桥梁墩台类型与构造

第四篇混凝土拱桥第四篇混凝土拱桥第一章概论第二章拱桥的设计与构造第三章拱桥的计算第四章拱桥的施工第五章拱桥实例介绍第四篇混凝土拱桥第一章概论第一章概论第一节

拱桥的基本特点及其适用范围第二节拱桥的组成和类型第一节

拱桥的基本特点及其适用范围第四篇混凝土拱桥第一章概述拱桥与梁桥的区别？

梁桥在竖向荷载作用下，支承处仅产生竖向支承反力；而拱桥在竖向荷载作用下，支承处不仅产生竖向反力而且还产生水平推力；第一章概述第一节拱桥的基本特点及适用范围BasicBeamBridgeqLqLHHHingelessarchbridgeMjMjd

拱桥的弯矩比相同跨径的梁桥的弯矩小得多，而使整个结构主要承受压力。跨中正弯矩跨中轴力跨中正弯矩跨中轴力拱桥的优点与缺点？第一章概述第一节拱桥的基本特点及适用范围跨越能力较大；能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；耐久性能好，维修、养护费用少；外型美观；构造较简单。优点缺点自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，当采用无铰拱时，对地基条件要求高；由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采用较复杂的措施，例如设置单向推力墩，也会增加造价；与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立交及平原地区时，因桥面标高提高，使两岸接线长度增长，或者使桥面纵坡增大，既增加了造价又对行车不利。第二节

拱桥的组成与类型第四篇混凝土拱桥第一章概述上部结构组成下部结构第一章概述第二节拱桥的组成与类型主拱圈拱上建筑桥墩桥台墩台基础主要承重结构拱桥的组成第一章概述第二节拱桥的组成与类型北京卢沟桥下部结构桥墩，桥台，基础上部结构主拱圈，拱上填料，桥面系拱上填料主拱圈主拱圈桥面系桥面系拱上填料桥墩桥墩桥墩（上承式实腹拱桥）拱桥的组成第一章概述第二节拱桥的组成与类型净跨径：每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离计算跨径：相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离。因为拱圈（或拱肋）各截面形心点的连线称为拱轴线，故也就是拱轴线两端点之间的水平距离净矢高：拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离计算矢高：拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离矢跨比：拱圈（或拱肋）的净矢高与净跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比几个主要技术名词拱桥的组成第一章概述第二节拱桥的组成与类型

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按建筑材料：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥等成昆线一线天桥石拱桥巫山龙门桥

钢拱桥：全焊结构武汉江汉五桥钢管混凝土拱钢筋混凝土箱形拱

圬工拱桥

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按结构体系：简单体系拱桥、组合体系拱桥等可做成上承式，中承式，下承式均为有推力拱。按照主拱的静力体系，简单体系拱桥又可以分成：三铰拱，两铰拱，无铰拱拱式组合体系桥将梁和拱两种基本结构组合起来，共同承受桥面荷载和水平推力，充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合作用，达到节省材料的目的。拱式组合体系桥一般可划分为有推力的和无推力的两种类型。

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按结构体系：简单体系拱桥、组合体系拱桥等简单体系拱桥三铰拱：

静定结构，在地基差的地区小桥可采用。但构造复杂，施工困难，整体刚度小，主拱圈一般不采用。两铰拱：

一次超静定结构。结构整体刚度较相应三铰拱大。由基础位移、温变、混凝土收缩徐变引起的附加内力比无铰拱的影响要小，可在地基条件较差时或坦拱中采用。（施工体系转换过程中使用）无铰拱：三次超静定结构。拱的内力分布较均匀，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，附加内力影响变小，故钢筋混凝土无铰拱仍是大跨径桥梁的主要型式之一。

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按结构体系：简单体系拱桥、组合体系拱桥等组合体系拱桥一般由拱肋、系杆、吊杆（或立柱）、行车道梁（板）及桥面系等组成。拱肋风撑系杆吊杆行车道板，桥面系

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按结构体系：简单体系拱桥、组合体系拱桥等组合体系拱桥组合体系拱桥一般可划分为无推力的和有推力的两种类型。无粘结预应力系杆拱无推力拱系杆强梁弱拱（倒蓝格尔拱）有推力拱

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按结构体系：简单体系拱桥、组合体系拱桥等组合体系拱桥无推力组合体系拱桥：系杆拱：具有竖直吊杆的柔性系杆刚性拱蓝格尔拱：具有竖直吊杆的刚性系杆柔性拱洛泽拱：具有竖直吊杆的刚性系杆刚性拱尼尔森拱

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按结构体系：简单体系拱桥、组合体系拱桥等组合体系拱桥无推力组合体系拱桥：蓝格尔拱系杆拱洛泽拱云阳桥,江苏省新城黄河桥兰州市芜湖元泽桥刚拱刚梁体系拱肋和纵向主梁均采用箱形截面

拱桥类型第一章概述第一节拱桥的基本特点及适用范围按结构体系：简单体系拱桥、组合体系拱桥等组合体系拱桥无推力组合体系拱桥：新木津川大桥，

日本大阪

尼尔森拱尼尔森拱尼尔森拱

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按结构体系：简单体系拱桥、组合体系拱桥等组合体系拱桥有推力组合体系拱桥：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。倒蓝格尔拱：刚性梁柔性拱倒洛泽拱：刚性梁刚性拱

