其他桥型(拱桥)

其他桥型(拱桥)第一页，共50页。一、概述

拱桥－以拱为承重结构的桥梁反力－在竖向荷载作用下，拱的两端支承处除有竖向反力外，还有水平推力受力性能－拱主要承受压力，而弯矩、剪力较小圬工拱桥－可以利用抗拉性能较差而抗压性能较好的圬工材料（石料、混凝土、砖等）来建造拱桥其他材料的拱桥－钢筋混凝土拱桥，钢管混凝土拱桥和钢拱桥关键技术－施工－拱架施工法，缆索吊装施工、无支架施工、转体施工以及劲性骨架施工等技术10/30/20222第二页，共50页。二、拱桥的基本组成及分类拱桥－由桥跨结构（上部结构）和下部结构组成拱桥分类：按拱上建筑形式－实腹拱和空腹拱实腹拱桥组成

10/30/20223第三页，共50页。拱桥的基本组成及分类空腹拱桥示意公路空腹拱桥铁路空腹拱桥10/30/20224第四页，共50页。拱桥的基本组成及分类按拱圈材料分类－石，素混凝土，钢筋混凝土，钢拱桥按桥面相对于拱的高度－上承拱，中承拱和下承拱上承拱－构造简单，行车视野开阔，广为采用下承拱－必须布置吊杆，形成悬吊结构，车辆在拱肋之间行驶中承拱－需要布置吊杆和立柱，在桥梁建筑高度受到限制时采用，只能用拱肋10/30/20225第五页，共50页。钢拱桥以结构钢制成的拱桥。在20世纪30年代，铆接钢桁架技术业已成熟，曾经修建了跨度超500m的公路钢拱桥两座：美国贝永（Bayonne）桥和澳大利亚悉尼港桥，均为两铰桁架式拱。第二次世界大战之后，焊接技术开始流行。建成若干打跨度钢拱桥，如1961年建成的瑞典阿斯克勒海峡桥（被船撞毁），1967年捷克建成的两铰钢箱形拱桥，跨度330m。1977年美国建成新河谷桥（桁架拱）等。正在设计的上海卢浦大桥，为钢箱作为拱肋的提篮拱桥，跨度550m，建成后将为世界第一大拱桥10/30/20226第六页，共50页。拱桥的基本组成及分类按结构体系－三铰拱、两铰拱和无铰拱；联拱；组合体系属外部静定结构。无附加内力。适于地质条件不良情况。铰的构造复杂，施工困难，维护费用高；桥面不连续。历史上多为三铰钢拱桥。属外部一次超静定结构。结构整体刚度较三铰拱大。在墩台基础可能发生位移的情况下或坦拱中采用。附加内力较小。在钢拱桥中的使用业已相当普遍。也叫固端拱，属外部三次超静定结构。材料用量省。由于不设铰，结构的整体刚度大，构造简单，施工方便，维护费用少；且随着跨度的增大，由稳度、混凝土收缩和徐变产生的附加内力的影响会相对地减小。广泛用于石拱桥和钢筋混凝土拱桥。10/30/20227第七页，共50页。拱桥的基本组成及分类组合体系－行车道梁与拱圈共同受力的拱桥无推力体系（系杆拱）－可在地质条件不好的地区采用

有推力体系－此种组合体系拱没有系杆，由单独的梁和拱共同受力，拱的推力仍由墩台承受。

刚性梁柔性拱

刚性梁刚性拱

柔性系杆刚性拱

刚性系杆柔性拱

刚性系杆刚性拱

10/30/20228第八页，共50页。拱桥的基本组成及分类按拱轴线形式－圆弧，抛物线，悬链线拱按主拱圈截面变化－等截面，变截面按拱圈截面类型－板拱，肋拱，双曲拱，箱形拱，钢管混凝土拱等其他－桁架拱，刚架拱，扁壳拱等10/30/20229第九页，共50页。三、拱桥的设计与计算简介总体布置－确定桥梁长度、分跨、桥面标高、主拱矢跨比和墩台尺寸等标高桥面标高－由线路设计与总体布置及设计综合研究决定拱顶底面标高－满足拱顶最小填料厚度和主拱拱顶截面高度的要求起拱线标高－根据拱顶底面标高和桥下净空要求拟定基础底面标高－根据地基情况决定10/30/202210第十页，共50页。拱桥的设计与计算简介（续）

