混凝土公路桥结构设计

第16章混凝土公路桥结构设计桥梁的分类a.按用途：公路桥、铁路桥、人行桥b.按照桥梁全长和跨径不同：

特大桥、大桥、中桥、小桥c.按照桥梁主要承重结构所用材料：

圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、木桥d.按照跨越障碍的性质：

跨河桥、高架桥、栈桥e.按照上部结构的行车道位置：

上承载式桥、下承载式桥、中承载式桥混凝土公路桥结构设计1.教材《混凝土结构下册，混凝土桥梁设计》（第二版），建工出版社2.主要内容桥梁结构设计的一般原则梁式桥简支梁桥的计算梁式桥的支座拱桥3.考试

笔试16.1桥梁结构设计的一般原则16.1.1桥梁的结构组成和分类混凝土公路桥的结构组成（1）上部结构：桥跨结构+桥面系（2）下部结构：桥台+桥墩+基础（3）附属结构：锥形护坡+护岸上部结构：桥跨结构+桥面系承受行人、车辆等各种作用并跨越障碍空间的直接承载部分。下部结构：桥台+桥墩+基础支撑上部结构，把结构重力、车辆等各种作用传递给地基。附属结构：锥形护坡、护岸防止桥头填土向河中坍塌，抵御水流冲刷。（3）设计水位：按规定设计洪水频率算得的水位（2）高水位：洪峰季节河流的最高水位。（1）低水位：枯水季节河流的最低水位。（4）计算跨度L：梁桥为桥跨结构两支承点之间距离，拱桥为两拱脚截面重心点之间的水平距离（5）标准跨度l：桥墩中线间距离，拱桥为净跨度（6）桥下净空高度H：设计水位至结构最下缘间的距离2.混凝土公路桥的分类（1）按桥梁结构基本受力体系梁式桥拱式桥刚架桥悬索桥组合体系桥箱形拱桥混凝土桁架式拱桥桥桁架式刚架桥斜腿式刚架桥（2）按桥梁总长和跨跨度特殊大桥L≥500大桥100≤L＜500中桥30≤L＜100小桥8≤L≤30涵洞L＜8（3）按上部结构的桥桥面系位置分类上承式桥下承承式桥中中承式桥16.1.2桥梁的总体规划和和设计要点1.桥梁设计的基本要要求（1）使用要求交通通畅，安全通通航，泄洪，使用用年限（2）安全、适用、耐耐久性要求强度，刚度，稳定定性，耐久性（3）施工要求制作，安装，质量量（4）经济要求（5）美观要求2.桥梁设计程序二阶段设计（大桥桥，中桥）第一阶段——初步设计选择桥位，拟定桥桥梁结构形式，确确定基本尺寸第二阶段——施工图设计计算，绘施工图3.桥型选择选择桥梁合理的结结构型式影响因素独立因素：长度，，宽度，通航孔大大小——不可随意改主要因素：经济要要求限制因素：地质，，地形，水文，气气候4.桥梁的纵断面和横横断面设计（尺寸寸设计）（1）纵断面设计总长，分孔，跨度度，高度，基础埋埋深，桥面，桥头头引道（2）横断面设计净空，人行道，车车道5.设计前收集的技术术资料（1）使用要求交通种类，车辆载载重，车辆密度，，荷载设计标准，车车道数目，行车道道宽度，人行道宽宽度（2）桥位附近地形布置桥墩，桥头（3）地质资料（4）河流的水文情况况水位，流速确定桥梁跨度，基基础埋深，桥面标标高（5）其它资料16.1.3公路桥梁的荷载1.永久荷载2.基本可变荷载3.其它可变荷载4.偶然荷载5.荷载组合1.永久荷载（恒荷载载）（1）结构重力体积*重力密度密密度（2）土侧压力静止土压力，主动动土压力，被动土土压力（3）混凝土收缩，徐徐变产生的附加内力（4）水浮力2.基本可变荷载（1）汽车荷载：车队队表示（2）平板挂车，履带带车荷载荷载横向折减系数数：横向布置车队队大于2荷载纵向折折减系数：：计算跨度度大于等于于150m（3）人群荷载载3KN/m2（4）车辆荷载载影响力a.