梁跨径、宽度、肋型、材料性能、荷载等级、施工方法、拱上结构与经济性能等综合考虑来决定。为方法、拱上结构与经济性能等综合考虑来决定。为保证各拱肋的横向稳定性和整体性，需在肋间设置保证各拱肋的横向稳定性和整体性，需在肋间设置足够数量和刚度的横系梁，且两外侧拱肋外缘间距足够数量和刚度的横系梁，且两外侧拱肋外缘间距一般不宜小于跨径的一般不宜小于跨径的1 12020。一般在吊装能力满足要。一般在吊装能力满足要求的情况下，桥宽在求的情况下，桥宽在20m20m以内时，宜采用双肋式形式。以

11、内时，宜采用双肋式形式。拱肋的截面形式拱肋的截面形式4 4、箱形拱、箱形拱 主拱圈（肋）截面由一个闭合箱（单室箱）或主拱圈（肋）截面由一个闭合箱（单室箱）或几个闭合箱（多室箱）构成的拱称为箱形拱。每一几个闭合箱（多室箱）构成的拱称为箱形拱。每一个闭合箱又由箱壁（侧板）、顶板（盖板）、底板个闭合箱又由箱壁（侧板）、顶板（盖板）、底板及横隔板组成（图及横隔板组成（图4-164-16） (1) (1) 箱形板拱箱形板拱 箱肋是组成预制拼装施工的箱形板拱桥的基本箱肋是组成预制拼装施工的箱形板拱桥的基本构件，在拱圈宽度确定后，横划分成几个箱肋，主构件，在拱圈宽度确定后，横划分成几个箱肋，主要取决于吊装设

12、备的能力。在预制箱肋段的端部、要取决于吊装设备的能力。在预制箱肋段的端部、吊装扣点及拱上腹孔墩（或立柱）处必须设置箱肋吊装扣点及拱上腹孔墩（或立柱）处必须设置箱肋内横隔板。箱肋分段预制，吊装成拱时，段与段之内横隔板。箱肋分段预制，吊装成拱时，段与段之间一般采用角钢顶接接头，接头处的箱壁、顶底板间一般采用角钢顶接接头，接头处的箱壁、顶底板需局部加厚。焊接后，再用混凝土封填。需局部加厚。焊接后，再用混凝土封填。(2) (2) 箱形肋拱箱形肋拱 箱形肋拱桥可由双肋或多肋组成，肋间需设横箱形肋拱桥可由双肋或多肋组成，肋间需设横系梁形成整体。拱肋有单箱肋、双箱肋或多箱肋等系梁形成整体。拱肋有单箱肋、双箱

13、肋或多箱肋等型式。它具有箱形板拱的所有优点，而且比箱形板型式。它具有箱形板拱的所有优点，而且比箱形板拱更节省混凝土，这不仅减轻了自重，也相应减少拱更节省混凝土，这不仅减轻了自重，也相应减少了墩台圬工工程量，降低了全桥造价。了墩台圬工工程量，降低了全桥造价。 （二）（二） 拱上建筑的构造拱上建筑的构造拱上建筑构造定义：拱上建筑构造定义： 主拱圈以上的桥面系和传力构件或填充物。主拱圈以上的桥面系和传力构件或填充物。 拱上建筑是拱桥的组成部分，选择拱上建筑的拱上建筑是拱桥的组成部分，选择拱上建筑的构造形式时，不仅要考虑桥型美观，更要考虑与主构造形式时，不仅要考虑桥型美观，更要考虑与主拱圈受力和变形的

14、适应性。根据构造方式的不同，拱圈受力和变形的适应性。根据构造方式的不同，拱上建筑的形式一般分为拱上建筑的形式一般分为实腹式实腹式和和空腹式空腹式两种。两种。1 1、实腹式拱上建筑、实腹式拱上建筑 实腹式拱上建筑的组成包括：拱腹填料、侧墙、实腹式拱上建筑的组成包括：拱腹填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面系等护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面系等 2 2、空腹式拱上建筑、空腹式拱上建筑 大大中跨径的拱桥，特别是当矢高较大时，由于中跨径的拱桥，特别是当矢高较大时，由于实腹式拱上建筑的填料用量多、重量大，应以采用空实腹式拱上建筑的填料用量多、重量大，应以采用空腹式拱上建筑为宜。空腹式拱上建

