上承式拱桥的设计与构造（PPT总结87）

第二二章章上上承承式式拱拱桥桥第一一节节上上承承式式拱拱桥桥的的设设计计与与构构造造第二二节节上上承承式式拱拱桥桥的的施施工工第三三节节拱拱桥桥的的计计算算第一一节节上上承承式式拱拱桥桥的的设设计计与与构构造造整体体型型上上承承式式拱桥桥普通通型型上上承承式式拱桥桥第一一节节上上承承式式拱拱桥桥的的设设计计与与构构造造一、、主拱拱圈圈的的构构造造与与尺尺寸寸拟拟定定二、、拱拱铰铰三三、、拱拱上上建建筑筑构构造造2.1.1主拱拱圈圈的的构构造造与与尺尺寸寸拟拟定定1普通通型型上上承承式式拱拱桥桥1)板拱拱（带带肋肋板板拱拱））2)肋拱拱3)箱形形拱拱（箱箱板板拱拱和和箱箱肋肋拱拱））4)双曲拱1)板拱（带肋板板拱）（1）拱圈宽宽度确定定板拱宽度一般般由桥面宽度度确定，人人行道可可放置或或悬挑在在拱圈上上。桥规规规定：：当拱圈圈宽跨比比B/L＜1/20时，应验验算拱圈圈的横向稳定定性。（2）拱圈厚厚度根据跨径径、矢高高、荷载载大小及及材料等等试算确确定。等厚小跨径石石拱桥（β=4.5~6.0的系数，，k是荷载系系数，汽汽车-20取1.2）变厚小跨径石石拱桥（=0.13~0.17的系数））（3）拱圈截截面变化化(较少采用用)工程中常常采用等等截面的的板拱设设计。变截面板板拱有变宽，不不变高和变高，不不变宽（与内力力变化趋趋势相同同）两类类。变宽：可有效效提高拱拱圈的横横向稳定定性，对对大跨径径拱肋或或窄拱圈圈有主要要意义，，但增大大了墩台台宽度，，增加造造价。多多用于中中承式拱拱桥。变高（镰刀形形拱）：：由于减减小拱脚脚截面可可有效降降低拱脚脚弯矩，，使得弯矩在全跨均均匀分布布，较经经济合理理，但该该种形式式适用于于100m左右，较较少采用用。1、惯矩拱拱顶向拱拱脚增大大的无铰铰拱2、惯矩拱拱顶向拱拱脚减小小的无铰铰拱3、两铰拱拱4、三铰拱拱无铰拱、、两铰拱拱和三铰铰拱的弯弯矩图（4）石板拱拱的构造造（a）材料规格要求求：石质质均匀、、不易风风化、无无裂纹，，形状为为长方形形或楔形形，不小小于30号强度，，砌筑的的砂浆标标号不低低于7.5号。（b）错缝：对料石石拱，拱拱石受压压面与拱拱轴线垂垂直，可可不错缝缝，横向向必须错错缝10厘米以上上；对块块石拱，，择较大大平面与与拱轴线线垂直，，大头在在上，错错缝大于于8厘米。石板拱的的构造（c）限制砌缝缝宽度：因砂浆浆强度小小于拱石石强度，，通常规规定缝宽宽料石拱拱小于2厘米，块块石拱小小于3厘米，片片石拱小小于4厘米；（d）设置五角角石：在拱圈圈与腹拱拱墩及墩墩台连接接处，设设置特殊殊的五角角石改善善受力状状况，目目前也常常采用现现浇混凝凝土拱座座。（e）拱石编号号：为便于于拱石加加工和确确保施工工砌筑要要求，需需对每块块拱石进进行编号号。对等等截面悬悬链线拱拱可采用用多心圆圆代替悬悬链线放放样。石板拱的的构造（5）混凝土土板拱的的构造（a）素混凝凝土板拱拱现浇素混混凝土板板拱：收收缩应力力大，加加强养护护。预制制块件砌砌筑板拱拱：简单单预制块块板拱；；分肋合合拢，横横向填镶镶砌筑板板拱；卡卡砌空心心板拱；；（b）钢筋混混凝土板板拱钢筋混凝凝土板拱拱构造简简单、外外表整齐齐、可以以设计成成最小的的板厚，，轻巧美美观。配配筋按计计算需要要与构造造要求进进行。素混凝土土板拱构构造钢筋混凝凝土板拱拱构造2)肋拱由两条或或多条分分离的平平行窄拱圈所组成的的拱桥。。