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按拱圈轴线采用的线性：圆弧拱桥、抛物线拱桥、悬链线拱桥湖南省：黄虎港桥等截面圆弧空腹石拱桥KRK-I桥铁托桥三次抛物线钢筋混凝土箱形拱桥乌巢河桥m=1.543悬链线空腹石拱桥

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按拱上建筑的形式：实腹式拱桥、空腹式拱桥实腹式拱桥空腹式拱桥

拱桥类型第一章概述第一节拱桥的基本特点及适用范围按桥面系在上部结构立面中的位置：上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥上承式拱桥中承式拱桥下承式拱桥

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按拱圈截面形式：板拱肋拱双曲拱箱形拱桥

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按拱圈截面形式：板拱主拱圈采用矩形实体截面的拱桥称为板拱桥

板拱又可分为石板拱、混凝土板拱和钢筋混凝土板拱等构造简单、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

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按拱圈截面形式：肋拱它是将板拱划分成两条或多条分离的、高度较大的拱肋，肋与肋间用横系梁相联。这样就可以用较小的截面面积获得较大的截面抵抗矩，从而节省材料，减轻拱桥的自重，因此多用于大、中跨径的拱桥工字形拱肋上承式钢筋混凝土拱肋下承式

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按拱圈截面形式：双曲拱主拱圈横截面由一个或数个横向小拱单元组成，由于主拱圈的纵向及横向均呈曲线形，故称之为双曲拱桥

.卫东桥,无锡缺点:施工工序多、组合截面整体性较差和易开裂等.湘江一桥（橘子州桥）国内最长双曲拱桥

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按拱圈截面形式：箱形拱闭口箱形截面，截面抗扭刚度大，横向整体性和结构稳定性好，特别适用于无支架施工

目前采用最多的截面形式四川省涪陵：乌江大桥转体施工

拱桥类型第一章概述第二节拱桥的组成与类型按是否对下部结构有水平推力有推力拱桥无推力拱桥第四篇混凝土拱桥第二章拱桥的设计与构造第二章拱桥的设计与构造第一节

拱桥的总体布置与设计构思第二节简单体系拱桥的构造第一节

拱桥的总体布置与设计构思第四篇混凝土拱桥第二章拱桥的设计与构造拱桥总体设计的主要内容：拟定桥梁长度、跨径、跨数、桥面高程等第一章概述第二节拱桥的组成与类型设计高程和矢跨比的确定第二章第一节拱桥总体布置与设计构思桥面标高：两岸线路的纵断面设计所控制。桥下净空控制桥面最小高度，并且还需满足宣泄设计洪水流量或不同航道等级所规定的桥下净空界限的要求。拱顶底面标高起拱线标高：矢跨比基础底面标高：冲刷深度，地基承载能力设计高程和矢跨比的确定第二章第一节拱桥总体布置与设计构思简单体系拱桥矢跨比的确定：石、混凝土拱桥的矢跨比一般为1/4～1/8，一般不宜小于1/10

；钢筋混凝土拱桥的矢跨比一般为1/5～1/8。

组合体系拱桥矢跨比的确定：矢跨比一般为1/5～1/10，或者更小一些，但一般不小于1/10。拱轴线的选择第二章第一节拱桥总体布置与设计构思选择拱轴线的原则：尽可能降低由荷载产生的弯矩合理拱轴线：在荷载作用下，拱截面只产生轴向压力，而无弯矩作用拱轴线应满足以下要求：即要求尽量减小拱圈截面的弯矩，使主拱圈在计入弹性压缩、温升温降、混凝土收缩徐变等影响后，各主要截面的应力较为均匀，且最大限度减小截面拉应力，最好是不出现拉应力；对于无支架施工的拱桥，尚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，以便于施工。圆弧拱悬链线拱抛物线拱拱轴线的选择第二章第一节拱桥总体布置与设计构思圆弧拱悬链线拱抛物线拱圆弧线：在均布径向荷载作用下（如水压力），拱的合理拱轴线为一圆弧线。悬链线：实腹式拱桥的恒载集度，从拱顶向拱脚是均匀增加的（均变荷载），这种荷载分布图式的拱圈的压力线是一条悬链线。因此，实腹式拱桥采用悬链线作拱轴线。在结构自重作用下，当不计拱圈由结构自重弹性压缩产生的影响时，拱圈截面将只承受轴力而无弯矩。抛物线：在竖向均布荷载作用下，拱的合理拱轴线是二次抛物线。对于结构自重集度比较接近均布的拱桥，往往可以采用二次抛物线作为拱轴线。不等跨连续拱桥的处理方法第二章第一节拱桥总体布置与设计构思多孔连续拱桥最好选用等跨或分组等跨的分孔方案。但当受地形、地质、通航等条件的限制，或引桥很长，考虑与桥面纵坡协调一致时，或对桥梁的美观有特殊要求时，可以考虑采用不等跨的分孔。不等跨拱桥，由于相邻孔的恒载推力不相等，使桥墩和基础增加了恒载的不平衡推力。在采用柔性墩的多孔连续拱桥中，还需考虑恒载不平衡推力产生的连拱作用，使计算和构造复杂。为了减小这个不平衡推力，改善桥墩、基础的受力状况，节省材料和造价，可采用以下措施。不等跨连续拱桥的处理方法第二章第一节拱桥总体布置与设计构思1.采用不同的矢跨比利用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（矢跨比较大），小跨径用较坦的拱（矢跨比较小），使两相邻孔在恒载作用下的不平衡推力尽量减小。不等跨连续拱桥的处理方法第二章第一节拱桥总体布置与设计构思2.采用不同的拱脚标高基底弯距平衡不等跨连续拱桥的处理方法第二章第一节拱桥总体布置与设计构思2.采用不同的拱脚标高不等跨连续拱桥的处理方法第二章第一节拱桥总体布置与设计构思3.调整拱上建筑的恒载重量湘潭湘江桥