15、筑除具有实腹式拱腹式拱上建筑为宜。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。上建筑相同的构造外，还具有腹孔和腹孔墩。 拱式拱上建筑拱式拱上建筑 腹孔与墩台的连接有两种做法：一种是直接支腹孔与墩台的连接有两种做法：一种是直接支承在墩台上；一种是跨过墩顶，使桥墩两侧的腹孔承在墩台上；一种是跨过墩顶，使桥墩两侧的腹孔相连相连 腹拱圈在拱上建筑需要设置伸缩缝或变形缝的腹拱圈在拱上建筑需要设置伸缩缝或变形缝的地方应设铰地方应设铰( (三铰或两铰三铰或两铰) )，其余为无铰拱。，其余为无铰拱。 梁式拱上建筑梁式拱上建筑 采用梁式腹孔拱上建筑，可使桥梁造型轻巧美采用梁式腹孔拱上建筑

16、，可使桥梁造型轻巧美观，减轻拱上重力和地基承压力，以便获得更好的观，减轻拱上重力和地基承压力，以便获得更好的经济效果。大跨径混凝土拱桥一般都采用梁式腹孔经济效果。大跨径混凝土拱桥一般都采用梁式腹孔拱上建筑。梁式腹孔结构有简支、连续或框架式多拱上建筑。梁式腹孔结构有简支、连续或框架式多种。不同的腹孔结构型式使拱上建筑参与主拱联合种。不同的腹孔结构型式使拱上建筑参与主拱联合作用的程度不相同。作用的程度不相同。 a 简支腹孔（纵铺桥道板梁）简支腹孔（纵铺桥道板梁）b 连续腹孔（横铺桥道板梁）连续腹孔（横铺桥道板梁） c 连续框架腹孔连续框架腹孔 (2) (2) 腹孔墩腹孔墩 腹孔墩由底梁、墩身和墩帽

17、组成。腹孔墩可分腹孔墩由底梁、墩身和墩帽组成。腹孔墩可分为横墙（立墙）式和排架（立柱）式两种为横墙（立墙）式和排架（立柱）式两种 (a) (a) 横墙式腹孔墩横墙式腹孔墩 (b) (b) 排架式腹孔墩排架式腹孔墩 对于拱上结构与主拱结构与主拱联接城整体的对于拱上结构与主拱结构与主拱联接城整体的钢筋混凝土空腹式拱桥，为了使拱上结构不参与主钢筋混凝土空腹式拱桥，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，以改善腹孔墩的受力情况。受轴向压力的受力构件，以改善腹孔墩的受力情况。为了简化构造和方便施工，一般高立柱可采

18、用固结为了简化构造和方便施工，一般高立柱可采用固结形式，而只将靠近拱顶处的形式，而只将靠近拱顶处的1 12 2根高度较小的矮立根高度较小的矮立柱上下端设铰。柱上下端设铰。（三）（三） 拱桥的其他细部构造拱桥的其他细部构造1 1、拱顶填料与桥面铺装、拱顶填料与桥面铺装2 2、收缩缝与变形缝、收缩缝与变形缝3 3、排水与防水层、排水与防水层4 4、拱铰的设置、拱铰的设置1 1、 拱顶填料与桥面铺装拱顶填料与桥面铺装拱上填料作用：拱上填料作用：a a、扩大车辆荷载作用的面积、扩大车辆荷载作用的面积b b、减小车辆荷载对拱圈的冲击。、减小车辆荷载对拱圈的冲击。 拱桥桥面铺装应根据桥梁所拱桥桥面铺装应根

