拱桥讲解之上承式拱桥设计与构造

拱桥讲解之之上承式拱拱桥设计与与构造重庆200米涪陵乌乌江大桥第二章上上承式拱桥桥上承式拱桥的设计与构造组合体系上承式拱桥（整体式）上承式拱桥简单体系上承式拱桥(普通型)贵州省330米江界河桥重庆200米涪陵乌江大桥普通上承式式拱桥整体型上承承式拱桥第二章上上承式拱桥桥上承式拱桥的设计与构造简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造简单体系上上承式拱桥桥拱上建筑筑构造与其其它构造（（拱铰）组合体系上上承式拱桥桥整体式拱拱桥构造墩台型式与与构造板拱（板肋肋拱）肋拱双曲拱箱形拱上承式拱桥桥的设计与与构造简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造板拱（板肋肋拱）上承式拱桥桥的设计与与构造简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造基本特点拱圈主主要为实体体板形截面面石、砼砼块砌筑或或采用砼、、钢筋砼浇浇筑而成多为无无铰拱结构构，也有两两铰或三铰铰拱结构用于小小跨径拱桥桥较经济自重较大是指主拱（（圈）采用用整体实心心矩形截面面的拱。按按照主拱所所采用的材材料，可分分为石板拱、混混凝土板拱拱和钢筋混混凝土板拱拱等。第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造板拱拱圈截面尺尺寸拟定_拱圈宽度简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造实腹式拱：一般取决于于桥面宽度度，略小于于桥宽；可采用钢筋筋混凝土悬悬臂板或梁梁将人行道道外挑，以以减小拱圈圈宽度、减减轻结构自自重，也减减小了墩台台尺寸。第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造板拱拱圈截面尺尺寸拟定_拱圈宽度实腹式拱：第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造板拱拱圈截面尺尺寸拟定_拱圈宽度简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造空腹式拱：与拱腹的构构造有关：：拱式腹孔孔、梁式腹腹孔沱江大桥按我国《桥规》的规定，若若主拱圈的的宽跨比小小于1/20时，应进行行横向稳定定性验算；；应注意施工工期拱圈的的稳定性。。板拱拱圈截面尺尺寸拟定_拱圈宽度简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造板拱1）拱圈截面尺尺寸拟定_拱圈厚度简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造拱圈的厚度度与跨径、、矢高、材材料、荷载载大小等因因素有关；；中小跨径石石拱桥的拱圈厚度度可按经验验公式估算算：等厚度：变厚度：大跨径石拱拱桥的拱圈圈厚度可参参照已建桥桥梁资料估估算，并通通过计算逐逐步调整；；钢筋混凝土土板拱拱顶顶的拱圈厚厚度：板拱1）拱圈截面尺尺寸拟定_拱圈厚度简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造钢筋混凝土拱拱顶厚度拱脚厚度其中j—为拱脚处拱轴轴线的倾角角截面变化规规律等截面（常用）变截面（构造复杂）板拱1）拱圈截面尺尺寸拟定_拱圈截面变变化规律简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造变截面拱圈圈通常有两两种：（1）拱圈宽度度沿拱轴方方向不变而而只变厚度度（无铰拱时拱脚脚截面高度度大于拱顶顶，两铰拱拱时相反））（2）拱圈厚度度不变而改改变宽镰刀型拱拱截面正应应力板拱1）拱圈截面尺尺寸拟定_拱圈截面变变化规律简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造其中N自拱顶向拱拱脚逐渐增增大，但M变化复杂与与结构体系系和截面惯惯性矩I变化规律有关，下图图为结构体体系和截面面惯性矩对对弯矩的影影响。无铰拱通常常可用惯性性矩从拱顶顶向拱脚逐逐渐增大的的变化（见见下图），，计算公式式可采用Ritter公式：上式中：I为任意截面面的惯性矩矩；Id为拱顶截面面的惯性矩矩；为任意截面面的拱轴线线倾角；n拱厚变化系系数，可用用拱脚处的的边界条件件=1求得：：板拱1）拱圈截面尺尺寸拟定_拱圈截面变变化规律简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造高度不变而而宽度由拱拱顶或¼跨处向拱脚脚逐渐增大大，在抗弯弯惯性矩变变化不大的的情况下，，既加大抗抗压截面面面积又提高高横向稳定定性。