钢筋混凝土工字型拱肋(5条)空腹式片石混凝土板拱实腹式不等跨连续拱桥的处理方法第二章第一节拱桥总体布置与设计构思4.采用不同类型的拱跨结构中承式钢管混凝土拱中承式钢管混凝土拱高明桥，广东省高明县

不等跨连续拱桥的处理方法第二章第一节拱桥总体布置与设计构思4.采用不同类型的拱跨结构428m177m混凝土纵横梁纵横梁：钢结构V腿三角块端平衡第二节

简单体系拱桥的构造第四篇混凝土拱桥第二章拱桥的设计与构造主拱圈的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造定义：板拱是指拱圈采用实体矩形截面的拱拱圈宽度：主要取决于桥面的宽度；桥面悬出拱圈的长度一般以1.0～2.5m为宜；规范规定：主拱圈的宽跨比小于1/20时，应验算主拱圈的横向稳定性。1.板拱所用材料：石板拱、素混凝土板拱、钢筋混凝土板拱拱圈截面尺寸拟定：主拱圈的构造1.板拱拱圈截面尺寸拟定：拱圈高度：拱圈高度与跨径、矢高、建筑材料、荷载大小等因素有关；中小跨径石拱桥拱圈高度可按下列经验公式进行估算：大跨径石拱桥的拱圈高度，可参照已建成桥梁的设计资料拟定或参考其他经验公式进行；钢筋混凝土板拱，拱顶截面高度可按跨径的1/60~1/70进行估算，跨径大时取小值。若采用变高度，拱脚截面高度可按hj=hd/cosφj估算，拱脚截面倾角可近似取相应圆弧拱之值φj=2tan-1（2f/l）.第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造主拱圈的构造1.板拱拱圈截面的变化规律等截面变截面宽度不变而改变厚度厚度不变而改变宽度常用第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造主拱圈的构造1.板拱拱圈构造石砌板拱构造：类型：料石拱、块石拱、片石拱；石料强度等级不低于M40；砂浆的强度等级：对于大、中跨径拱桥不低于M10，小跨径拱桥不低于M7.5；砌筑料石拱圈时，构造上应满足以下几点要求：（1）拱石的受压面的砌缝应是辐射方向，即与拱轴线垂直。一般做成通缝，不必错缝；（2）当拱圈较厚采用多层拱石砌筑时，要求垂直于受压面的顺桥向砌缝应错开，其错缝间距不小于100mm；（3）在拱圈的横截面内，拱石的竖向砌缝应错开，其错开宽度至少100；（4）砌缝的宽度不应大于20mm；（5）拱圈与墩台、空腹式拱上建筑的腹孔墩与拱圈相连接处，应采用特制的五角石，以改善连接处的受力状况。当用块石或片石砌筑拱圈时：（1）应选择较大的平整面与拱轴线垂直，并使石块的大头向上、小头向下；（2）石块间的砌缝必须相互交错，较大的缝隙应用小石块嵌紧；（3）要求砌缝用砂浆或小石子混凝土灌满。第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造主拱圈的构造1.板拱拱圈构造石砌板拱构造：第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造主拱圈的构造1.板拱拱圈构造钢筋混凝土板拱构造：钢筋混凝土板拱的配筋由计算与构造要求决定；沿拱圈轴向所配置的纵向受力钢筋的最小含筋率一般为0.2%～0.4%，上下缘对称布置，以满足弯矩变化的要求；无铰拱纵向钢筋应伸入墩台并达到锚固要求；在纵向钢筋的外侧，按受压构件的构造要求设置箍筋，并在纵向钢筋的内侧设横向分布钢筋；在拱脚及其它结点处横向钢筋按相关桥梁规范要求加密布置。第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造主拱圈的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造定义：肋拱的拱圈是由两条或多条分离的、平行的拱肋所组成拱圈的构造：为了简化构造，宜选用较少的拱肋数量；为了保证肋拱桥的横向整体稳定性，两侧拱肋最外缘的间距，一般不应小于跨径的1/20；拱肋的截面形式与跨径有关：（1）小跨径拱肋多采用矩形截面；（2）大、中跨径拱肋常做成工字形截面；（3）跨径大、桥面宽的肋拱桥可采用箱形截面拱肋；（4）钢管混凝土材料的拱肋是一种抗压性能好、自重小、塑性及耐疲劳等性能优良的结构构造。2.肋拱形式：多为无铰拱、也可用两铰拱所用材料：素混凝土、钢筋混凝土主拱圈的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造拱圈的构造：在分离的拱肋之间应设置横系梁，以增强肋拱桥的横向整体性和稳定性：（1）在拱脚及跨中段横系梁布置应适当加密；（2）横系梁可采用矩形或工字形截面：腹板厚度不应少于100mm，高度取800～1000mm或与拱肋同高；拱肋的纵向钢筋应根据使用阶段、施工阶段的受力和构造要求确定，箍筋按受压构件要求设置，在拱脚处箍筋应加密布置。若采用无支架施工且按受力要求不需要配置钢筋时，则应按构造要求布筋；采用无铰拱肋时，纵向钢筋应伸入墩台并达到锚固要求；横系梁一般可按构造要求配置钢筋，但不少于4根（沿四周放置），并用箍筋组合形成骨架。2.肋拱主拱圈的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造拱肋截面尺寸拟定：拱肋截面尺寸与跨径和截面形式及拱肋的数目和间距等有关；矩形截面拱肋的肋高分按跨径的1/40～1/60拟定；工字形截面拱肋的肋高，可按跨径的1/25~1/35拟定；箱形截面拱肋的肋高，可按跨径的1/50～1/70拟定；矩形、工字形和箱形截面拱肋的肋高，也可采用下列经验公式估算：2.肋拱矩形拱肋的肋宽约为肋高的0.5～2.0倍；工字形截面拱肋的肋宽约为肋高的0.4～0.5倍，其腹板厚度通常采用300~500mm。箱形肋单个箱室的宽度一般可取肋高的0.5～1.0倍。腹板的厚度宜取100～200mm，顶、底板厚度宜取100～250mm，建议取上述范围的偏大值。矩形截面：800mm工字型截面：1000mm箱形截面：700mm主拱圈的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造定义：主拱圈截面由多室箱构成的拱称为箱形拱4.箱形拱适用情况：适用于大跨径拱桥特点：截面挖空率大；抗弯和抗扭刚度大，整体性好；单条箱肋刚度较大、稳定性好，能单箱肋成拱，便于无支架施工；支座要求高，需较大的吊装能力。主拱圈的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造拱圈的构造：拱圈的每一个闭合箱由腹板、顶板（盖板）及底板组成；4.箱形拱多条闭合箱肋组成的多室箱形截面

