拱桥的构造与设计课件

1、第10章拱桥的构造与设计拱桥受力特点拱桥拱脚处有水平推力，与梁桥比使拱内弯矩分布大为改变(减小)。 拱桥是一种既古老又年轻的桥梁形式。古代拱桥：拱轴曲线造型的千变万化 (赵州桥，L=37m)。当代拱桥：结构型式与施工方法的丰富多彩 (重庆万县长江大桥，L=420m；卢浦大桥，L=550m；朝天门长江大桥，552m）。200-600m范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥强有力的竞争对手。拱桥的基本图示10.1 拱桥的组成与分类10.1.1 拱桥的受力特点 拱桥在竖向荷载作用下，两端支承处除有竖向反力外，还会产生水平推力，正是这个水平推力，大大减小了跨内弯矩。 水平推力的影响，使拱圈截面的弯矩比同等跨

2、径简支梁的弯矩小，主拱圈以受压为主，从而使圬工材料的性能得以充分发挥 。10.1.2拱桥的基本特点承重结构：主拱受力特点：支承处不仅产生竖向反力，还产生水平推力，从而使拱主要受压为主，截面弯矩减小。建筑材料：圬工，钢筋混凝土，钢主要优点：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，特别是圬工拱桥，技术容易被掌握，有利于广泛采用。主要缺点：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，对地基要求也高；圬工拱桥一般都采用有支架施工，施工较复杂，工期长，费用高；由于水平推力较大，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，

3、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。在我国公路桥梁建设中，拱桥、特别是圬工拱桥仍得到了广泛的应用：在条件允许的情况下，修建拱桥往往是经济合理的。拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服 从结构体系、构造形式上采取措施；用轻质材料减轻自重；设法提高地基的承载能力；提高预制构件所占的比重。10.1.3拱桥的组成组成：上部结构（主拱圈、拱上建筑）下部结构（桥墩、桥台、基础）10.1.4 拱桥的主要分类桥拱建桥材料圬工拱桥，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，下承式拱桥受力图式简单体系拱桥：三铰拱，两铰拱，无铰

4、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10.2 拱桥的结构体系与总体布置10.2.1拱桥的结构体系 拱式桥梁结构体系按照主拱圈与行车系结构之间相互作用的性质和影响程度，可分为简单体系拱桥和组合体系拱桥两大类。（1）简单体系拱桥 主拱圈是主要承重结构，拱上建筑不参与主拱圈受力。三铰拱：外部静定结构,适于地基较差的地区,由于拱铰的存在,减小了整体刚度,铰的构造复杂,较多用在拱上建筑的腹拱圈中。两铰拱：外部一次超静定结构，取消跨中铰，增大了整体刚度，附加内力较小。无铰拱：三次超静定结构，弯矩分布较均匀，用材较省，整体刚

5、度大，但附加内力较大，适于地基较好的地区。a)三铰拱；b)两铰拱；c)无铰拱 （2）组合体系拱桥 拱上建筑要参与主拱圈受力无推力拱（系杆拱）拱桥的推力由系杆承受。根据系杆和拱圈的相对刚度可分为：刚性系杆柔性拱柔性系杆刚性拱刚性系杆刚性拱有推力拱没有系杆，由单独的梁和拱共同受力，拱的推力由墩台承受。无推力的组合体系拱a)系杆拱；b)蓝格尔拱；c)洛泽拱；d)尼尔森系杆拱；e)尼尔森蓝格尔拱；f)尼尔森洛泽拱有推力的组合体系拱a)倒蓝格尔拱；b)倒洛泽拱拱片拱桥行车道系与主拱圈刚性连接在一起，共同受力。铰拱两铰拱三铰拱拱铰10.2.2 拱桥的总体布置确定结构体系及结构形式桥梁长度、跨径、孔数矢跨比

6、、拱圈跨度与高度墩台尺寸、基础形式与埋置深度桥上及桥头引道纵坡（1）确定拱桥的设计标高和矢跨比设计标高桥面标高由通航行泄洪、桥下通行要求等综合确定拱顶底面标高桥面标高拱顶填料厚度拱圈厚度起拱线标高尽量减小基底弯矩，节省墩台圬工体积。基础底面标高根据冲刷深度、地基承载力等因素综合确定。（2）矢跨比确定f/l是拱桥的一个重要参数，其值与拱圈内力有密切关系。f/l大，则拱圈较陡，拱桥推力减小，对基础有利，对f/l小，拱圈较坦，拱桥推力增大，拱圈内力增大，对基础不利，拱圈受力有利。f/l取值范围：1/41/8，最小不得小于1/12，因为此时拱桥已退化成了梁桥。（3）不等跨分孔的处理 拱桥是有恒载推力的