矢跨比－满足泄洪和通航要求，还应从经济、结构受力、施工等方面综合分析比较确定。陡拱，坦拱，拱的水平推力同矢跨比成反比

分跨－等跨分孔和不等跨分孔拱轴线选择－形状直接影响主拱截面内力的分布与大小，选择拱轴线的原则，也就是尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。圆弧线，抛物线，悬链线（普遍采用）10/30/202211第十一页，共50页。桥例：广西邕宁邕江桥1996年，跨度312m，中承式拱10/30/202212第十二页，共50页。桥例：德国费马恩（Femarnsund）桥Tiedarchbridgewiththespanof248.8m,withintercrossedties(Nielsensystem)Forhighway&railwayusesCompletedin196310/30/202213第十三页，共50页。桥例：日本大三岛（OmishimaIsland）桥Half-throughtwo-hingedsteelarchbridgewithspanof297mVerysmallheightofarchribsCompletion197910/30/202214第十四页，共50页。桥例：日本泉大津桥Singlearchringalongthebridge’slongitudinalaxisConstructedbyfloatingcraneCompletedin1976,span:175m10/30/202215第十五页，共50页。桥例：德国Albgrun桥上承式钢拱桥，1986年10/30/202216第十六页，共50页。桥例：西班牙LaBarouema桥为1992年世界博览会修建带斜吊杆的系杆拱桥，跨度168m10/30/202217第十七页，共50页。桥例：西班牙BachdeRoda-FelipeII桥中承式提篮拱跨线桥，跨度46m构思巧妙，造型新奇1985－8710/30/202218第十八页，共50页。桥例：英国世纪眼（MillenniumEye)

桥人行及开启桥2000年建成10/30/202219第十九页，共50页。桥例：挪威达芬奇（DaVinci）桥达芬奇在1502年构思，原长352m，石拱桥，未被采纳人行木拱桥，长77m，三片弓状拱肋被视为功能与美学的完美结合，2001年10月在奥斯陆附近建成10/30/202220第二十页，共50页。桥例：西班牙LaDevesa桥西班牙LaDevesa设计的一座人行桥，1991年建成构思大胆怪异，其结构稳定性不易看出10/30/202221第二十一页，共50页。四、其他类型的拱桥－钢管混凝土拱桥在薄壁钢管内填充混凝土，形成两者共同工作的一种组合构件。基本力学特征是，管内混凝土受到钢管的约束，在承受轴向压力时发生的侧向膨胀受到限制而处于三向受压状态，从而具有比普通钢筋混凝土大得多的承载能力和变形能力。钢管既可看作是混凝土中的受力钢筋，又可起到劲性骨架作用。a)单肢；b)双肢哑铃形；c)三肢格构式；d)四肢双哑铃形10/30/202222第二十二页，共50页。桥例：黑龙江依兰牡丹江桥主跨100m，两条分离式拱肋，截面为三角形钢管混凝土桁架，199？年建成10/30/202223第二十三页，共50页。桥例：广州丫髻沙大桥位于广州环城高速公路上中承式钢管混凝土系杆拱，主跨360m，2000年完工10/30/202224第二十四页，共50页。桥例：瑞士LaPlata拱桥系杆拱桥，1990年建成拱肋为钢管，两端实体段与与刚性梁连为整体线条流畅，变化有致10/30/202225第二十五页，共50页。桥例：日本松岛（Matsushima）大桥Span:126m,completion:1966Archring:twohollowsteeltubesof1.8mLateralbracesbetweentubes10/30/202226第二十六页，共50页。桥例：法国Antrena钢管拱桥单肋下承式钢管混凝土拱桥，跨度56m获1995年度法国公共工程部银绶带奖10/30/202227第二十七页，共50页。贵州水柏铁路北盘江大桥2001年11月7日，世界铁路第一高桥、最大跨度的上承式推力转体铁路拱桥——贵州水（城）柏（果）铁路北盘江大桥拱上梁架设完工。这标志着这座拱跨236米、高达280米的创世界奇迹的转体铁路钢管拱桥建造成功。桥跨布置：3×24m预应力混凝土梁＋236m提篮上承式钢管混凝土拱＋5×24m预应力混凝土梁。桥长468.20米，桥高280米。每侧拱桁管中心高为4.4米，宽为1.5米，由4根Φ1000×16mm的Q345d钢管及H腹杆、腹板以栓焊连接而成；上下游拱肋之间则以Φ800×14及Φ600×14钢管组成Ж字型构件，管管相贯焊接；拱肋拱顶中心距6.16米，拱趾中心距19.6米。拱肋钢管内灌注500#微膨胀混凝土。大桥施工方案：236米主跨钢管桁架拱采用工厂内分单元制造，铁路、公路运输，在大桥南北两岸陡峭峡谷的工地支架上进行栓焊连接成两个半拱，单铰水平转体合拢（南岸水平逆转180度，北岸水平逆转135度），钢管内混凝土以泵送顶升法施工；拱上结构用吊重60吨、跨度为480米的缆索吊机施工。