截面组成方式由多条U形肋组成的多室箱形截面多条工形肋组成的多室箱形截面单箱多室截面便于无支架吊装拱支架施工主拱圈的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造拱圈截面尺寸拟定：箱形拱的拱圈高度主要由其跨径决定，并与所用材料有较大关系；拱圈常用混凝土强度等级为C40，特大跨径时一般不超出C60；拱圈截面高度可取跨径的1/55～1/75，或按下列经验公式估算：4.箱形拱多室箱：600mm单室箱：700mm箱形拱的拱圈宽度一般为桥宽的1.0～0.6倍，且一般不小于跨径的1/20；箱肋宽度与吊装能力有关，一般取1.2～1.7m；箱形截面顶、底板厚度一般为100～250mm；箱形截面腹板厚度一般为100~200mm；当采用预制装配施工时，腹板预制和现浇厚度宜分别为50~80mm和150~250mm，顶板现浇混凝土的厚度不宜小于100mm；边腹板应采用一次成型。拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造定义：拱上建筑是上承式拱桥的桥面系与拱圈之间的传力（或填充）构造物，以使桥面道路达到行车要求。形式：实腹式拱上建筑、空腹式拱上建筑应用情况：实腹式拱上建筑一般只在小跨径圬工拱桥中采用；大、中跨径拱桥多采用空腹式拱上建筑。拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造实腹式拱上建筑实腹式拱上建筑由拱腹填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管以及桥面系组成。拱腹填料分为填充式和砌筑式两种。填充式拱腹填料应尽量做到就地取材，砌筑式拱腹填料就是在散粒料不易取得时才采用的一种干砌圬工方式。拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造实腹式拱上建筑拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造实腹式拱上建筑拱腹填料：填充：是用砾石、碎石、粗砂或卵石夹粘土并加以夯实；砌筑：是用干砌圬工或浇筑贫混凝土作为拱腹填料。具体做法可采用填充和砌筑两种方法：侧墙：是为了维护拱腹上的散粒填料，而采取的措施，由于受到填料的水平土压力和桥面上的活载产生的侧压力，所以必须按挡土墙来设计。一般采用块石或片石砌筑，也可采用混凝土或轻型钢筋混凝土侧墙；侧墙厚度一般按构造确定：其顶面宽约为500～700mm，向下逐渐增厚，墙脚厚度可采用侧墙高度的0.4倍。填料主要起填空、传力的作用，故应尽量降低成本，做到就地取材，通常采用砾石、碎石、粗砂或卵石夹黏土并加以夯实；在地质条件较差地区，为了减轻拱上建筑的重力，可以采用其他轻质材料（如炉渣、石灰、黏土等混合料）作填料。当填充材料不宜取得时，可改用砌筑式拱上建筑；拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造实腹式拱上建筑护拱：一般是用块石或片石砌筑的，用来加强拱脚段的拱圈；同时在多孔拱桥中设置护拱还便于设置防水层和泄水管。变形缝：拱桥中，特别是在三铰拱中，在结构因变形而可能发生开裂的部位，在构造上设置断缝，一般只是断开，没有缝宽，主要是为了防止结构的不规则开裂。拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑实腹式拱桥空腹式拱桥苏州宝带桥拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑腹孔腹孔墩空腹式拱上建筑由多跨腹孔构造、桥面结构及其支撑构造（腹孔墩）组成；拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑空腹式拱上建筑的腹孔布置有两种情况：带实腹段式和全空腹式部分空腹（实腹段）全空腹拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑1.腹孔根据腹孔构造，可分为拱式拱上建筑和梁式拱上建筑两种。