7、，若受到地形、地质、通航等条件的影响，无法采用等跨跨越的时候，就需采用不等跨方案，此时就需考虑恒载的不平衡推力问题。采用不同的矢跨比 大跨用大的矢跨比，小跨用小的矢跨比，使拱圈恒载推力尽量平衡采用不同的拱脚标高 小跨拱脚较高，大跨起拱线降低，使基底弯矩尽量抵消调整拱上建筑的质量 小跨用较重的填料，大跨采用较轻的填料或采用空腹式。采用不同的类型的拱跨结构 大跨采用空腹式或肋拱或中承式拱桥，小跨采用实腹式或上承式结构。设置单向推力墩实际工程中，以上方法并非单独使用，经常综合使用10.3 主拱圈的构造和截面尺寸拟定按主拱截面形式分类：板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱（1）石板拱构造拱石编号a)圆弧拱；b)

8、变截面悬链线拱；c)等截面悬链线拱拱石的错缝要求 拱圈与墩台及腹孔墩连接 （2）板拱截面宽度与厚度确定拱圈宽度其宽度一般由桥面宽度确定，人行道可放置或悬挑在拱圈上。当拱圈宽度小于桥面宽度时，称为窄拱圈，桥规规定：当拱圈宽跨比B/L1/20时，应验算拱圈的横向稳定性。拱圈厚度（P239）等厚小跨径石拱桥变厚小跨径石拱桥湖南乌巢河桥10.3.2 肋拱桥为减轻自重，增大拱桥跨越能力，充分利用材料强度，以较小的截面积获取较大的截面抵抗矩，将板拱划分成多条拱肋。由于拱肋截面较小，其横向稳定性较小，需在肋间设置横系梁，要求横系梁具有足够的刚度和强度，并与拱肋牢固连接。肋拱拱肋截面形式钢管混凝土拱肋形式四川

9、德阳旌湖大桥菜园坝长江大桥朝天门大桥位于长江与嘉陵江交会处的朝天门前,此桥长1741米，主桥为190米+552米+190米，三跨连续中承式钢桁系杆拱桥。双层设计，上层双向6车道，下层双向轻轨和两个预留车道。大桥2008年年底建成。南宁大桥，主桥长300m肋拱桥丰石路刀鞘溪大桥L0=110m f/L=1/6 m=1.756 钢筋砼箱肋拱10.3.3 箱形拱桥（1）箱形拱的主要特点截面挖空率大5070%，与板拱相比，可节省大量圬工体积，减小重量；箱形截面能较好地满足主拱圈各截面承受正负弯矩的需要；由于是闭合空心截面，抗弯和抗扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均匀；单条拱肋刚度较大，稳定性较好，能

10、单箱肋成拱，便于无支架吊装；预制构件的精度要求较高，吊装设备较多，适用于大跨径拱桥的修建。预制拱箱的宽度较大，施工操作安全，易保证施工质量。 箱形截面是大跨径拱桥一种比较经济、合理的截面形式。（2）箱型拱截面的组成方式 主拱圈的形成方式：预制安装、纵向分段，横向闭合单箱预制；预制成开口箱，现浇顶板；现浇拱圈施工。a、由U形肋组成的多室箱形截面 b、由工字形截面组成的多室箱形截面 c、由闭合箱肋组成的多室箱形截面 d、单箱多室截面 横隔板的预制汾水河大桥是悬链线无铰拱桥，主孔净跨158m，横截面由5个箱组成，箱高2.6m，主拱采用缆索吊装施工，单箱分7段起吊，每段吊重68吨。在前期出现地质问题和

11、腹板裂缝事件，停工近一年时间后，中国第四治金建设公司（简称“四冶”）接手实施建设。汾水河大桥在2009年5月通车刀鞘溪大桥预制拱箱阶段（3）箱形拱截面尺寸的拟定 1）拱圈的高度H 拱圈的高度主要取决于拱的跨度，所采用的混凝土强度。根据我国的实践，可以采用以下的经验公式来拟定拱圈的高度式中，l0 为拱的净跨径，值在0.60.8之间，跨度大或箱室少选用上限。此外，也可以参照已成桥梁拟定。 采用混凝土材料。2）拱圈的宽度 单箱多室箱形拱圈宽度通常采用窄拱圈形式，一般为桥宽的0.61.0倍，桥面悬挑1.02.5m，最大可达到4.0m。 保证拱圈横向的刚度和稳定：宽跨比应1/20，特大跨径拱桥可适当放宽

12、，如：万县长江大桥为1/26.25，南斯拉夫KRK桥为1/32.9，但必须验算横向稳定性。 3）箱肋的宽度B 箱肋宽度主要取决于缆索吊装能力和吊装过程中的稳定。箱肋宽度大，相应箱肋数和横向接缝就少，整体性强，单箱肋安装时的横向稳定性容易得到保证，但吊装质量大，因此，设计时必须充分考虑施工设备和起吊能力。目前国内最大吊装能力已达75T，箱肋宽度一般为1.21.7m，常用1.41.5m。4）顶底板及腹板尺寸 由多个闭口箱组成的箱形拱，其顶底板尺寸与跨径大小和荷载等级有关，一般取1522cm，可以是等厚，也可以是不等厚，跨径大但拱圈窄时取大值。两外边箱外腹板厚一般为1215cm，内箱肋腹板厚常取56