汽车荷载冲冲击力冲击力=动荷载产生生内力-静荷载产生生内力=冲击系数*汽车荷载载b.离心力位于曲线上上的桥梁，，当曲线半半径等于或或小于250m时c.车辆荷载引引起的土侧侧压力3.其它可变荷荷载（1）制动力汽车刹车时时，车轮与与桥面之间间的滑动摩摩擦力1~2车道，荷载载长度内一一行汽车总总重力10%4车道，20%方向：行车车方向（2）支座摩擦擦力桥梁上部构构造因温度度变化会沿沿活动支座座伸缩（3）其它外力力温度变化产产生的力，，冰压力，，流水压力力，施工荷荷载等4.偶然荷载（1）船只或漂漂浮物的撞撞击力通航河道，，桥墩、基基础考虑（2）地震力地震设计烈烈度为8度及8度以上，采采取抗震震设施16.2梁式桥钢筋混凝土土板、钢筋筋混凝土梁梁、预应力力混凝土板板、预应力力混凝土梁梁受弯构件作为桥跨结结构的主要要承重构件件16.2.1梁式桥的分分类1.按承重结构构的受力图式的分类：简支梁桥，，连续梁桥桥，悬臂梁梁桥2.按承重结构构的横截面型式式的分类板桥，肋梁梁桥，箱梁梁桥3.按施工安装方法分分类整体浇筑式式梁桥，预预制装配式式梁桥，预预制-现浇式梁桥桥简支梁桥特点：（1）属于单孔孔静定结构构，它受力力明确，构构造简单，，施工方便便，是中小小跨径桥梁梁中应用最最广泛的桥桥型。（2）采用装配配式的施工工方法，可可以节约大大量模板支支架，缩短短施工期限限，加快建建桥速度。。（3）受跨中正正弯矩影响响，对跨度度有要求钢筋混凝土土简支梁、、板：20m预应力混凝凝土简支板板：13~16m预应力混凝凝土简支梁梁：25~50m连续梁桥特点：（1）超静定结结构，一个个支座沉降降，会使梁梁产生附加加内力，对对地基要求求比较高（2）支座产生生负弯矩，，减小梁跨跨中正弯矩矩，可减小小梁跨中高高度悬臂梁桥特点：（1）支座产生生负弯矩，，减少跨中中正弯矩，，梁高低于于简支梁桥桥（2）静定结构构，支座沉沉降不引起起附加内力力（3）挂梁与悬悬臂处易于于损坏板桥承重结构式矩矩形截面的钢钢筋混凝土板板或预应力混混凝土板肋梁桥：肋形形开口截面梁梁与板组一起起承重箱梁桥：承重重结构是封闭闭的薄壁箱形形梁板桥：简支梁梁桥，小跨度度连续梁桥，中中小跨度肋梁桥：适用用于中等跨度度简支梁，跨跨度13~15m箱梁桥：适用用于大跨度连连续梁桥和悬悬臂梁桥16.2.2桥面构造1.桥面铺装防止车轮轮胎胎或履带车直直接磨耗行车车道板，保护护主梁免受雨雨水侵蚀，分分散车轮集中中荷载。收藏设置（1）水泥混凝土土或沥青混凝凝土铺装水泥混凝土,最小厚度：100mm沥青混凝土,厚度：90mm混凝土强度等等级不小于梁梁、板混凝土土强度等级钢筋直径：8~12mm（2）防水混凝土土铺装2.桥面排水和防防水设施（1）桥面排水桥面排水借助助于桥面纵坡坡和横坡的作作用，把雨水水汇向集水口口，从泄水管管排出。（2）防水层3.伸缩缝为保证在气温温变化,混凝土收缩与与徐变,以及荷载作用用等因素影响响下,桥跨结构能够够按静力图式式自由地变形形,并保证车辆平平稳通过,应在两相邻梁梁端之间,梁端与桥台背背墙之间设置置伸缩缝,并在伸缩缝处处设置伸缩装装置.在伸缩缝附近近的栏杆,人行道等结构构也应断开,以满足梁体的的自由变形.桥梁伸缩装置置直接暴露在在大气中,承受车辆,人群荷载的反反复作用,很小的缺陷和和不足,就会引起跳车车等不良现象象,从而使其承受受很大的冲击击,甚至影响到桥桥梁结构本身身和通行者的的生命安全,是桥梁结构中中最易损坏又又较难修缮的的部位.在设计与施工工过程中,应给予足够的的重视。桥梁伸缩缝应应满足下列要要求:

(1)能够满足桥梁梁自由伸缩的的要求,保证有足够的的伸缩量.

(2)伸缩装置牢固固可靠,与桥梁结构连连为整体,抗冲击,经久耐用;

(3)桥面平坦,行驶性良好,车辆驶过时应应平顺,无突跳和噪音音;

(4)具有能够安全全防水和排水水的构造,有效防止雨水水渗入;

(5)能有效防止垃垃圾渗入阻塞塞.对于敞露式的的伸缩缝要便便于检查和清清除缝下沟槽槽的污物;

(6)构造简单,施工,安装方便,且养护,修理与更换方方便;

(7)经济价廉.4.人行道和安全全带（1）人行道大、中桥梁和和城镇桥梁均均应设置人行行道。采用肋板式截截面，上铺20mm水泥砂浆铺装装层，最小宽宽度0.75m，1%斜坡，（2）安全带5.栏杆防护设备，栏杆高高度800~1200mm公路桥梁：栏杆结结构简单高速公路桥梁：专专门桥梁护栏设施施16.3简支梁桥的计算简支梁桥上部计算算内容：主梁横隔梁桥面板支座拟定截面形式，尺尺寸构件控制截面（跨跨中、支座）的内内力构件截面设计（验验算：强度、刚度度）桥梁上部结构计算算步骤不满足荷载计算构件控制截面（跨跨中、支座）的内内力内力计计算恒载活载弯矩M剪力V16.3.1恒载产产生的的主梁梁内力力恒载：：1.主梁自自重：：采用用均布布荷载载混凝土土重力力密度度梁截面面尺寸寸2.横隔梁梁自重重，桥桥面铺铺装自自重，，人行行道、、栏杆杆自重重：沿主梁梁分布布的均均布荷荷载，，平均均分配配给各各主梁梁16.3.2荷载横横向分分布计计算恒荷载载——结构自自重、、桥面面铺装装、栏栏杆和和人行行道活荷载载——汽车、、人群群集中荷荷载在在x和y两个方方向同同时传传递。。每根根主梁梁以不不同的的受力力程度度参与与工作作。结构空空间计计算问问题：：用影影响面面系数数求截截面某某点的的内力力荷载横横向分分布：：活荷载载作用用时，，桥梁梁上部部结构构主梁梁内力计计算——单梁某某一截截面的的内力力影响响线取X为纵向向坐标标，y为横向向坐标标——对于某某梁的的荷载载横向向分布布影响响线单位荷荷载沿沿横向向作用用在不不同位位置时时某梁所所分配配的荷荷载比比值变变化曲曲线kmP1mP2m———荷载横横向分分布系系数汽车荷荷载作作用人群荷荷载作作用汽车荷荷载横横向分分布影影响线线竖标标人群荷荷载横横向分分布影影响线线竖标标1.同一座座桥梁梁内各各主梁梁的荷荷载横横向分分布系系数m是不相相同的的，需需要分分别求求得。。2.汽车荷荷载在在桥上上纵向向位置置会影影响各各主梁梁的荷荷载横横向分分布系系数。。3.荷载横横向分分布规规律和和结构构横向向连接接刚度度有关关，横横向连连接刚刚度越越大，，荷载载横向向分布布作用用越显显著。。横向荷荷载分分布系系数计计算方方法：：杠杆原原理法法、偏偏心受受压法法、横横向铰铰接板板法、、横向向刚接接梁法法、比比拟正正交异异性板板法1.杠杆法法基本假假定：：忽略略主梁梁之间间的横横向联联系作作用，，假设设板在在主梁梁上断断开，，视为为沿横横向支支承在在主梁梁上的的简支支板（（中主主梁））或悬悬臂板板（边边主梁梁）P1/2、P2/2传至1号和2号梁P1/2、P2/2传至2号和3号梁R1R2R2R3反力影影响线线——荷载横横向分分布系系数的的横向向影响响线根据活活荷载载的最最不利利位置置求得得相应应的横横向分分布系系数杠杆法法应用用：1.