19、据桥梁所在的公路等级、使用要求、交通在的公路等级、使用要求、交通量大小以及桥型等条件综合考虑量大小以及桥型等条件综合考虑确定。为便于排水，桥面铺装应确定。为便于排水，桥面铺装应设置设置1.5%1.5%2.0%2.0%横坡。横坡。2 2、伸缩缝与变形缝、伸缩缝与变形缝 对小跨径实腹拱，伸缩缝设对小跨径实腹拱，伸缩缝设在两拱脚的上方，并在横桥向贯在两拱脚的上方，并在横桥向贯通（包括侧墙、行车道、人行道、通（包括侧墙、行车道、人行道、栏杆等）栏杆等） 对拱式空腹拱桥，通常将紧对拱式空腹拱桥，通常将紧靠墩靠墩( (台台) )的第一个腹拱做成三铰的第一个腹拱做成三铰拱，并在紧靠墩拱，并在紧靠墩( (台台

20、) )的拱铰上方的拱铰上方设置伸缩缝，且应贯通全桥宽，设置伸缩缝，且应贯通全桥宽，而其余两拱铰上方设置变形缝。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，做成两铰或三铰拱，并在拱铰上方也设置变形缝，以使拱上建筑更好地适应主拱的变形。对梁式腹孔，以使拱上建筑更好地适应主拱的变形。对梁式腹孔，通常是在桥台和墩顶立柱处设置标准伸缩缝通常是在桥台和墩顶立柱处设置标准伸缩缝( (板式或板式或毛勒伸缩缝毛勒伸缩缝) )，而在其余立柱处采用桥面连续。，而在其余立柱处采用桥面连续。 3 3、排水与防水

21、层、排水与防水层4 4、拱铰的设置、拱铰的设置设铰的四种情况：设铰的四种情况：按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈；按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈；按构造要求需要采用两铰拱或三铰拱的腹拱圈；按构造要求需要采用两铰拱或三铰拱的腹拱圈；需设置铰的矮小腹孔墩，即将铰设置在墩上端与需设置铰的矮小腹孔墩，即将铰设置在墩上端与 顶梁和下端与底梁的连接处；顶梁和下端与底梁的连接处；在施工过程中，为消除或减小主拱圈的部分附加在施工过程中，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，需要在拱内力，以及对主拱圈内力作适当调整，需要在拱 脚处设置临时铰。脚处设置临时铰。 (1) (1) 弧形铰弧形铰（2

22、2）铅垫铰）铅垫铰 （3 3） 平铰平铰（4 4）不完全铰）不完全铰 （5 5） 钢铰钢铰二、中下承式拱桥的构造二、中下承式拱桥的构造 中、下承式拱桥的桥跨结构一般由拱肋、横向联系和中、下承式拱桥的桥跨结构一般由拱肋、横向联系和悬挂结构三部分组成。悬挂结构三部分组成。 ( (一一) ) 拱肋拱肋材料：材料： 预应力混凝土、钢管混凝土或钢材。预应力混凝土、钢管混凝土或钢材。位置：位置： 平行，提篮拱平行，提篮拱拱肋类型：钢筋混凝土拱肋、钢管混凝土拱肋拱肋类型：钢筋混凝土拱肋、钢管混凝土拱肋1 1、钢筋混凝土拱肋、钢筋混凝土拱肋 钢筋混凝土拱肋的截面形状根据跨径大小、荷钢筋混凝土拱肋的截面形状根据

23、跨径大小、荷载等级和结构的总体尺寸，可以采用矩形、工字形载等级和结构的总体尺寸，可以采用矩形、工字形和箱形。矩形截面的拱肋施工简单，一般用于中、和箱形。矩形截面的拱肋施工简单，一般用于中、小跨径拱桥，拱肋高度通常为跨径的小跨径拱桥，拱肋高度通常为跨径的1/401/401/701/70，肋宽一般为肋高的肋宽一般为肋高的0.50.51.01.0倍。工字形和箱形截面倍。工字形和箱形截面常用于大跨径的拱肋，拱肋截面高可先取跨径的常用于大跨径的拱肋，拱肋截面高可先取跨径的1/501/50左右，然后根据试算调整。左右，然后根据试算调整。2 2、钢管混凝土拱肋、钢管混凝土拱肋 1)1)拱肋横截面型式拱肋横截