拱式拱上建筑

拱式拱上建筑构造简单，外形美观，但重量较大、一般用于圬工拱桥。腹孔的型式和跨径的选择，要既能减轻拱上建筑的重量，又不致因荷载过分集中于腹孔墩处，给主拱圈受力状况造成不利影响，同时还要使拱桥外型协调美观。

梁式拱上建筑

梁式腹孔拱上建筑，可减轻拱上重量，降低拱轴系数（使拱上建筑的恒载分布接近于均布荷载），改善拱圈在施工过程中的受力状况，获得更好的经济效果。腹孔的布置与上述拱式拱上建筑的腹拱布置要求基本相同。腹孔通常对称布置在拱圈两侧结构高度的允许范围内。拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑拱式梁式拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑拱式腹孔对于带实腹段式拱上建筑的腹孔中，每半跨内腹孔的布置范围一般不超过主拱跨径的的1/4～1/3。对于全空腹式，考虑到美观及有利于拱顶截面受力的要求，一般采用奇数腹孔布置方式；拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑拱式腹孔腹拱的跨径一般可选用2.5～5.5m，但不宜大于拱圈跨径的1/8～1/15，比值随拱圈跨径的增大而减小；腹孔宜做成等跨的，以利于腹孔墩的受力和便于施工；腹拱的拱圈：可以采用石砌、混凝土预制或现浇的圆弧形板拱，矢跨比一般为1/2～1/6；采用微弯板时，矢夸比一般为1/10～1/12；双曲拱的矢跨比采用1/4～1/8；腹拱圈的厚度与它的跨径、构造形式等有关：当腹拱的跨径为1～4m时，石板拱的厚度不小于300mm，混凝土板拱的厚度不小于150mm，也可采用厚度为140mm的微弯板（其中预制厚度60mm、现浇厚80mm）；当腹拱的跨径为4～6m时，可采用双曲拱，其拱圈高度一般为300～400mm；当采用钢筋混凝土拱时，拱圈厚度可进一步减薄。紧靠桥墩（台）的第一个腹拱，可将腹拱的拱脚直接支承在墩（台）上，或跨越桥墩使桥墩两侧的腹拱圈相连。拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑梁式腹孔腹孔的布置要求与拱式腹孔基本相同；带实腹段的腹孔布置方式一般用于板拱；大跨拱桥（尤其是肋拱）的梁式拱上建筑中一般采用全空腹的布置方式；考虑到美观和有利于拱顶截面的受力，全空腹式的腹孔一般取为奇数；拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑梁式腹孔腹孔的布置要求与拱式腹孔基本相同；带实腹段的腹孔布置方式一般用于板拱；大跨拱桥（尤其是肋拱）的梁式拱上建筑中一般采用全空腹的布置方式；考虑到美观和有利于拱顶截面的受力，全空腹式的腹孔一般取为奇数；拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑梁式腹孔腹孔梁的结构形式为：

当腹孔的跨径小于10m时，通常采用钢筋混凝土简支实心或空心板；当腹孔跨径在10～20m时，常采用预应力混凝土简支空心板；当跨径大于20m时，一般采用预应力混凝土简支T梁当采用简支结构的腹孔梁时，除了墩台支承处以外，一般可采用连续桥面构造；为了适应拱圈变形，腹孔梁宜采用活动性较好的支座，如厚度较大的橡胶支座等；除了采用简支结构的腹孔，连续、框架等其他结构也常被采用。拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑2.腹孔墩腹孔墩可分为横墙（立墙）式和立柱式两种。拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑2.腹孔墩

横墙式自重较大，但节省钢材，多用于砖、石拱桥中;底梁能使横墙传下来的压力较均匀地分布到主拱圈全宽上；底梁常采用素混凝土结构；腹孔墩的厚度：用浆砌片石、块石时，不宜小于600mm；用混凝土浇筑时，一般应大于腹拱圈厚度的一倍。拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑2.腹孔墩

立柱式立柱式腹孔墩是由立柱和盖梁组成的钢筋混凝土排架结构；为了使立柱传递给主拱圈的压力不致于过分集中，通常在立柱下面设置底梁。立柱和盖梁常采用矩形截面

为了便于施工，腹孔墩的侧面一般做成竖直的。若采用斜坡式，则以不超过31:1的坡度为宜；为了避免拱上结构参与主拱受力后引起不利因素，可在靠近跨中1~2根矮立柱的上、下端设铰，释放结点弯矩，使其成为主要承受轴向压力的构件拱上建筑的构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造空腹式拱上建筑2.腹孔墩