有混凝凝土肋拱拱、钢管管肋拱、、钢肋拱拱和石肋肋拱等。肋拱拱肋肋截面型型式钢管混凝凝土肋拱拱截面3)箱形拱（1）箱形拱拱的主要要特点（2）箱形拱拱截面组组合方式式（3）拱圈截截面尺寸寸拟定（4）横隔板板和横向向联接（5）拱箱接接头（6）钢筋布布置（1）箱形拱拱的主要特点点：①截面挖空空率大；；②抵抗正负负弯矩能能力大致致相同；；③抗弯抗扭扭刚度大大，整体体稳定性性好，可可单肋成成拱；④制作要求求高，吊吊装设备备多。（2）箱形拱拱截面组合合方式：①多条U形肋截面面（整体体性、单单肋合拢拢稳定性性差）②多条工形形肋截面面（横向向联接刚刚度、焊焊接条件件差）③多条闭合合箱形肋肋截面④单箱多室室截面，，用于不不能采用用预制吊吊装的特特大桥。。箱形拱截截面组合合方式万县长江江大桥（3）拱圈截面尺寸寸拟定：1）拱圈高度度：主要取取决于跨跨径，试试算确定定，初拟拟经验公公式：2）拱圈宽度度：一般为为桥宽的的0.6-1.0倍，不小小于跨径径的1/203）箱肋宽度度：取决于于吊装重重量，目目前国内内吊装重重量在100吨内，箱箱宽一般般为1.2-1.7m4）顶底板及腹板尺寸：顶顶底板15-22cm，外腹板板12-15cm，内腹板板4-8cm，上安装装缝20厘米，下下安装缝缝4厘米。200米以上特特大桥有有例外。。（4）横隔板和横向联结结1）除了在在段端部、吊扣点及拱上立柱柱处必设外，，其余每隔3－5米设置一道道，横隔隔板厚6－8厘米，中中部常常常挖空，，便于施施工行走走。2）肋间横横向联接接与拱肋肋形式有有关，在在横隔板板处采用用钢筋及及钢板焊焊接等方方法联接接。横隔板和和横向联联结（5）拱箱接接头（6）肋间横横系梁要求具有有一定刚刚度，使使拱肋形形成牢固固的整体体。其截截面形式式有工形形、箱形形及桁片片等。在在横系梁梁处箱内内设横隔板，对于箱箱形系梁梁，应设设双横隔板板，并在相相应位置置伸出预预留钢筋筋。对于于桁片系系梁则只只需在上上下玄杆杆位置有有钢筋联联接。4)双曲拱1965年前后我我国江苏苏省创造造的桥型型，由于于主拱圈圈在纵横横向均呈呈拱形而而得名。。拱圈由由四部分分组成：：拱肋、拱波、拱板和横向联系系。实践证证明，该该桥型存存在问题题，受力力部位严严重开裂裂，存在在安全隐隐患，目目前很少少采用。构造特点点：化整为零零，集零零为整使用性能能：接缝较多，截截面受力力复杂，，整体性差差，几乎不不再修建建双曲拱桥桥的特点点整体型上上承式拱拱桥1、桁架拱拱桥2、刚架拱拱桥（1）普通桁桁架拱桥桥（2）桁式组组合拱桥桥2整体型上上承式拱拱桥的构造与尺尺寸拟定1)普通桁架架拱桥(a)组成：桁架拱拱片、横横向联系系、桥面面(b)一般特点点：桁架拱拱片是主主要承重重结构，，由上下玄杆杆、腹杆和实腹段组成整体体，共同同受力，，各杆件件主要承承受轴力力；桁架架拱片在在荷载作作用下有有水平推力力，跨中实实腹段受受压为主主；桁拱拱片外部部为两铰铰结构，，温变及及变位引引起的结结构附加加内力较较小。(c)缺点：杆件纤纤细、模模板复杂杂、浇筑筑及吊运运要求高高，节点点是薄弱弱环节，，常常有有开裂。。