24、面型式 拱肋通常做成等高、等宽截面，以方便加工制作。拱肋通常做成等高、等宽截面，以方便加工制作。 当拱脚段处于下列情形时，可将拱脚段做成钢管混凝当拱脚段处于下列情形时，可将拱脚段做成钢管混凝土实腹结构：土实腹结构： a a、淹没于水中、淹没于水中 b b、拱脚段受力较大、拱脚段受力较大 c c、有防撞等要求、有防撞等要求 选定断面型式后，钢管直径及壁厚尺寸将直接影响结选定断面型式后，钢管直径及壁厚尺寸将直接影响结构的强度，考虑到防腐等要求，壁厚不宜小于构的强度，考虑到防腐等要求，壁厚不宜小于12mm12mm。 钢管应采用钢管应采用16Mn16Mn钢、钢、15Mn15Mn或或A3A3钢，既可采用

25、成品无缝钢，既可采用成品无缝钢管，也可由钢板卷制加工而成。当钢管直径较大或壁厚钢管，也可由钢板卷制加工而成。当钢管直径较大或壁厚超过常用规格时，可用钢板冷卷或热压后焊接成相应的空超过常用规格时，可用钢板冷卷或热压后焊接成相应的空钢管。由于焊接质量直接关系到全桥的安全，对焊缝必须钢管。由于焊接质量直接关系到全桥的安全，对焊缝必须采用超声波或采用超声波或X X射线检测。射线检测。 2)2)钢管钢管 钢管内宜填高强混凝土，使其与钢管钢号和含钢率匹钢管内宜填高强混凝土，使其与钢管钢号和含钢率匹配，以充分发挥钢管混凝构件的套箍作用。配，以充分发挥钢管混凝构件的套箍作用。 钢管混凝土应采用泵送，为了保证混

26、凝土能填满钢管，钢管混凝土应采用泵送，为了保证混凝土能填满钢管，应采用减水剂和膨胀剂，同时掺入适量的粉煤灰，以降低应采用减水剂和膨胀剂，同时掺入适量的粉煤灰，以降低混凝土的水化热，减少水泥用量，提高混凝土的和易性和混凝土的水化热，减少水泥用量，提高混凝土的和易性和可泵性，减少收缩。可泵性，减少收缩。 3)3)混凝土混凝土（二）横向联系二）横向联系 作用：作用：增加两片分离式拱肋横向刚度和稳定性。增加两片分离式拱肋横向刚度和稳定性。 钢管混凝土拱肋的横撑多采用钢管桁架，钢钢管混凝土拱肋的横撑多采用钢管桁架，钢管可以是空心的，也可以内填混凝土，做成钢管管可以是空心的，也可以内填混凝土，做成钢管混凝

27、土横撑。混凝土横撑。 横向连接在拱脚段多做成桁式横向连接在拱脚段多做成桁式K K撑或撑或X X撑，以撑，以获得更好的稳定性，在桥面系以上则多采用直撑、获得更好的稳定性，在桥面系以上则多采用直撑、K K撑或撑或H H形撑。形撑。 ( (三三) ) 悬挂结构悬挂结构 悬挂结构包括吊杆和桥面系等，吊杆将纵梁和悬挂结构包括吊杆和桥面系等，吊杆将纵梁和横梁系统悬挂在拱肋下，桥面荷载通过它们将作用横梁系统悬挂在拱肋下，桥面荷载通过它们将作用力传递到拱肋上。力传递到拱肋上。 1 1、吊杆吊杆 按其构造可分为刚性吊杆和柔性吊杆两类按其构造可分为刚性吊杆和柔性吊杆两类. . 吊杆的间距一般根据构造要求和经济美观