13、cm，以尽量减轻起吊质量。箱肋间的填缝宽度应根据受力大小（主要是轴应力）确定，一般取2035cm，但为保证填缝混凝土浇筑质量，常取24cm，其中4cm为两箱肋间的安装缝。 （4）箱形拱的横隔板及横向联结 为提高箱肋在吊运及使用阶段的抗扭能力，加强箱壁的局部稳定，需在拱箱内每隔一定间距设置横隔板。除在箱肋接头处外，吊扣点及拱上立柱处必须设置外，其余部分每2.55m设置一道，厚度为68cm。 （5）箱肋接头 受吊装能力的限制，箱肋需沿纵向划分成数段预制，段与段之间一般采用角钢顶接接头，接头处的箱壁、顶板、底板需局部加厚，预埋的接头角钢焊接在上下缘的主筋上。通过定位角钢临时联结、定位，全拱合龙后，再

14、在接头角钢上加盖钢板焊接，最后用混凝土封头。 脚接头一般在墩台的拱座内预留3040cm的凹槽，将箱肋端部的箱壁、顶板、底板加厚2030cm，插入槽内，与箱肋上下缘预埋的钢板焊接，最后用混凝土不低于拱座混凝土标号的混凝土封填拱脚凹槽。 （6）钢筋布置 主拱一般按素混凝土构件设计，但截面必须配置构造钢筋以及构件在吊装过程中的受力钢筋。对闭口箱，此部分受力钢筋对称布置在顶底板上，对开口箱，则布置在箱壁上缘和底板上，钢筋数量主要由箱段在吊运和悬挂过程中的受力情况计算确定。沿箱壁的高度应布置分布钢筋，钢筋间距不大于25cm。 当按素混凝土构件计算难以通过时，可按钢筋混凝土构件计算。10.3.4 双曲拱桥

15、构造特点：化整为零，集零为整。使用性能：接缝较多，整体性差，几乎不再修建。设计时，主拱圈划分成拱肋、拱波、拱板及横向联系等四种构件（化整为零）。施工时，先把分段预制的钢筋混凝土拱肋合龙，与横向联系构成拱形框架；在拱肋之间砌筑拱波；再在拱波上现浇混凝土拱板，形成主拱圈（集零为整）。双曲拱的主拱圈截面可以做成多肋多波或双肋多波的形式。拱肋断面有倒T形、L形、工字形、槽形和箱形等。 10.3.5 拱的截面变化规律等截面变截面高变，宽不变（常用），宽变，高不变Ritter公式n:拱厚变化系数，值越小，截面变化越大变宽：可有效提高拱圈的横向稳定性，对大跨径拱肋或窄拱圈有主要意义，但增大了墩台宽度，增加造

16、价。多用于中承式拱桥。镰刀形拱：由于减小拱脚截面可有效降低拱脚弯矩，使得弯矩在全跨均匀分布，较经济合理，但该种形式适用于100m左右，目前少用。Salginatobel桥10.4 拱上建筑与其他细部构造拱上建筑指桥面与主拱之间的构件或填充物 拱上建筑实腹式空腹式拱式拱上建筑梁式拱上建筑实腹段式全空腹式葵花式实腹段式全空腹式红星桥位于湖南省酃（音灵）县至郴（音琛）县上，公路通过该线接上106国道线。该桥跨越深谷，桥高达65m，主拱跨径108.45m，副拱跨径分别为24.5m、9m及7m，全长155.8m，桥宽8.2m。 该桥设计主拱轴线采用6次抛物线与恒载压力曲线吻合。拱上建筑24.5m的腹拱，

17、采用三铰双曲拱，左右采用8次抛物线的不对称拱线。大空间的腹拱在建筑上给人以美感，但对受力却是不利的。于1967年竣工。湖南省交通规划勘察设计院设计，湖南省公路局六队施工。葵花式拱上建筑实腹式拱桥(尺寸单位：cm) 空腹式拱桥拱式拱上建筑a)带实腹段的空腹拱；b)全空腹拱10.4.1 实腹式拱上建筑组成：填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面系等组成构造：填充式和砌筑式 拱上填料要求：透水性强、压缩性小、容重轻的材料；侧墙要求：受力按挡土墙计算和设计（侧墙顶面厚5070cm，向下逐渐增厚，侧墙与拱背相交处的厚度可采用该侧墙高度的0.4倍 ），可采用石砌或混凝土浇筑；护拱作用：加强拱脚段的