荷载位于靠近主梁梁支点时的横向分分布系数2.横向联系较弱的无无中间隔梁的主梁梁2.偏心压力法基本假定：1.横隔梁刚度大，传传给主梁力不作用用在主梁截面形心心，而是有偏心距距。2.忽略主梁抗扭刚度度应用：主梁在支点点、跨中及四分之之一点处等地方设设置多道横隔梁，整整体刚度大的梁式式桥。（1）偏心荷载F=1对各主梁的荷载分分布ea2①②③④⑤F=1a1a4a5I1I2I3I4I5F=1M=1ea2a1a4a5I1I2I3I4I5F=1I1I2I3I4I5M=1eR1’R2’R3’R4’R5’a2a1a4a5R1’’R2”R3’’R4’’R5’’R11R21R31R41R51（2）主梁的横向分布布系数当荷载F=1分别作用在1号、2号、3号、4号、5号梁上时。1号梁所分配的荷载载为1号梁荷载横向影响响线竖标由荷载最不利位置置确定横向分布系系数（3）考虑主梁抗扭刚刚度的修正偏心压压力法——修正抗扭系数16.3.3活荷载产生的主梁梁内力活荷载——车辆荷载、人群荷荷载计算主梁内力两步步骤：第一主梁活荷载载横向分布系数m第二应用主梁内内力影响线，在主主梁纵向按最不利利位置加载，计算主梁梁截面的最大内力力——所求主梁截面的弯弯矩或剪力——车辆荷载的轴重——与荷载位置对应的的内力影响线坐标标值——汽车荷载的冲击系系数，挂车、履带带车、人群荷载不考虑——多车道桥面的汽车车荷载折减系数，，挂车、履带车、、人群荷载不考虑虑折减——沿桥跨纵向与荷载载位置对应的横向向分布系数——跨中横向分布系数数——一行车辆荷载的等等代荷载（根据各种车辆荷荷载特征、内力影影响线的形状和长长度，按最不利位位置算得的最大内内力换算的等代均均布荷载）——截面内力影响线面面积（1）主梁控制截面的的弯矩、跨中截面面剪力（2）支点截面的剪力力（或靠近支点截截面的剪力）——按照不变的跨中横横向分布系数计算算的剪力值——计及荷载横向分布布系数变化而引起起的剪力值1）由于支支点附近近横向分分布系数数的增大大或减少少所引起起的支点点剪力变变化值为为——位于横向向分布系系数过渡渡段a范围内的的车辆荷荷载2）人群或或履带车车的均布布荷载情情况——一侧人行行道顺桥桥向每延延米的人人群荷载载集度——一辆履带带车顺桥桥向每延延米履带带长度的的荷载——对应于附附加三角角形荷载载重心位位置的内内力影响响线坐标标值16.3.4主梁内力力组合与与包络图图恒荷载、、活荷载载作用下下主梁控控制截面面的荷载载效应内力组合合——内力包络络图——配筋计算算承载能力力极限状状态正常使用用极限状状态序号荷载类别弯矩剪力支点四分点跨中支点跨中⑸汽车+人=⑵+⑶⑹1.2x恒=1.2x⑴⑺1.4x(汽车+人)=1.4x⑸⑻1.1x挂=1.1x⑷⑼⑵/[⑴+⑸]x100%⑽⑷/[⑴+⑷]x100%⑾η1[⑹+⑺]⑿η2[⑹+⑻]承载能力极限状态计算时的计算内力⒀⑴+⑸⒁⑴+⑷正常使用极限状态计算时的计算内力⑴恒载⑵汽车荷荷载⑶人群荷荷载⑷挂车荷荷载活荷载作作用下主主梁内力力1.