28、等因吊杆的间距一般根据构造要求和经济美观等因素决定。间距大时，吊杆的数目减少，但纵、横梁素决定。间距大时，吊杆的数目减少，但纵、横梁的用料增多；反之，吊杆数目增多，纵、横梁的用的用料增多；反之，吊杆数目增多，纵、横梁的用料减少。一般吊杆的间距为料减少。一般吊杆的间距为4m4m10m10m，通常吊杆等间，通常吊杆等间距布置。距布置。 2 2、纵梁与行车道板、纵梁与行车道板 行车道系由纵、横梁和桥面板组成行车道系由纵、横梁和桥面板组成 由于横梁的间距一般在由于横梁的间距一般在4m4m10m10m之间，纵梁多采用之间，纵梁多采用与桥面板连成整体的与桥面板连成整体的T T形或形或形小梁，形成简支梁结构

29、形小梁，形成简支梁结构或连续梁结构，也可以直接在横梁上密铺预制空心板或连续梁结构，也可以直接在横梁上密铺预制空心板或实心板来取代桥面板和纵梁两者的作用。或实心板来取代桥面板和纵梁两者的作用。 桥面板一般为普通钢筋混凝土结构，也可采用预应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。桥面板上铺设桥面铺装、安设人力或部分预应力结构。桥面板上铺设桥面铺装、安设人行道和栏杆等。行道和栏杆等。 为避免桥面系受拱肋变形作用而受到附加拉伸，从而为避免桥面系受拱肋变形作用而受到附加拉伸，从而导致桥面、防水层和混凝土被拉裂，在适当的位置要设置导致桥面、防水层和混凝土被拉裂，在适当的位置要设置断

30、缝。断缝。 3 3、横梁、横梁 中承式拱桥的桥面横梁可分为三类：固定横梁、中承式拱桥的桥面横梁可分为三类：固定横梁、普通横梁和刚架横梁。普通横梁和刚架横梁。 桥面系与拱肋相交处的横梁一般与拱肋刚性联桥面系与拱肋相交处的横梁一般与拱肋刚性联结，其截面尺寸与刚度远比其他横梁大，通常称为结，其截面尺寸与刚度远比其他横梁大，通常称为固定横梁固定横梁；通过吊杆悬挂在拱肋下的横梁称为；通过吊杆悬挂在拱肋下的横梁称为普通普通横梁横梁；通过立柱支承在拱肋上的横梁称为；通过立柱支承在拱肋上的横梁称为刚架横梁刚架横梁。 拱上门式刚架由拱上立柱和横梁组成。拱上门式刚架由拱上立柱和横梁组成。 中承式拱桥桥面纵梁的固定

31、支座一般不设在拱中承式拱桥桥面纵梁的固定支座一般不设在拱上门式刚架上，以减小刚架所受的纵向水平力。上门式刚架上，以减小刚架所受的纵向水平力。 拱上立柱与拱肋的连接可分为刚接和铰接。刚拱上立柱与拱肋的连接可分为刚接和铰接。刚接时立柱底部的钢筋应插入拱肋且与拱肋主筋绑扎接时立柱底部的钢筋应插入拱肋且与拱肋主筋绑扎牢固，铰接时一般采用混凝土铰。拱上相邻刚架的牢固，铰接时一般采用混凝土铰。拱上相邻刚架的立柱高度会出现悬殊的高差，当立柱的高度超出纵立柱高度会出现悬殊的高差，当立柱的高度超出纵向厚度的向厚度的2020倍时，即使与拱肋刚接，立柱内的纵向倍时，即使与拱肋刚接，立柱内的纵向弯矩值也将很小，可忽略