18、拱圈，帮助受力，便于设置防水层及泄水管。位于重庆万盛区，圆弧石拱桥，建于1918-1919年，单孔跨径18.7m，桥长53m。10.4.2 空腹式拱上建筑拱式腹拱腹拱圈腹拱墩横墙式立柱式梁式腹拱简支腹孔（纵铺桥面板），拱与拱上建筑联合作用很小。 连续腹孔（横铺桥道板） 框架腹孔（1）拱式拱上建筑1）腹孔拱式拱上建筑构造简单，外形美观，但质量较大，主要用于地质条件较好的圬工拱桥和普通钢筋混凝土箱形板拱桥中。腹孔通常对称地布置在主拱圈两侧结构高度所容许的范围内，一般在每半跨内不超过跨径的1/31/4。腹孔跨数随桥跨大小不同而异，以36孔为宜。为进一步减轻拱上建筑质量，采用全空腹型式，腹孔数依腹孔跨

19、径而定，一般以奇数跨居多。腹孔：跨径2.55m或(/151/8)；矢跨比： /61/2。2）腹孔墩腹孔墩：底梁、墩身和墩帽组成；墩身：横墙式或排架式两种。横墙式腹孔墩墩身：圬工材料、人洞。多用于圬工拱桥中。腹孔墩的厚度不小于80cm或大于腹拱圈厚度的一倍。底梁、墩帽较墩身宽510cm，底梁高度应足够，配筋需加强。3）腹孔与墩台的连接腹孔与墩台的连接：一种是直接支承在墩台上；另一种是跨过桥墩两侧，支承在腹孔墩上（不利于拱脚截面抗剪）。腹拱圈在拱上建筑需设置变形缝或伸缩缝的地方应做成三铰拱或两铰拱。（2）梁式拱上建筑1）简支腹孔简支腹孔由底梁、立柱、盖梁和纵向铺设的简支桥道板（梁）等组成，不考虑拱

20、上结构的联合作用 。腹孔墩多采用由立柱和盖梁组成的排架式结构。简支腹孔多采用全空腹型式，一般以奇数跨居多。简支腹孔采用钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构。 2）连续梁腹孔腹孔墩：底梁、墩身和墩帽组成；墩身：横墙式或排架式两种。横墙式腹孔墩墩身：圬工材料、人洞。多用于圬工拱桥中。腹孔墩的厚度不小于80cm或大于腹拱圈厚度的一倍。底梁、墩帽较墩身宽510cm，底梁高度应足够，配筋需加强。3）刚架腹孔腹孔与墩台的连接：一种是直接支承在墩台上；另一种是跨过桥墩两侧，支承在腹孔墩上（不利于拱脚截面抗剪）。腹拱圈在拱上建筑需设置变形缝或伸缩缝的地方应做成三铰拱或两铰拱。湖南乌巢河桥丰都泥巴溪大桥（3）拱上立

21、柱与主拱圈、盖梁的连接拱上立柱是拱上建筑的重要部分，传递桥面恒载和活载；连接必须牢固可靠，钢筋必须伸入足够长度；拱上立柱可以预制安装，也可现浇形成。10.4.3 其它细部构造 （1）拱顶填料、桥面铺装及人行道拱上填料（包括实腹拱和空腹拱）：作用是扩散车轮荷载，减小对拱圈的冲击，填料+铺装层不宜小于30cm；如果填料+铺装层较厚（大于50cm），可不计冲击影响；填料要求：容重小，透水性好，压缩性小。桥面铺装：一般采用防水砼、钢纤维砼、沥青砼、钢筋钢纤维砼等，同时在桥面形成一定的横坡（1.53.0 ），以利排水，保护桥梁。人行道：和梁桥一样，根据需要设置一定宽度的人行道，人行道可以部分悬出桥面或不

22、悬出。擦用预制装配施工。（2）伸缩缝与变形缝拱上建筑联合作用：在温度或荷载作用下，主拱与拱上建筑在受力和变形方面相互影响、相互制约的现象。拱式拱上建筑联合作用强，梁式拱上建筑联合作用弱 ；0l/4区段，联合作用较强，l/4 l/2区段，联合作用较弱；与施工方法有关（早脱架影响小，晚脱架影响大）。伸缩缝：缝宽23cm，用压缩性强的材料填塞。 变形缝：可不留缝宽，用油毛毡或低标号砂浆砌筑。 端腹孔设置三铰拱，以适应拱上建筑的变形。实腹式拱的伸缩缝 拱式腹孔的伸缩缝与变形缝 （3）防水及排水层防水层的设置：为了保护主拱圈受水侵蚀而设置，全桥范围不应断开，遇伸缩缝时适当处理；排水系统：有桥面排水和防水