板拱1）拱圈截面尺尺寸拟定_拱圈截面变变化规律简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造板拱石板拱的构构造简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造按主拱圈砌砌筑石料规规格分为：：料石拱、块块石拱、片片石拱以及及乱石拱等等。材料：石料应匀质质、无裂纹纹，不易风风化，强度度等级不低低于M50；砌筑用用砂浆的强强度等级，，对于大、、中跨径拱拱桥不低于于M10，小跨径拱拱桥不低于于M7.5。公路圬工桥桥涵设计规规范（JTGD61－－2005）第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造板拱石板拱的构构造简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造等截面拱的的拱石编号号变截面拱圈圈的拱石编编号第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造板拱石板拱的构构造:错缝、限制制砌缝宽度度和设置五五角石简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造板拱混凝土板拱拱的构造简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造普通砌块、、分肋合拢拢和卡砌板板拱纵向受力钢筋：最小配筋率0.2%~0.4%配筋箍筋，应将上下缘主筋连系起来分布钢筋：应设在主筋内侧外形美观、、表面整齐齐、构造简简单、板薄薄轻巧钢筋混凝土土板拱的横横向，可采采用整体式式板构造或或分割成若若干块板分分离式的构构造（宽桥桥时）第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造板拱钢筋混凝土土板拱的构构造简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造肋形板拱和和分离式板板拱板肋拱板肋拱：拱拱圈截面由由板和肋组组成的拱桥桥。第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造板拱简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造肋拱简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造北盘江铁路路大桥第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造肋拱简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造基本特点拱圈由两条条或多条分分离、平行行的拱肋组组成；多为无铰拱拱，也可用用两铰拱；；常用混凝土土、钢筋混混凝土或钢钢管混凝土土材料；构造轻巧，，自重轻，恒恒载内力小小；用于中等或或部分大跨跨径拱桥较较经济。1）拱肋构造造拱肋的数目目和间距，，与跨径、、桥宽、拱拱上结构构构造、所用用材料及经经济性等因因素有关；；为简化构造造，宜选用用较少的拱拱肋数量；；为保证肋拱拱桥的横向向整体稳定定性，两侧侧拱肋最外外缘的间距距一般也不不小于跨径径的1/20，否则应进进行横向稳稳定验算。。第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造肋拱简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造小跨径肋拱拱多采用矩矩形截面（（经济性相相对较差））；中等跨径拱拱肋常为工工字形截面面，以减轻轻自重并改改善截面受受力（但横横向刚度较较小）；大跨径、桥桥面宽的肋肋拱可用箱箱形截面，，以提高拱拱肋横向受受力和抗扭扭性、节省省更多混凝凝土材料。。第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造肋拱简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造2）肋拱截面面形式26拱肋截面形形式钢管砼拱肋肋具有抗压压性能好、、自重小、、塑性及耐耐疲劳等性性能优良，，已在我国国广泛采用用；第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造肋拱简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造2）肋拱截面面形式（续续）钢管混凝土土肋拱：肋肋高h=(1/45~1/65)l第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造肋拱简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造3）横向联系系分离的拱肋肋之间应设设置横系梁梁，以增强强肋拱桥的的横向整体体性、稳定定性，拱脚脚及跨中段段横系梁布布置应适当当加密；横系梁可用用矩形或工工字形截面面，肋(腹)板的厚度不不少于10cm、高度80cm~100cm或与拱肋同同高。