32、不计，而对靠近固定横梁弯矩值也将很小，可忽略不计，而对靠近固定横梁的矮立柱，则宜做成铰接。的矮立柱，则宜做成铰接。 三、其他类型拱桥的构造三、其他类型拱桥的构造（一）桁架拱桥（一）桁架拱桥上部主要构造：上部主要构造：桁架拱片桁架拱片主要承重结构，由上、下弦杆、腹杆、主要承重结构，由上、下弦杆、腹杆、拱顶实腹段组成；拱顶实腹段组成；横向联结系横向联结系拉杆、横系梁、横隔板、剪刀撑拉杆、横系梁、横隔板、剪刀撑桥面系桥面系横向微弯板、纵向微弯板和预应力混凝横向微弯板、纵向微弯板和预应力混凝土空心板土空心板（1 1）拱与桁架组合，共同受力，整体性好，发挥全）拱与桁架组合，共同受力，整体性好，发挥全 截

33、面材料的作用；截面材料的作用；（2 2）桁架部分的构件主要承受轴力；）桁架部分的构件主要承受轴力；（3 3）拱的水平推力使跨中弯距减少）拱的水平推力使跨中弯距减少（4 4）节点为刚性连接，易开裂，影响整体刚度及耐）节点为刚性连接，易开裂，影响整体刚度及耐 久性；久性；（5 5）整体自重轻，构件可预制，适合软土地基；）整体自重轻，构件可预制，适合软土地基；（二）桥型特点（二）桥型特点1 1、桁架拱片、桁架拱片 桁架拱片是桁架拱桥的主要承重结构，在施工桁架拱片是桁架拱桥的主要承重结构，在施工中它承受全部结构的自重（包括施工荷载），竣工中它承受全部结构的自重（包括施工荷载），竣工后它与桥面结构组合一

34、体共同承受活载和其他荷载。后它与桥面结构组合一体共同承受活载和其他荷载。桁架拱片由上弦杆、腹杆、下弦杆和拱顶实腹段组桁架拱片由上弦杆、腹杆、下弦杆和拱顶实腹段组成。成。（1 1）构件纤细，所以施工运输要仔细小心）构件纤细，所以施工运输要仔细小心（2 2）模板复杂，刚性连接节点处的竖杆斜拉杆实腹）模板复杂，刚性连接节点处的竖杆斜拉杆实腹段易出现裂缝。段易出现裂缝。注意事项：注意事项： 腹杆包括斜杆和竖杆。根据腹杆的不同布置情腹杆包括斜杆和竖杆。根据腹杆的不同布置情况，可分为三角形式、带竖杆的三角形式、斜压杆况，可分为三角形式、带竖杆的三角形式、斜压杆式和斜拉杆式等四种形式。式和斜拉杆式等四种形式

35、。 2 2、横向联系、横向联系 横向联系是设置在桁架拱片之间，为了把桁架横向联系是设置在桁架拱片之间，为了把桁架拱片联成整体，使之共同受力，并保证其横向稳定拱片联成整体，使之共同受力，并保证其横向稳定性的。一般由拉杆、横系梁、横隔板和剪刀撑等组性的。一般由拉杆、横系梁、横隔板和剪刀撑等组成。成。 拉杆和横系梁分别设置在上拉杆和横系梁分别设置在上下弦杆的节点处，下弦杆的节点处，拱顶实腹段每隔拱顶实腹段每隔3 35m5m也应设置横系梁。当跨径较小也应设置横系梁。当跨径较小时，横系梁也可用拉杆代替。而对于城市宽桥，拱时，横系梁也可用拉杆代替。而对于城市宽桥，拱顶实腹段的横向联系宜加强，这样有利于活载

36、横向顶实腹段的横向联系宜加强，这样有利于活载横向分布。分布。3 3、桥面结构、桥面结构 桁架拱桥的桥面结构形式有：横向微弯板、纵桁架拱桥的桥面结构形式有：横向微弯板、纵向微弯板和预应力混凝土空心板等。向微弯板和预应力混凝土空心板等。4 4、桁架拱与墩台的连接、桁架拱与墩台的连接 桁架拱与墩（台）的连接包括：下弦杆、上弦桁架拱与墩（台）的连接包括：下弦杆、上弦杆与桥墩（台）的连接和多孔桁架拱桥桥跨结构之杆与桥墩（台）的连接和多孔桁架拱桥桥跨结构之间的连接等。间的连接等。( (二二) ) 刚架拱桥刚架拱桥 刚架拱是在刚架、斜腿刚架等基础上发展而来刚架拱是在刚架、斜腿刚架等基础上发展而来的一种新桥型