23、层积水排水的情况；泄水管：可采用铸铁、砼、塑料及陶瓷等材料制作；长短根据排水系统需要设置。渗入水的排除 伸缩缝处的防水层 10.4.4 拱铰适用情况：主拱圈按有铰拱设计时，或空腹式腹拱构造需设置永久性的拱铰为减小或消除施工时的附加内力，以及对主拱圈内力作适当调整时，需设置临时性拱铰。类型：弧形铰 铅垫铰 平铰 不完全铰 钢铰 （1）弧形铰采用两个半径不同的圆弧面实现，两半径之比在1.21.5之间，铰宽度等于构件宽度。 接触应力较集中，铰内配筋较多，多用于永久性拱铰。（2）铅垫铰 厚度1.5cm2cm，外包锌铜片1cm2cm厚，宽度1/41/3拱圈截面高度，利用铅的塑性实现铰的功能，为使压力正对

24、中心，在铅垫板中心穿过一根粗钢筋。利用铅易于变形的受力特点达到支承面的自由转动的目的，从而实现铰的功能。可作临时铰用（）平铰采用油毛毡、砂浆或干砌形成平铰。两端面直接抵承，用于小跨径拱桥、腹拱圈，变形小，构造简单。（4）不完全铰 拱截面突然减小1/32/5，配置斜钢筋防开裂来形成铰，局部承压及配筋都需要设计和计算。截面突然缩小，应力集中严重，容易开裂。（5）钢铰 接近理想铰，常用于钢拱架、劲性骨架拱的临时铰。10.5 桁架拱桥和刚架拱桥的构造 桁架拱桥和刚架拱桥：基于双曲拱桥发展而来。属于上承式拱桥。特点： 自重轻、整体性好、装配化程度高、施工进度快，拱上建筑参与主拱受力，适合于中、小跨径的拱

25、桥或地质条件较差的情况。10.5.1 桁架拱桥分为：普通桁架拱和桁式组合拱（1）普通桁架拱桥组成：桁架拱片、横向联系、桥面 1) 桁架拱桥的特点一般特点：桁架拱片是主要承重结构，由上下弦杆、腹杆和实腹段组成整体，共同受力，各杆件主要承受轴力；桁架拱片在荷载作用下具有水平推力，跨中实腹段以受压为主；桁架拱片外部为两铰结构，温变及变位的结构附加内力较小。缺点：杆件纤细、模板复杂、浇筑及吊运要求高，节点处常常 有开裂。外部常采用两铰结构，附加内力较小，适合软弱地基需要。 2) 主要类型与构造特点贵州茅台大桥节点构造各杆要相交与节点上，避免产生附加弯矩；相邻杆件外缘交角以圆弧或直线过渡，不得出现小于9

26、0度角；腹杆主筋伸过上下玄杆轴线一定深度，拉杆不小于30d带钩；设置节点块包络钢筋，节点块范围内箍筋加密；预制装配时，现浇节点块部分将预制端面包入一定深度（5厘米）。桁架拱片的横向联系作用：把各个桁片联成整体，使之共同受力;构件：横系梁、横拉杆、横隔板、剪刀撑（竖、平向）桁架拱片与墩台的连接形式：与桥墩：悬臂式、过梁式、伸入式与桥台：过梁式、伸入式3)主要尺寸拟定桁架拱片间距确定影响因素：桥梁的宽度、跨径、设计荷载、经济性。拱片间距大、拱片数量少桥面工作量大通常跨径2050m，间距2m；跨径加大，间距加大，以减少片数。矢跨比的选定矢跨比较小时，立面外形较美观，腹杆较短，吊重轻，但水平推力大，墩

27、台负担也大。矢跨比较大时，情况则相反。一般其净矢跨比在1/61/10之间。下弦拱轴线：圆弧线、抛物线、悬链线。节间与实腹段长度节间长度：计算跨径的1/121/8，斜杆大致平行、与竖杆夹角3050实腹段长度与计算跨径之比：0.30.5。横向联结系和桥面结构尺寸横向联结系杆件的截面尺寸：主要由构造决定。拉杆和剪刀撑多为矩形截面，其边长可取为1520cm。横系梁多采用矩形截面，中部挖空，高度与下弦杆同，宽度与拱片净距之比1/15，可取1520cm。横隔板厚度通常取1520cm。桥面结构采用微弯板时，微弯板的净矢跨比一般在1/151/10，板的跨中厚度与跨径之比为1/151/13，其中，桥面填平层在板