（d）桁杆布布置的三三种形式式：斜杆式、竖杆式和桁肋式（e）桁架拱拱结构主要尺寸寸实腹段长长度为计算跨径的的0.3—0.5之间；节间长度不宜大于计算算跨径的1/10左右；斜杆与上玄杆杆夹角应在30—50度之间；实腹段跨中截面高度大约为跨径的的1/40左右；下玄杆常采用用等截面形式，高度约约为跨径的1/80；桁架拱片数和和间距与桥宽宽、跨径及桥桥面板等有关关；（f）节点构造各杆要相交于于节点上，避避免产生附加弯矩；相邻杆件外缘缘交角以圆弧弧或直线过渡渡，不得出现现小于90度角；腹杆主筋伸过过上下玄杆轴轴线一定深度度，拉杆不小于30d带钩；设置节点块包络钢筋，节点块范围围内箍筋加密密；预制装配时，，现浇节点块块部分将预制制端面包入一一定深度（5厘米）；（g）桁架拱片与与墩台的连接接形式悬臂式;过梁式;伸入式(h)桁架拱片的横横向联系横系梁;横拉杆;横隔板;剪刀撑2)桁式组合拱桥1）与普通桁架架拱的主要区区别在于上玄杆的断点点，普通桁架拱拱没有断点，，即在l/4附近设一道断断缝，使断点点至墩台顶顶部形成一个个与墩台固结结的悬臂桁架架，2）两断点之间间为一普通桁桁架拱，全桥下玄杆保保持连续。3）上玄杆断开开，拉力减小小很多。拱顶弯矩比同跨度的桁桁架拱减少1/3以上。4）桁式组合拱拱常用于100米以上的特大大型预应力砼砼拱桥，1995年建成的贵贵州江界河大大桥，跨径达达330米，居世界首首位。桁式组合拱桥桥3)刚架拱桥（1）刚刚架拱的特特点（2）刚刚架拱的组成成（3）刚刚架拱的总体体布置（4）刚刚架拱桥施工工（1）刚架拱的特点※属于有推力的高次次超静定结构构；※具有构件少、、质量轻、整整体性好、刚刚度大；※施工简便、造造价低、造型型美观等优点点；※广泛用于25—70米跨径的桥梁梁建造中。（2）刚架拱的组成※跨中实腹段主主梁※主拱腿※空腹段次梁※次拱腿※桥面。（3）刚架拱桥总体布置跨径小于30米时，只设主拱腿（主斜撑）；；跨径30—50米时，为减小小次梁和斜撑撑内力，设置置次拱腿；跨径大于50米，可设多根根次拱腿支撑撑于墩台或主主拱腿上；主节点和次节节点均按固结设计，主拱腿腿和次拱腿的的支座根据构构造和计算图图示采用固结和铰接；刚架拱片上缘缘线与桥面纵纵向平行；下下缘线可采用用抛物线、圆圆弧线和悬链链线，使拱内内弯矩最小为原则。刚架拱桥总体体布置（4）刚架拱桥施工现浇或预制安安装均采用现浇接头连接。刚架拱片跨中中、主次梁端端部必须设置置横向联系，根据情况设设置若干道。。桥面板可采用微弯板板、现浇砼填填平层及预制制空心板。第一节上上承式拱桥的的设计与构造造一、主拱圈圈的构造与尺尺寸拟定二二、拱铰三、拱上建建筑构造2.1.2拱铰1）拱铰的作用（1）主拱圈按有有铰拱设计、、腹拱构造需需设置永久性的拱铰（2）为减小或消消除施工时的的附加内力、、对主拱圈内力作作适当调整时时，需设置临时性拱铰。2）拱铰的类型（1）弧形铰（2）铅垫铰（3）平铰（4）不完全铰（5）钢铰（1）弧形铰用两个半径不不同圆弧面实实现，两半径径之比在1.2—1.5之间，铰宽度等于构构件宽度。接触应力较集集中，铰内配配筋较多，多多用于永久性拱铰。（2）铅垫铰厚度1.5cm——2cm，外包锌铜片片1cm—2cm厚，利用铅的的塑性实现铰铰的功能，为为使压力正对对中心，在铅铅垫板中心穿穿过一粗钢筋筋。利用铅的塑性变形达到支承面的的自由转动，从而实现铰铰的功能。（3）平铰采用油毛毡、、砂浆或干砌砌形成平铰。。适用于空腹式式的腹拱圈，，变形小，构构造简单。（4）不完全铰拱截面突然减减小1/3—2/5，配置斜钢筋筋防开裂来形形成铰，局部部承压及配筋筋都需要设计计和计算。截面突然缩小小，应力集中严重，容易开开裂。（5）钢铰常做成理想想铰，常用用于钢拱架架拱脚的临临时铰。第二章上上承式拱拱桥的设计计与构造一、主拱圈圈的构造与与尺寸拟定定