汽车荷载载作用下下主梁内内力跨中弯矩矩、跨中中剪力支座剪力力跨中横向向分布系系数一行车辆辆荷载的的等代荷荷载截面内力力影响线线面积2.人群荷载载作用下下主梁内内力跨中弯矩矩、跨中中剪力支座剪力力16.3.5横隔梁内内力计算算横隔梁——支承在主主梁上的的一根多多跨连续续梁注意两点点：荷载作用用下主梁梁分配荷荷载的比比例不同同，因此此传给横横隔梁的的反力也也不相同同，其内内力计算算方法同同主梁主梁跨中中附近的的横隔梁梁受力最最大，所所以只计计算这根根横隔梁梁。1.作用在横横隔梁上上的计算算荷载计算跨中中横隔梁梁上荷载载时，除除了考虑虑直接作作用在其其上的重重力，还还要考虑虑前后靠靠近的车车轮重力力，假设荷载载在横隔隔梁之间间按杠杆杆原理分分配汽车荷载载挂车荷载载人群荷载载履带荷载载荷载按照照纵向最最不利布布置，重重轴作用用在计算算的横隔隔梁上，，计算荷荷载乘以以横隔梁梁内力影影响系数数，就得得横隔梁梁内力。。2.按偏心受受压法计计算横隔隔梁内力力荷载F位于截面面r左边时荷载F位于截面面r右边时可以由主主梁内力力计算中中的R影响线绘绘制横隔隔梁的内内力影响响线3.按照“G-M””法计算横横隔梁内内力a—横隔梁的的间距ps—荷载函数数B—半桥宽度度ua—横向弯矩矩影响系系数16.3.6行车道板板内力计计算行车道板板——直接承受受车辆轮轮压的钢钢筋混凝凝土板作用：（1）与主梁梁梁肋和和横隔梁梁连接在在一起，，保证梁梁的整体体作用（2）传递荷荷载行车道板板支承形形式：单单向板、、悬臂板板、铰接接板（1）单向板板行车道板板是四周周支承的的板，如如果支承承边的长长边与短短边之比比按照短跨跨受荷的的单向板板来设计计①②③④⑤①②③（2）悬臂板板特点：装装配式桥桥梁翼缘缘板端部部为自由由缝，为为三边支支承板，，计算模型型：短跨跨一端嵌嵌固，一一端自由由的悬臂臂板①②③④⑤①②③自由缝（3）铰接板板特点：装装配式桥桥梁翼缘缘板端部部为铰接接缝计算模型型：短跨跨一端嵌嵌固，一一端铰接接①②③④⑤①②③铰接缝1.车轮荷载载在板上上的分布布车轮荷载载作用在在板上的的面积——压力面铺装层桥面板行车垂直直方向铺装层桥面板行车方向向2.板的有效效工作宽宽度（1）单向板板的有效效工作宽宽度当车轮荷荷载位于于板跨间间时a.一个车轮轮荷载位位于板跨跨间时b.两个靠近近的车轮轮荷载位位于板跨跨间时当车轮荷荷载位于于支承边边缘时（2）悬臂板板的有效效工作宽宽度②②3.行车道板板的内力力计算两端简支支跨中弯矩矩支座弯矩矩跨中弯矩矩支座弯矩矩16.4梁式桥的的支座支座垫石石（桥台））支座作用用：1.传递桥跨跨结构作作用的支支承反力力，包括括恒载和和活载在在支承处引引起的竖竖向力和和水平力力；2.保证桥跨跨结构在在活载、、温度变变化、混混凝土收收缩和徐徐变等作用用下的自自由变形形，以使使结构的的实际受受力符合合力学计算算模型。。