28、顶的厚度可与预制微弯板相同或略大，一般为58cm。其他尺寸跨中截面总高：跨中实腹段和桥面组合的截面高度；初拟时可取净跨径的1/501/40。下弦杆为受压构件，多为矩形或箱形截面，截面高度取跨径的1/1001/80，截面宽2550cm或截面高度的1/21/1.5。上弦杆截面型式与桥面板构造有关，当采用空心板时，可采用矩形截面；当采用微弯板时，则需采用倒T形(边肋为L形)；截面宽度同下弦杆，高度取下弦杆高度的0.60.7倍。腹杆(斜杆和竖杆)常采用矩形截面，高度随杆长度而变，端腹杆的截面尺寸比中间腹杆的稍大；腹杆高度一般为下弦杆截面高度的1/2 1/1.5，宽多与上、下弦杆同宽，也可稍小。（）桁式

29、组合拱桥由于上弦的断开，使拱顶正弯矩比同跨径的普通桁架拱减小30%以上，拉力减小2倍以上；同时，设置断缝对减少由于日照温差引起的附加内力有好处。桁式组合拱桥与普通桁架拱的区别：与普通桁架拱的主要区别在于上弦杆的断点，普通桁架拱没有断点，桁式组合拱在 l/4附近设一道断缝，使断点至墩台顶部形成一个与墩台固结的悬臂桁架，跨间两断点之间为一普通桁架拱，全桥下弦杆保持连续。拱顶弯矩比同跨度的桁架拱减少1/3以上，上弦杆断开，拉力减小很多。相当于两悬臂桁架普通桁架拱，跨越能力较大。断点位置优先确定，一般为(0.50.6)L。常用于100米以上的特大型预应力砼拱桥，1995年建成的 贵州江界河大桥，跨径达

30、330米，居世界首位。桁式组合拱桥的上、下弦多通过横向联系各自形成整体箱形截面。桁式组合拱桥实例之一桁式组合拱桥实例之二桁式组合拱桥施工过程贵州仁怀市盐津河大桥（主跨174m）1995年建成石门大桥桁式组合拱10.5.2 刚架拱桥 Rigid Frame Arches刚架拱的特点有推力的高次超静定结构；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；广泛用于2570米跨径的桥梁建造中。刚架拱的组成（刚架拱片、横向连接系、桥面系） 跨中实腹段主梁；主拱腿、次拱腿；空腹段次梁；主、次节点；横向联系，桥面。 刚架拱总体布置形式节点构造：主节点和次节点均按固结设计，主拱腿和次拱腿的

31、支座根据构造和计算图示采用固结和铰接；刚架拱片上下缘线形：上缘线与桥面纵向平行；下缘线可采用抛物线、圆弧线和悬链线，使拱内弯矩最小为原则；横向联系：使刚架拱片联成整体共同受力，保证横向稳定。可采用预制装配的横系梁或横隔板，间距视跨径大小酌情布置。刚架拱桥施工现浇或预制安装现浇接头连接刚架拱片跨中、主次梁端部必须设置横向联系，根据情况设置若干道。桥面板可采用微弯板、现浇砼填平层及预制空心板。 10.6 中、下承式拱桥的设计与构造定义： 行车道位于拱肋矢高的中部或下部，桥面系用吊杆悬吊在拱肋下，或一部分用刚架立柱支承在拱肋上。组成： 拱肋、横向联系、悬吊结构（桥面系、吊杆）、立柱。10.6.1 适

32、用场合建筑高度受到限制，采用上承式拱桥有困难；为平衡不等跨分孔带来的水平推力；在平原地区，降低桥面标高，减少引道工程量；对地基要求较低，必要时可采用系杆来减小地基水平推力，如飞燕式拱桥等；结构美观，适于风景区修建。10.6.2 总体布置组成拱 肋横向联系悬吊结构材料：钢筋砼、钢管砼、劲性骨架砼拱圈拱肋放置方式：平行式、内倾式（提篮）、外倾式拱轴线：二次抛物线或悬链线拱圈截面：从拱顶到拱脚逐渐增大矢跨比：1/41/7作用：保证拱肋横向稳定形式：K撑、H撑、X撑、桁架撑位置：在行车净空以上吊杆：刚性吊杆、柔性吊杆行车道系：横梁+桥面板断缝：在墩台处、主跨中间、刚性横梁处无横向风撑的中、下承式拱桥保

33、证横向稳定的主要因素：拱脚具有牢靠的刚性固结。对于中承式拱桥，要加强在桥面以下至拱脚区段的拱肋间固结横梁的刚度，并设置K撑或X撑。对于下承式拱桥，可采用半框架式的结构，即采用刚性吊杆，并与整体式桥面结构或刚度较大的横梁固结，给拱肋提供足够刚劲的侧向弹性支撑，以承受拱肋上的横向水平力。加大拱肋的宽度，使其本身具有是够的横向刚度和稳定性。柔性吊杆的“非保向力”作用。南宁三岸大桥横跨邕江，98年11月建成。长352米，宽32.8米，单孔跨径270米的钢管混凝土中承式桁架肋拱 。朝天门大桥位于长江与嘉陵江交会处的朝天门前, 桥长1741米，主桥为190米+552米+190米，三跨连续中承式钢桁系杆拱桥