37、，属于有推力的高次超静定结构。的一种新桥型，属于有推力的高次超静定结构。1 1、刚架拱片、刚架拱片 刚架拱片是刚架拱桥的主要承重结构，一般由刚架拱片是刚架拱桥的主要承重结构，一般由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿（主斜跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿（主斜撑）、次拱腿（斜撑）等构成。总体布置形式主要撑）、次拱腿（斜撑）等构成。总体布置形式主要与桥梁跨径、荷载大小等有关。与桥梁跨径、荷载大小等有关。 2 2、横向联系、横向联系 横向联系是为使刚架拱片联成整体共同受力、横向联系是为使刚架拱片联成整体共同受力、并保证其横向稳定而设置的。为了简化构造，横向并保证其横向稳定而设置的。为了简化

38、构造，横向联系可采用预制装配式的横系梁或横隔板形式，其联系可采用预制装配式的横系梁或横隔板形式，其间距根据跨径的大小布置。一般在刚架拱片的跨中，间距根据跨径的大小布置。一般在刚架拱片的跨中，主、次节点，次梁端部等处设置横系梁。当跨径较主、次节点，次梁端部等处设置横系梁。当跨径较大或者跨径小、桥面很宽时，为加强跨中实腹段刚大或者跨径小、桥面很宽时，为加强跨中实腹段刚架拱片间的横向整体性，有利于荷载的横向分布，架拱片间的横向整体性，有利于荷载的横向分布，可增设直抵桥面板的横隔板。可增设直抵桥面板的横隔板。3 3、桥面结构、桥面结构 桥面结构可由预制微弯板、现浇混凝土填平层、桥面结构可由预制微弯板、

39、现浇混凝土填平层、桥面铺装等部分组成，也可采用预制空心板桥面铺装等部分组成，也可采用预制空心板现浇现浇混凝土层及桥面铺装构成。混凝土层及桥面铺装构成。 第三节第三节 拱桥的设计拱桥的设计一、拱桥的总体布置一、拱桥的总体布置二、拱轴线的选择二、拱轴线的选择三、拱圈截面变化规律和截面尺寸的拟定三、拱圈截面变化规律和截面尺寸的拟定一、总体布置一、总体布置总体布置图应包括：总体布置图应包括：1、拟采用的结构体系及结构形式；、拟采用的结构体系及结构形式；2、桥梁的长度、跨径、孔数、桥面标高；、桥梁的长度、跨径、孔数、桥面标高；3、拱的主要几何尺寸，例如：矢跨比、桥梁的高度、拱的主要几何尺寸，例如：矢跨比

40、、桥梁的高度、宽度、外形等；宽度、外形等；4、墩台及其基础形式和埋置深度；、墩台及其基础形式和埋置深度；5、桥上及桥头引道的纵坡等。、桥上及桥头引道的纵坡等。 一、总体布置一、总体布置（一）确定拱桥的设计标高（一）确定拱桥的设计标高1 1、桥面标高、桥面标高2 2、拱顶底面高程、拱顶底面高程3 3、起拱线标高、起拱线标高4 4、基础底面标高、基础底面标高（二）（二） 确定拱桥的矢跨比确定拱桥的矢跨比 flggHV（三）不等跨连续拱桥的处理方法（三）不等跨连续拱桥的处理方法 连续拱桥最好选用等跨分孔的方案。但在受地形、连续拱桥最好选用等跨分孔的方案。但在受地形、地质、通航等条件的限制时，同时需要