立柱式为了避免拱上结构参与主拱受力后引起不利因素，可在靠近跨中1~2根矮立柱的上、下端设铰，释放结点弯矩，使其成为主要承受轴向压力的构件；对于较容易发生裂缝的桥面结构与拱顶相接处，可采取设置横向贯通缝的构造形式，以减小其联结刚性。拱桥的其他细部构造第四篇第二章第二节简单体系拱桥的构造自学第四篇混凝土拱桥第三章拱桥的计算第三章拱桥的计算第一节

概述第二节简单体系拱桥的计算第三节组合体系拱桥的计算自学第四节拱桥的稳定性验算第五节连拱计算简介自学第一节

概述第四篇混凝土拱桥第三章拱桥的计算第二节

简单体系拱桥的计算第四篇混凝土拱桥第三章拱桥的计算引言第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算联合作用：为简化分析，拱上建筑与主拱的联合作用，一般偏安全不去考虑。引言第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算横向分布：横墙式的板拱、双曲拱、箱形拱不考虑；引言第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算横向分布：排架式拱上建筑、刚架拱、桁架拱需考虑引言第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算简单体系上承式拱桥的计算内容：拱轴线方程的建立拱圈内力计算拱圈内力调整悬链线拱轴方程的建立（实腹拱压力线）第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算设拱轴线为恒载压力线，则拱顶截面的内力为：弯矩：

Md=0剪力：Qd=0恒载推力为：Hg第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算对拱脚截面取矩，则有：对任意截面取矩，可得：求解恒载压力线的基本方程求导悬链线拱轴方程的建立（实腹拱压力线）第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算任意点的结构自重集度令：令：悬链线拱轴方程的建立（实腹拱压力线）第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算解此微分方程得对于拱脚截面：代入当拱的矢跨比确定后，拱轴线各点的纵坐标将取决于拱轴系数m，而m则取决于拱脚与拱顶的结构自重集度比。各种m值得拱轴线坐标可直接有《公路设计手册-拱桥》附录表（III）-1查出。悬链线拱轴方程的建立（实腹拱压力线）反双曲余弦函数对数表示第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算悬链线拱轴方程的建立（实腹拱压力线）由悬链线方程可以看出，当拱的跨度和失高确定后，拱轴线各点的坐标取确于拱轴系数m。其拱轴线线形可用l/4点纵坐标y1/4的大小表示：悬链线方程当时，；代到悬链线方程有：半元公式随m的增大而减小（拱轴线抬高）；随m减小而增大（拱轴线降低）。实腹式悬链线拱轴系数的确定第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算拱顶处恒载集度:拱脚处恒载集度:代入由上计算m值的公式可以看出，除为未知数外，其余均为已知；在具体计算m值时可采用试算法，具体做法如下：第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算在具体计算m值时可采用试算法，具体做法如下：（1）先根据跨径和矢高假定m值（用mi表示）；（2）由《公路设计手册-拱桥》附录表III-20查得拱脚处的（3）根据查得的（4）比较mi和mi+1，如两者相符，即假定的mi为真实值；如两者相差较大，则以计算出的mi+1作为假设值，重新计算，直到两者相等。代入代入求出mi+1实腹式悬链线拱轴系数的确定空腹式悬链线拱轴系数的确定第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算

空腹式拱桥中，桥跨结构的恒载由两部分组成，即主拱圈承受由实腹段自重的分布力和空腹部分通过腹孔墩传下的集中力。由于集中力的存在，拱的压力线为在集中力作用点处有转折的曲线。但实际设计拱桥时，由于悬链线的受力情况较好，故多用悬链线作为拱轴线。

为了使悬链线与其恒载压力线重合，一般采用“五点重和法”确定悬链线的m值。即要求拱轴线在全拱（拱顶、两1/4l点和两拱脚）与其三铰拱的压力线重合。其相应的拱轴系数确定如下第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算其相应的拱轴系数确定如下：拱定处弯矩：Md=0；剪力Qd=0。对拱脚取距，由有：对l/4截面取距，由有：求得y1/4/f

后，即可求得m值：空腹式悬链线拱轴系数的确定第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算求得y1/4/f

后，即可求得m值：空腹拱的m值，任需采用试算法计算（逐次渐近法）:假定m值（mi）；定出拱轴线后，作图布置拱上建筑；计算拱圈和拱上建筑的恒载对l/4和拱脚截面的力矩；利用4-3-19算出mi+1值；比较mi和mi+1，如两者相符，即假定的mi为真实值；如两者相差较大，则以计算出的mi+1作为假设值，重新计算，直到两者相等。空腹式悬链线拱轴系数的确定第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算拱轴线的水平倾角悬链线方程求导可见：拱脚水平倾角与拱轴线m有关。拱轴线上各点的水平倾角tanφ，可直接由《拱桥设计手册-拱桥》附录表（III）-2悬链线无铰拱的弹性中心第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算无铰拱是三次超静定结构。对称无铰拱若从拱定切开取基本结构，多余力X1（弯矩），X2（轴力）为对称，而X3（剪力）是反对称的，故知副系数为了使可以按下图引用“刚臂”的办法达到：可以证明当：弹性中心距拱顶的距离第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算设想沿拱轴线作宽度等于1/EI的图形，则ds/EI就代表此图的面积，而上式就是计算这个图形的形心公式，其形心称为弹性中心。对于悬链线无铰拱有：其中：则：这样：悬链线无铰拱的弹性中心空腹式无铰拱压力线与拱轴线偏离产生的附加内力第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算对于静定三铰拱，各截面的偏离弯矩值Mp可以按下式计算：对于无铰拱，由于其是超静定结构，偏离弯矩将引起次内力，其计算过程如下：取左图所示的基本结构，赘余力X1，X2作用在弹性中心，在弹性中心的赘余力满足方程：空腹式无铰拱压力线与拱轴线偏离产生的附加内力第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算空腹式无铰拱压力线与拱轴线偏离产生的附加内力第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算任意截面的弯矩为：拱顶、拱脚处：Mp=0拱顶：拱脚：拱轴系数初值的选定第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算坦拱：m值选用较小陡拱：m值选用较大拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力恒载内力拱轴线与压力线相符不考虑弹性压缩弹性压缩拱轴线与压力线不相符拱轴线与压力线不相符产生次内力不考虑弹性压缩弹性压缩拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力不考虑弹性压缩的恒载内力1）实腹拱在进行悬链线方程推导时有：恒载水平推力可在附录表(III)-4中查得拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力不考虑弹性压缩的恒载内力1）实腹拱拱脚的竖向反力：拱脚的竖向反力为半拱的恒载重力，即代到上式，并积分，有：其中：可在附录表(III)-4中查得拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力不考虑弹性压缩的恒载内力1）实腹拱拱圈各截面的轴力N：