二、、拱铰三三、拱上建筑的的构造2.1.3拱上建筑的的构造拱上建筑：指桥面与主拱之间的结构构拱上建筑实腹式：拱拱腹填料、、侧墙、护护拱、变形形缝、防水层层、泄水管管和桥面系系组成。空腹式拱式拱上建建筑梁式拱上建建筑实腹段式全空腹式葵花式实腹段式全空腹式实腹式拱桥桥实腹式拱上上建筑构造造简单，施施工方便，，但填料数数量较多，，恒载较重重，小跨径拱桥中多采采用实腹式。空腹式拱桥桥大、中跨径径拱桥多采用用空腹式。以利于减减小恒载，，并使桥梁梁显得轻巧巧美观。1实腹式拱上上建筑组成：填料、侧侧墙、护拱拱、变形缝缝、防水层层、泄水水管及桥面面系等组成成构造：填充式和和砌筑式拱上填料要求：透水水性强、压压缩性小、、容重轻的材料；；侧墙要求：受力力按挡土墙墙计算和设设计，可采采用石砌或混混凝土浇筑筑；护拱作用：加强强拱脚段的的拱圈，帮帮助受力，，便于设置防防水层及泄泄水管；位于重庆万万盛区，圆圆弧石拱桥桥，建于1918-1919年，单孔跨跨径18.7m。2空腹式拱上上建筑空腹式拱上上建筑的型型式有：拱式腹拱、、梁式腹拱拱。拱式拱上建筑由由腹拱圈、腹拱墩（横墙式、立柱式）组成。梁式拱上建筑有有简支腹孔（纵铺铺桥面板）），拱与拱拱上建筑联联合作用很很小；连续腹孔（横铺铺桥道板））；框架腹孔等类型型。1）拱式拱上建建筑外形美观，，质量较大大，一般用用于圬工拱拱桥。拱上上腹拱布置置遵循以下下原则：（1）拱顶两侧侧对称布设设，一般布布置3—6孔；（2）全空腹拱拱式布置为为奇数跨为宜；（3）腹孔跨径径主要考虑虑主拱受力力需要，腹腹拱要求统一一。圆弧拱拱f/L=1/2－1/5，厚度大于于30厘米；（4）腹孔墩：由底梁、、墩身及墩墩帽组成。。分横墙式和排架式两种；横墙式腹孔孔墩排架式腹孔孔墩空腹式拱上上建筑正在施工的的拱上建筑筑正在施工的的拱上建筑筑拱上建筑－－预制的腹腹孔拱圈2）梁式拱上建建筑梁式腹孔轻轻巧美观，，可减轻拱拱上重力和和地基承载载力，大跨径砼桥一般都都采用梁式式拱上建筑筑。（1）简支腹孔（纵铺铺桥面板））：由立柱柱盖梁和桥桥道板组成成，分实腹段拱上建筑和和全空腹式拱上建筑；；拱与拱上上建筑联合合作用很小小；据跨径径不同采用用实心板、、空心板及及T梁等；例如如，万县长长江大桥。。（2）连续腹孔（横铺铺桥道板））：由立柱柱、纵梁、、实腹段垫垫墙及桥道道板组成。。（3）框架腹孔：横桥桥向可用多多片，通过过横系梁形形成整体。。梁式拱上建建筑－简支梁式腹腹孔梁式拱上建建筑－连续梁式腹腹孔梁式拱上建建筑－框架式腹孔孔梁式拱上建建筑梁式拱上建建筑3）拱上立柱与与主拱圈和和盖梁的连连接拱上立柱是拱上建筑筑的重要部部分，传递递桥面恒载和活载；连接必须牢牢固可靠，，钢筋必须须伸入足够够长；拱上上立柱可以以预制安装装，也可现现浇形成；；立柱现浇接接头立柱预制接接头连接拱上立柱与与主拱圈和和盖梁的连连接4）拱顶顶填料、桥桥面铺装及及人行道拱上填料（包括实腹腹拱和空腹腹拱）：作作用是扩散车轮荷载，，减小对拱圈的冲冲击；如果果填料较厚厚（大于45厘米），可可不计冲击击影响；填填料要求：：容重小，，透水性好好，压缩性性小。桥面铺装：目前一般般采用防水水砼、钢纤纤维砼、沥沥青砼、钢钢筋钢纤维维砼等，同同时在桥面面形成一定定的横坡，，以利排水水，保护桥桥梁。人行道：和梁桥一一样，根据据需要设置置一定宽度度的人行道道，人行道道