34、。双层设计，上层双向6车道，下层双向轻轨和两个预留车道。大桥2008年年底建成。南宁大桥，主桥长300m2008年11月24日上午8时30分，目前世界首座单孔跨径最大非对称性外倾拱桥南宁大桥主桥钢箱拱正式合龙，标志着该桥钢箱拱吊装胜利完成和桥面吊装全面开始 双向六车道,单孔跨度300米，工程于2005年2月开工，大桥采用美籍华人林同炎先生的概念设计，结构创新，线形优美，具有强烈的时代感。兰新线昌吉河桥位于兰新铁路乌鲁木齐至国境段的昌吉河上，是中国第一座预应力混凝土铁路系杆拱桥。于1961年8月竣工。 主跨56m，桥全长155.08m。河床为卵石土壤，计算局部冲刷深度6m，冻结深度1.4m。下部

35、结构为混凝土实体墩台，明挖浅置基础。 拱轴线为折线，各节点在二次抛物线上。为减少主梁的弯矩，拱肋与主梁在支点处偏心连接，偏心距为25cm，主梁与拱肋的刚度比为108：1，拱矢高11.2m，矢度1/5。全拱分9个节间，主梁中距5.7m，净宽4.9m，桥门架净高6.9m，该桥为拼装式结构，最大构件重218kN，在脚手钢梁上就地拼装。广州丫髻沙大桥：中承式系杆钢管砼拱桥,跨径76m+360m+76m 。12根系杆由1860级15-37钢绞线外包PE防护，锚具为OVMXG。T15-37可换式锚具,98年7月動工 2000年6月建成 。10.6.3 中、下承式拱桥的构造（1）拱肋矩形、工字形、箱型、管形

36、等截面变化形式：等截面、变截面拱肋施工：拱架现浇、预制拼装或劲性骨架（2）吊杆刚性吊杆受轴向拉力和上下节点处的局部弯曲，两端应与拱肋钢筋牢固搭接柔性吊杆冷拉钢筋、钢丝绳或高强钢丝（钢绞线），钢索防锈保护钢索防护：缠包法、套管法和热挤索套防护法缠包法：采用耐候性防水涂料、树脂对钢丝进行多层涂覆，采用玻璃纤维布或聚脂带缠包，最外层用玻璃钢或金属套管护罩。特点：层次多，工序多，施工复杂，防护效果差，已很少采用。套管法：在钢索上套上钢管、铝管、不锈钢管或塑料套管，在套管内压注水泥浆或黄油等其他防锈材料。宜宾小南门大桥的吊杆为钢绞线套以无缝钢管，两端灌注硫磺砂浆、中间灌注水泥砂浆加以保护PE热挤索套防护

37、法：将PE材料热挤在钢束表面制成成品索，该方法具有简单、可靠和经济的特点，应用广泛。 索 体HDPE(高密度)外护套可注油脂增强聚脂带HDPE护套高强钢丝已镦好头的钢丝（3）系杆系杆构造上常见的处理方法有：在行车道中设置横向断缝，行车道简支在横梁上。系杆采用型钢或扁钢制作，与行车道完全不接触。注意外露系杆防锈，以及系杆和钢筋混凝土拱肋的温差影响。柔性系杆刚性拱中，采用独立的钢筋混凝土系杆，把系杆做得矮宽以增加柔性。采用预应力混凝土系杆，预压混凝土可避免受力裂缝，维修费用低。系杆截面形式与拱肋截面形式一致，行车道可设横向缝，若考虑行车条件，不设为宜。（4）横梁：肋间横梁传递竖向和水平荷载，承担拱

38、肋传来的弯矩、扭矩和剪力等，须与拱肋刚性联结，以抵抗各种外力。吊杆横梁承受桥面板自重及桥面荷载，其跨度取决于桥面宽度，可用钢筋混凝土或预应力混凝土构件。（5）行车道板行车道板可采用简支钢筋混凝土T形、形梁、实心板或空心板（跨径一般410m ）。纵梁多采用钢筋混凝土T形、形梁。（5）拱上立柱（刚架）与拱肋刚结或铰结 宜宾小南门大桥 该桥位于四川省宜宾市小南门跨越金沙江，主桥系中承式钢筋混凝土肋拱桥、净跨240米，净矢高48米、矢跨比1/5，于1990年建成。2001年11月该桥桥面跨塌，现已全面修复。宜宾小南门大桥 该桥未坍塌的桥面部分为北岸40#横梁至南岸56#横梁之间的结构物，在北岸64#至