41、考虑与周围景物地质、通航等条件的限制时，同时需要考虑与周围景物相协调，也可以采用不等跨布置。为减少因结构重力引相协调，也可以采用不等跨布置。为减少因结构重力引起推力不平衡对桥墩和基础的偏心作用，可以采用以下起推力不平衡对桥墩和基础的偏心作用，可以采用以下措施：措施：1 1、采用不同的矢跨比、采用不同的矢跨比 利用跨径一定时矢跨比与推力大小成反比的关利用跨径一定时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），使两相大），小跨径用较坦的拱（矢跨比较小），使两相邻孔在永久荷载作用下的不平衡推力尽

42、量减小。邻孔在永久荷载作用下的不平衡推力尽量减小。 由于采用了不同的矢跨比，致使两相邻孔的拱由于采用了不同的矢跨比，致使两相邻孔的拱脚标高不在同一水平线上。因大跨径孔的矢跨比大，脚标高不在同一水平线上。因大跨径孔的矢跨比大，拱脚降低，减少了拱脚水平推力对基底的力臂，这拱脚降低，减少了拱脚水平推力对基底的力臂，这样可以使大跨与小跨结构重力引起的水平推力对基样可以使大跨与小跨结构重力引起的水平推力对基底所产生的力矩接近平衡。底所产生的力矩接近平衡。2 2、采用不同的拱脚标高、采用不同的拱脚标高3 3、调整拱上建筑的恒载重量、调整拱上建筑的恒载重量 如果拱脚必须在相同或相近标高上时，也可用如果拱脚必

43、须在相同或相近标高上时，也可用调整拱上建筑的重量来减小相邻孔间的不平衡推力。调整拱上建筑的重量来减小相邻孔间的不平衡推力。4 4、采用不同类型的拱跨结构、采用不同类型的拱跨结构 小跨采用板拱结构，大跨采用分离式拱肋结构，小跨采用板拱结构，大跨采用分离式拱肋结构，必要时加大大跨经拱肋的矢高，做成中承式肋拱桥必要时加大大跨经拱肋的矢高，做成中承式肋拱桥梁。梁。5 5、通过设计成体型不对称的或加大尺寸的桥墩和基通过设计成体型不对称的或加大尺寸的桥墩和基础的方法来加以解决础的方法来加以解决 二、二、 拱轴线的选择拱轴线的选择拱轴系数的确定拱轴系数的确定 拱轴线的形状不仅直接影响着拱圈的内力分布拱轴线的

44、形状不仅直接影响着拱圈的内力分布及截面应力的大小，而且它与结构的耐久性、经济及截面应力的大小，而且它与结构的耐久性、经济性和施工安全性等都有密切的关系。性和施工安全性等都有密切的关系。 选择拱轴线的原则，就是尽可能降低由于荷载选择拱轴线的原则，就是尽可能降低由于荷载产生的弯矩数值。最理想的拱轴线是与拱上各种荷产生的弯矩数值。最理想的拱轴线是与拱上各种荷载作用下的压力线相吻合载作用下的压力线相吻合( (合理拱轴线）。合理拱轴线）。 一般来说，拱轴线的选择应满足以下四方面的一般来说，拱轴线的选择应满足以下四方面的要求：要求： 1 1、尽量减小拱圈截面的弯矩；最大限度减小截面、尽量减小拱圈截面的弯矩

45、；最大限度减小截面 拉应力；拉应力； 2 2、对于无支架施工的拱桥，应满足各施工阶段的、对于无支架施工的拱桥，应满足各施工阶段的 要求，并尽可能少用或不用临时性施工措施；要求，并尽可能少用或不用临时性施工措施； 3 3、计算方法简便；、计算方法简便； 4 4、线型美观，便于施工。、线型美观，便于施工。拱桥常用的拱轴线型拱桥常用的拱轴线型1 1、圆弧线、圆弧线 圆弧线拱，线型最简单，施工最方便。但是在一般情圆弧线拱，线型最简单，施工最方便。但是在一般情况下，圆弧形拱轴线与恒载压力线偏离较大，使拱圈各截况下，圆弧形拱轴线与恒载压力线偏离较大，使拱圈各截面受力不够均匀。因此圆弧线常用于面受力不够均匀。因此圆弧线常用于151520m20m以下的小跨以下的