第一节上上承式拱桥桥的设计与与构造肋拱简单体系上上承式拱桥桥主拱圈构构造4）钢筋构造造纵向钢筋应应按使用期期、施工阶阶段的受力力和构造要要求确定；；箍筋按受受压构件设设置，拱脚脚处箍筋加加密；受力不需要要配置钢筋筋时应按构构造要求布布筋；无铰拱肋肋的纵向向钢筋应应伸入墩墩台并达达到锚固固要求；；横系梁一一般可按按构造要要求配置置钢筋，，并用箍箍筋组合合形成骨骨架。第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造肋拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造5）拱肋截截面尺寸寸拟定—拱肋高度度矩形和工工字形截截面拱肋肋的肋高高，可分分别按跨跨径的1/40~1/60与1/25~1/35拟定，也也可用经经验公式式。第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造肋拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造5）拱肋截截面尺寸寸拟定—拱肋宽度度矩形拱肋肋的肋宽宽约为肋肋高的0.5~2.0倍；工字形拱拱肋的肋肋宽约为为肋高的的0.4~0.5倍，其肋肋板厚度度常采用用30cm~50cm。第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造双曲拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造预制制、现浇浇组合，，化整为为零、集集零为整整；适用用于无支支架和无无大型吊吊装设备备的施工工条件；；结构构整体性性较差、、易开裂裂、地基基要求高高；用于于中等跨跨径。基本特点点构思独特特，充分分发挥双双曲拱桥桥构造特特点，组组合拼装装成三叉叉形的双双曲拱桥桥。1969江苏无锡锡民主桥桥第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造双曲拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造上承式无无铰空腹腹拱，是是当时我我国跨径径最大的的双曲拱拱桥。拱拱矢度1/10，拱轴线线设计为为悬链线线。全桥桥29道横隔板板组成整整体性好好的拱肋肋格排，，合拢后后上面砌砌筑双层层拱波。。1968河南嵩县县前河桥桥（L=150m）第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造双曲拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造双曲拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造1）构造要要点_截面组成成预制拱肋肋截面有有矩形、、工字形形、倒T字形、L形、槽形形以及开开口箱形形等。预制拱拱波常常为圆圆弧形形，拱拱波不不仅参参与拱拱圈共共同受受力，，而且且也是是浇筑筑拱板板混凝凝土的的模板板第一节节上上承式式拱桥桥的设设计与与构造造双曲拱拱简单体体系上上承式式拱桥桥主拱拱圈构构造1）构造造要点点_截面组组成现浇混混凝土土拱板板将拱拱肋、、拱波波联成成整体体，使使拱圈圈实现现“集集零为为整””、形形成整整体。。第一节节上上承式式拱桥桥的设设计与与构造造双曲拱拱简单体体系上上承式式拱桥桥主拱拱圈构构造1）构造造要点点_截面组组成双曲拱拱应有有较强强的横横向联联系，，以保保证整整体性性、各各肋受受力均均匀，，避免免拱波波中间间出现现的纵纵向裂裂缝；；常用横横系梁梁和横横隔板板布置置在拱拱顶、、腹孔孔墩下下面、、分段段吊装装的拱拱肋接接头处处等，，间距距一般般为3m~5m。第一节节上上承式式拱桥桥的设设计与与构造造双曲拱拱简单体体系上上承式式拱桥桥主拱拱圈构构造2）构造造要点点_横向联联系第一节节上上承式式拱桥桥的设设计与与构造造双曲拱拱简单体体系上上承式式拱桥桥主拱拱圈构构造3）构造造要点点_横预制制拱肋肋连接接截面抗抗弯、、抗扭扭刚度度大，，拱圈圈整体体性好好；单条箱箱肋稳稳定性性好，，能单单箱肋肋成拱拱，便便于于无支支架施施工；；箱形截截面能能适应应主拱拱圈各各截面面抵抗抗正负负弯矩矩的需需要；；自重相相对较较轻；；制作要要求较较高，，吊装装设备备较多多，主主要要适用用于大大跨径径拱桥桥。