39、72#横梁之间有一辆重约28吨的载货汽车，且64#横梁上游明显下沉，相邻车道板有斜向裂纹，形成拱肋承载南、北岸极不对称，拱肋对称点高程南高北低，吊杆受力不明确 桥面系主要由二次张拉的横梁及预应力桥面板构成，整个桥面板先简支后连续形成整体。2001年11月两端吊杆断裂，部分桥面坍塌。此次抢修工作主要包括未坍塌部分桥面系的抢险加固，行车道板系的拆换，吊杆的拆换，裂缝修补，桥面系恢复等。原吊杆为钢绞线套以无缝钢管，两端灌注硫磺砂浆、中间灌注水泥砂浆加以保护 10.6.4 拱式组合体系桥的设计与构造(1)概述 拱式组合体系桥是将梁和拱两种基本结构的组合，充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性。可划分为有推力

40、的和无推力两种类型。1)简支梁拱组合式桥梁2)连续梁拱组合式桥梁3)刚架系杆拱桥 属于下承式拱桥。拱肋与桥墩固结成为刚架结构 ，不设支座；系杆采用柔性拉杆，独立于桥面系之外，不参与桥面系的受力；桥面系为局部受力构件。(2)拱式组合体系桥的基本组成和构造拱式组合体系由拱肋、系杆、吊杆(或立柱)、行车道梁(板)及桥面系等组成。柔性系杆刚性拱，拱肋的构造和截面参考普通的下承式肋拱桥，矢跨比1/51/4。肋高1/501/30跨径，肋宽0.40.5肋高，采用矩形、箱形截面。刚性系杆柔性拱，梁为受力主体，拱轴线常采用二次抛物线；拱肋采用宽矮实心矩形截面，矢跨比1/71/5，肋高1/1601/140，肋宽1

41、.52.5肋高；刚性系杆高度1/351/25跨径，可做成变截面；若采用刚性吊杆与横向刚度较大的拱肋时，可设计成敞口桥。刚性系杆刚性拱，拱轴线常采用二次抛物线。拱肋和系杆多设计成相同的截面形式，中小跨径拱桥多采用工字形截面，较大跨径常采用箱形截面。通常，肋高1/801/50跨径，肋宽0.81.2肋高。10.7 钢拱桥 钢拱外形雄伟壮观、跨越能力大、承载能力高。已建成的钢拱桥，最大跨度已达552m。10.7.1 钢拱桥的主要结构形式 钢拱桥既有组合体系拱桥，也有简单体系拱桥。在组合体系拱桥中，有系杆拱、洛泽拱、蓝格尔拱和其他组合体系拱桥等几种。 系杆拱的推力由体系内部消化，适合于大跨刚拱桥；刚拱刚

42、梁的洛泽拱适合于重载铁路桥；刚梁柔拱的蓝格尔拱适合于公铁两用的双桥面布置。10.7.2 主拱构造 钢拱可设计成桁架拱、箱拱、板拱。国外多建造桁架拱桥，国内建造了十多座钢箱拱桥，板拱很少采用。桁架拱桥是特大跨径刚拱桥的重要形式。桁架拱桥的主拱沿跨度方向：等高度、变高度。大跨度钢桁架拱桥总体设计参数有：拱肋桁架的布置形式；拱轴线；矢跨比；拱顶和拱脚高度的选择；边界条件；杆件截面形式；杆件截面面积。 桁式拱肋按主桁框架分类可分为柏式(Pratt)桁架、华伦(Warren)桁架、K式桁架、再分式桁架等多种形式。 力学性能，K式桁架最好； 经济性，W式桁架用钢量最少； 构造施工及美学，P式桁架具有优势。

43、钢桁架拱桥的主拱沿跨度方向：等高度、变高度。大跨度钢桁架拱桥总体设计参数有：拱肋桁架的布置形式；拱轴线；矢跨比：多为1/61/4拱顶(1/451/30L) 和拱脚(1/101/6L) 高度的选择；边界条件；杆件截面形式：H形、箱形、圆管截面 杆件截面面积。 桁式拱肋按主桁框架分类可分为柏式(Pratt)桁架、华伦(Warren)桁架、K式桁架、再分式桁架等多种形式。 力学性能，K式桁架最好； 经济性，W式桁架用钢量最少； 构造施工及美学，P式桁架具有优势。10.8 钢管混凝土拱桥钢管混凝土（CFST-concrete-filled steel tubular）： 在圆形薄壁钢管内填充混凝土而形成的一种复合材料，内填混凝土可增强薄壁钢管的稳定性，钢管的套箍作用使核心混凝土处于三向受压状态，从而比单纯钢管或混凝土具有更高的抗压强度和抗变形的能力。钢管混凝土的优点:跨越能力大，在200400m范围内基本不存在强度和刚度问题；跨径适应能力强，满足通航和跨越深水基础要求，适应各种地形情况；施工简便，安全可靠，钢管作为泵送混凝土的模板和支架，节省模板和时间，适应混凝土泵送工艺；钢管是拱桥配筋的一部