10/30/202228第二十八页，共50页。四、其他类型的拱桥－桁架拱桥一般，把承重结构为桁架式的拱桥统称为桁架拱桥。由于钢材的抗拉、压性能良好，这一型式在钢拱桥中早有应用。将钢拱桥的拱圈从肋形或箱形改为桁架，是为了增加结构刚度，加大跨度并节省材料。－ArchedTruss钢筋混凝土桁架拱桥则主要指把常规拱桥的传力构件（拱上建筑）与承重构件（主拱圈）联成整体桁架、共同承载的拱桥。－TrussedArch钢筋混凝土桁架拱桥的上部结构由桁架拱片、横向联结系和桥面三部分组成10/30/202229第二十九页，共50页。桥例：贵州江界河桥1995年建成，在瓮安县，跨越乌江，跨度330m，在桁架拱桥的应用上有所创新，成为目前跨度最大的桁架式拱桥

10/30/202230第三十页，共50页。桥例：澳大利亚里普桥主跨183m的桁式板拱10/30/202231第三十一页，共50页。桥例：澳大利亚悉尼港大桥ArchedTruss10/30/202232第三十二页，共50页。四、拱桥施工简介有支架施工法－就地灌注或砌筑，建造拱桥的支架，又叫拱架。石拱桥（木支架），铁路桥（常备式拱形钢结构），费工费料，施工工序多，工期长实现大跨度钢筋混凝土拱桥的关键问题：不在设计，而在施工。施工所需解决的问题，是在如何承担尚未成拱的拱圈（肋）的材料自重。按支架施工的老办法难以解决问题。新办法则是两条：一是增加拉索（斜索、力筋），使拱圈能够悬拼；一是及早让部分材料成圈（成拱），使其具有承受随后增加的材料重量的能力。无支架施工法－悬臂施工，缆索吊装，转体施工劲性骨架施工10/30/202233第三十三页，共50页。悬臂施工安装钢拱桥所最常用的方法，1874年就开始采用1932年建成的澳大利亚悉尼港桥，1979年建成的南斯拉夫KrK桥，1995年建成的江界河桁架式拱桥，均采用悬臂施工（拼装）法。Krk桥施工示意10/30/202234第三十四页，共50页。缆索吊装将一拱分成若干段，用缆索吊机起吊，从两岸拱趾悬拼伸出，并用斜索扣住其悬出端，直至合龙。随后，填筑工地混凝土，完成整个拱圈10/30/202235第三十五页，共50页。缆索吊装（续）对钢筋混凝土拱桥，用缆索吊装方法或悬臂法让几条较轻的拱圈合龙，再在合龙的拱圈上填筑其余的混凝土截面。

10/30/202236第三十六页，共50页。转体施工以半拱为单元，分别在两岸预制，随后，可以让半拱绕拱趾水平线竖转，也可以绕拱端竖直线平转，让半拱在拱顶合龙10/30/202237第三十七页，共50页。劲性骨架法劲性骨架指埋在混凝土拱之中的钢骨架拱式结构。先让这拱式骨架合龙，再用这拱式骨架为支架，在其下挂模板，以浇注混凝土拱1942年，西班牙建造Esla钢筋混凝土拱桥（跨度210m）时就采用此法。若采用钢管作为劲性骨架，则是先将空钢管（包括其他劲性钢材）分段用缆索吊机拼装就位直至骨架合龙，然后压注钢管混凝土，最后现浇外包混凝土成拱。万州长江大桥，例子

10/30/202238第三十八页，共50页。四川万州长江大桥：立面布置10/30/202239第三十九页，共50页。四川万州长江大桥：横截面布置10/30/202240第四十页，共50页。四川万州长江大桥：交界墩翻模施工10/30/202241第四十一页，共50页。四川万州长江大桥：拱圈劲性骨架分段吊装10/30/202242第四十二页，共50页。四川万州长江大桥：骨架吊装