第一节节上上承式式拱桥桥的设设计与与构造造箱形拱拱简单体体系上上承式式拱桥桥主拱拱圈构构造基本特特点：：单箱单单室（（仅用用于窄窄桥））或单单箱多多室截截面每一个个闭合合箱由由腹板板（箱箱壁））、顶顶板（（盖板板）第一节节上上承式式拱桥桥的设设计与与构造造箱形拱拱简单体体系上上承式式拱桥桥主拱拱圈构构造1）箱形形板拱拱构造造及底板板组成成，并并在箱箱内设设置横横隔板板采用分分段预预制无无支架架吊装装或有有支架架现场场浇筑筑等施施工方方法多条预预制箱箱形肋肋和现现浇箱箱间混混凝土土第一节节上上承式式拱桥桥的设设计与与构造造箱形拱拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造1）箱形板板拱构造造—多室箱板板拱的预预制装配配成型方方式先预制腹腹板和横横隔板，，再现场场浇筑底底板与顶顶板第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造1）箱形板板拱构造造—多室箱板板拱的预预制装配配成型方方式多条条预制槽槽形肋、、顶盖板板和现浇浇顶板多条条预制工工字形肋肋和翼缘缘板焊接接或用湿湿接缝第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造1）箱形板板拱构造造—多室箱板板拱的预预制装配配成型方方式第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造1）箱形板板拱构造造—特大跨径径箱形板板拱的成成型方式式1997建成的四川万县长江大桥（L=420m)第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造1）箱形板板拱构造造—特大跨径径箱形板板拱的成成型方式式应在预制制箱形肋肋的端部部、吊点点及结构构传力点点设置垂垂直于拱拱轴线的的横隔板板，以提提高抗扭扭刚度和和箱壁局局部稳定定性；其它部位位也应每每隔2.5m~5m设置一道道厚度6cm~8cm横隔板，，拱顶段段应适当当加厚、、加密；；横隔板中中间应设设人孔；；第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造2）箱形板板拱构造造—预制箱形形肋横向向加强与与联结要要求预制箱形形肋间应应有可靠靠的横向向联结第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造2）箱形板板拱构造造—预制箱形形肋横向向加强与与联结要要求大跨径拱拱圈由重重力（恒恒载）产产生的内内力比例例很大，，拱圈一一般以受受压为主主、无拉拉应力或或拉应力力很小；；除个别控控制截面面需按使使用受力力要求配配筋，其其它区段段仅需按按施工受受力及构构造要求求布筋；；纵向受力力钢筋对对称配置置在顶、、底板内内，在腹腹板高度度范围内内设置分分布纵向向钢筋；；箍筋必须须满足受受压构件件的构造造要求，，拱脚处处的箍筋筋应加密密；无铰拱时时，纵向向钢筋应应伸入墩墩台并达达到锚固固要求。。第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造3）箱形板板拱构造造—钢筋布置置要求钢筋布置置：首先满足足使用要要求，其其次满足足施工（（吊装等等）阶段段受力要要求第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造4）箱形板板拱构造造—箱肋接头头构造第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造3）箱形板板拱构造造—截面尺寸寸拟定拱圈高度度主要由跨跨径决定定，并与与材料有有较大关关系（常常用砼强强度约C40，特大跨跨径一般般不超出出C60）；拱圈高度度初取跨跨径的1/55~1/75，或用经经验公式式：h：拱圈高度度；L0：净跨度：箱形拱拱为0.6～0.7m第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造3）箱形板板拱构造造—截面尺寸寸拟定拱圈宽度度:一般取桥桥宽的1.0－0.6倍,，桥面结结构外悬悬拱圈的的长度一一般为1.5m~4m；一般不小小于跨径径的1/20,满足横向向稳定。。顶底板及及腹板顶底板厚厚度一般般为15cm～22cm两外腹板板一般为为12cm～15cm内箱腹板板一般为为5cm～7cm为保证安安全，应应进行压压溃及局局部应力力验算。。第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造3）箱形板板拱构造造—截面尺寸寸拟定箱肋宽度度与吊装能能力有关关，一般般1.2m～1.7m第一节上上承式式拱桥的的设计与与构造箱形拱简单体系系上承式式拱桥主主拱圈构构造1）箱形肋肋拱构造造拱圈由双双箱形肋肋或多箱箱形肋组组成，由由