由于不考虑弹性压缩时实腹式悬链线的拱轴线与压力线重合，恒载作用下拱的任意截面存在轴力，而无弯矩和剪力。拱中轴力可按以下公式计算：拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力不考虑弹性压缩的恒载内力2）空腹拱

在计算空腹式悬链线不考虑弹性压缩的恒载内力时，可分为两部分：即先不考虑拱轴线与压力线偏离的影响，假设恒载压力线与拱轴线完全重和，然后再考虑偏离的影响，计算由偏离引起的恒载内力，二者叠加。不考虑偏离的影响：此时拱的恒载推力Hg，拱脚的竖向反力Vg和拱任意截面的轴力可由静力平衡条件得到（半拱恒载重力）半拱恒载对拱脚的弯矩拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力不考虑弹性压缩的恒载内力2）空腹拱偏离产生的附加内力任意截面：在设计中小跨径的空腹式拱桥时可以偏于安全地不考虑偏离弯矩的影响。大跨径空腹式拱桥的恒载压力线与拱轴线一般比中、小跨径偏离大，一般要计入偏离的影响。拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力弹性压缩引起的内力在恒载产生的轴向压力作用下，拱圈的弹性变形表现为拱轴长度的缩短。首先将拱顶切开，假设拱桥圈可以自由变形，并假设弹性压缩会使拱轴方向缩短l（右图所示）。由于在实际结构中，拱顶没有相对水平位移，其变形受到约束，则在弹性中心处必有一水平拉力HgHg的计算由变形相容方程有：其中：拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力弹性压缩引起的内力其中：可在附录表(III)-5中查得可在附录表(III)-11中查得拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力弹性压缩引起的内力则：由Hg在拱内产生的弯矩、剪力和轴力负号：左半拱；正号：右半拱可在附录表(III)-9中查得可在附录表(III)-11中查得拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力桥规规定，下列情况可不考虑弹性压缩的影响拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力恒载作用下拱圈各截面的总内力不考虑压力线与拱轴线偏离时（实腹式拱）不考虑弹性压缩恒载内力弹性压缩产生的内力轴向力：弯矩：剪力：拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算1.拱圈恒载内力恒载作用下拱圈各截面的总内力考虑压力线与拱轴线偏离时（空腹式拱）不考虑弹性压缩恒载内力弹性压缩产生的内力计入偏离影响轴向力：弯矩：剪力：其中：拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算2.汽车荷载内力（1）横向分布系数石拱桥、混凝土箱梁桥荷载横向分布系数假设荷载均匀分布于拱圈全部宽度上。对于矩形拱，如取单位拱圈宽度计算，则横向分布系数为：对于板箱拱，如取单个拱箱进行计算，则横向分布系数为：式中：C车列数；B拱圈宽度；n拱箱个数肋拱桥荷载横向分布系数对双肋拱桥（包括上、中、下承式），可以采用杆杠原理计算。对于多肋拱，拱上建筑一般为排架式，其荷载分布系数可按梁式桥计算。汽车荷载内力的计算分两步进行：先计算不考虑弹性压缩的汽车荷载内力，然后再计入弹性压缩的影响。拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算2.汽车荷载内力（2）内力影响线赘余力影响线为了便于编制影响线表，在求拱中内力影响线时，常采用简支曲梁为基本结构；根据结构力学知识和弹性中心的特性可求出单位荷载P=1在图示位置时结构的赘余力X1、X2、X3；为了计算赘余力的影响线，一般将拱圈沿跨径方向分成48（或24）等分。相邻两分点的水平距离为：利用结构力学知识计算出P在各个分点上X1、X2、X3。

拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算2.汽车荷载内力（2）内力影响线内力影响线有了赘余力的影响线后，拱中任意截面的内力影响线均可利用静力平衡条件和叠加原理求得。上边符号适用于左拱脚，下边符号适用于右拱脚。拱中任意截面水平推力H的影响线：拱脚竖向反力V的影响线:因此H的影响线与赘余力X2的影响线相同H的影响线的各点竖标值，可由《桥梁设计手册-拱桥》附录表(III)-12查得。V的影响线：由V0和X3两条影响线叠加而成V的影响线竖标值：可由附录表(III)-7查得拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算2.汽车荷载内力（2）内力影响线内力影响线任意截面的弯矩影响线：拱顶截面弯矩影响线任意截面轴力和剪力影响线：任意截面i的轴力和弯矩影响线在截面i处有突变，比较复杂。可先算出该截面的水平力H和拱脚的竖向反力V，再按H、V近似计算任意轴向力N和Q。不考虑弹性压缩的M的影响线竖标值：可由附录表(III)-13查得.为了方便计算，附录表(III)-14列有不计弹性压缩的M及相应的H、Q、N的影响线面积表，供计算活载内力时选用.拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算2.汽车荷载内力（2）内力影响线内力影响线《桥梁设计手册-拱桥》附录表（III）-14列有不计弹性压缩的弯矩M及相应的H、V、N影响线面积表供计算汽车荷载内力时选用。任意截面轴力和剪力影响线：可先算出该截面的水平力H和拱脚的竖向反力V，再按H、V近似计算任意轴向力N和Q：轴向力拱顶拱脚其它截面拱顶：数值很小，可不考虑拱脚其他截面：数值较小，可不考虑剪力拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算2.汽车荷载内力（3）不考虑弹性压缩的汽车荷载内力计算圬工拱桥计算时，认为荷载在拱桥的横向全宽均布；石拱桥常取1m拱宽作为计算单元；双曲拱常取一个单元宽度来计算；拱圈是偏心受压构件，一般以最大正（负）弯矩控制设计；活载内力可通过影响线加载计算。拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算2.汽车荷载内力（4）汽车荷载作用下弹性压缩引起的内力活载弹性压缩引起的内力为：弯矩：轴力：剪力：将不考虑弹性压缩的活载内力与活载弹性压缩的内力叠加起来，即得汽车荷载作用下的总内力。y：以弹性中心为原点（向上为正）的拱轴线坐标拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算3.温度变化产生的附加内力计算由温度变化引起拱中任意截面的附加内力为：弯矩轴力剪力拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算4.混凝土收缩引起的内力混凝土收缩引起的变形，其对拱桥的作用与温度下降相似。通常将混凝土收缩影响折算为温度降低;整体浇筑的混凝土收缩影响，一般相当于降低温度200C，干操地区为300C;整体浇筑的钢筋混凝土收缩影响，相当于降低温度150C200C;分段浇筑的混凝土或钢筋混凝土收缩影响，100C150;装配式钢筋混凝土收缩影响，50C100C.拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算5.拱脚变位引起的内力计算弯矩轴力剪力拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算6.裸拱内力计算采用早期脱架施工（拱圈合拢达到一定强度后就卸落拱架）或无支架施工的拱桥，其压力线与拱轴线不重合，将在拱中产生弯矩和轴向力，应对裸拱自重产生的内力进行计算，以便验算裸拱强度和稳定性：取悬臂曲梁为基本结构对等截面拱，任意截面i的恒载集度：由于结构和荷载对称，在弹性中心只有两个正对称的赘余力：系数：可由附录表(III)-15查得系数：可由附录表(III)-16查得拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算6.裸拱内力计算由静力平衡条件，得任意截面i的弯矩和轴向力为：计算结果表明：在裸拱的自重作用下，拱顶、拱脚一般均产生正弯矩。拱轴线的m与裸拱的m0差得越多，拱顶、拱脚的正弯矩就越大。因此，采用无支架施工或早期脱架施工的拱桥，宜适当降低拱轴系数。拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算7.假载法计算内力利用手册法计算拱圈内力，需满足两个条件：要求拱轴线与恒载压力线重合；拱轴系数必须是手册上提供的。否则，就不能查表计算。实际情况：无论是实腹式拱，还是空腹式拱，都很难找到这样一个拱轴系数。为了能利用手册计算内力，可以通过加载法假载法：是指在拱上虚拟加上或减去一层均布荷载，使拱轴线与恒载压力线“重合”。拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算7.假载法计算内力下面以一个实例来说明实腹式拱用假载法计算内力的方法：实腹式拱设实腹式拱设计拱轴系数：m=2.814该共轴系数是手册中的值拱顶恒载集度：拱脚恒载集度：实际共轴系数可见：m与m’不等，即恒载压力线与拱轴线不重合，不能直接用手册法计算。拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算7.假载法计算内力在拱上加一层均布荷载gx，使m=m’实腹式拱所以：只要沿桥跨均匀减去0.446kN/m荷载，恒载压力线与拱轴线就“重合”，在不考虑弹性压缩时，为纯压拱，可按m=2.814查表计算拱圈实际恒载内力应在纯压拱计算的基础上，加上由gx产生的内力。拱圈内力计算第四篇第三章第二节简单体系拱桥的计算7.假载法计算内力实腹式拱设计共轴系数m实际共轴系数m’当m≠m’时，沿跨径均匀加上或减去一层均布荷载gx，使m>m’时取负号m<m’时取正号由于gx是假想的，实际上并不存在，因此，拱圈实际恒载内力应在纯压拱计算的基础上，加上由gx产生的内力。该内力可用内力影响线计算，