16.4.1橡胶支座座的类型型、构造造及力学学性能橡胶——化学合成成的氯丁丁橡胶，，具有一一定抗压压强度、、抗油蚀性性、冷热热稳定性性、耐老老化性板式橡胶胶支座盆式橡胶胶支座板式橡胶支座座：矩形板式式、圆形板式式、圆板球冠冠式板式橡胶支座座：由若干层橡胶胶片和薄钢板板组合而成，，各层橡胶与与钢板经加压压硫化牢固地地粘结在一起起。钢板防止止橡胶侧向变变形，橡胶防防止薄钢板锈锈蚀。矩形板式橡胶胶支座主要尺尺寸尺寸的选择，，由支座的竖竖向承载力F决定圆形板式橡胶胶支座：适应应桥梁各方向向的变形球冠圆板橡胶胶支座：改进进后的圆形板板式橡胶支座座相同点：中间间层和钢板布布置与圆形板板式橡胶支座座相同不同点：支座座顶面用纯橡橡胶制成球形形表面，球面面边缘至支座边缘15mm平面尺寸与橡橡胶相同，厚厚为1.5~3mm的聚四乙烯板板与橡胶粘合合在一起。梁底支点处设设置一块有一一定光洁度的的不锈钢板。。1.梁底上钢板——调节纵坡，使使支座与钢板板接触平面保保持水平2.不锈钢板——不锈钢在支座座四氟板表面面来回移动，，达到梁伸缩位移3.四氟滑板式橡橡胶支座4.墩台上钢板——固定皮腔作用用5.防尘罩盆式橡胶支座座板式橡胶支座座承载能力和和位移值有一一定限制，目目前多采用盆盆式橡胶支座座。盆式橡胶支座座特点：结构紧凑，摩摩擦系数小，，承载能力大大，重量轻，，结构高度小小，转动、滑滑动灵活，成成本较低16.5拱桥1.拱桥受力特点点：竖向荷载作用用下，支承处处不仅产生竖竖向反力，还还产生水平反反力。主要承受压力力，弯矩很小小跨径比梁式桥桥大拱桥优点：1.跨越能力大：：钢拱桥1200米，钢筋混凝凝土拱桥500米清水河大桥位位于贵州省兴兴义市、兴仁仁县和普安县县三地交界处处。跨越云贵贵高原南盘江江上游支流清清水河峡谷。。全长360.5M,全桥设四墩两两台，4号墩为明挖扩扩大和嵌岩基基础，挖深54M，墩身为矩形形空心墩，墩墩高100M。箱梁最大跨跨度128M清水河大桥位位平均海拔4600米以上的可可可西里自然保保护区，是青青藏线上最长长的以桥代路路的特大桥，，修筑此桥的的一个主要目目的是为野生生动物穿越青青藏铁路提供供通道，被誉誉为是“环保保桥”。春夏夏季，成群迁迁徒的藏羚羊羊便可以通过过此桥。卢浦大桥北起起浦西鲁班路路，穿越黄浦浦江，南至浦浦东济阳路，，全长8.7公里。大桥主主桥为全钢结结构，全长750米，采用一跨跨过江，主桥桥按六车道设设计，引桥按按六车道、四四车道设计，，设计航道净净空为46米，通航净宽宽为340米。主拱截面面世界最大，，为9米高，5米宽，桥下可可通过7万吨级的轮船船。2003年建成通车。。重庆万县长江江大桥420米2.就地取材3.耐久性好，承承载力大，养养护费用少3.外型美观广东中山市东东平河大桥4.构造简单拱桥的缺点：：1.对地基要求高高2.与梁式桥相比比，上承式拱拱桥建筑高度度较高3.建造时间长2.拱桥的基本组组成：桥跨结结构+桥墩、桥台上承式拱桥中承式拱桥下承式拱桥主拱圈：承受受桥上全部荷荷载拱上建筑：行行车道，传递递荷载的构件件实腹、空腹3.拱桥的分类（1）按主拱圈所所使用的的建建筑材料分：：（2）按拱上建筑筑的型式分：：（3）按主拱圈(或拱轴线)线形：（4）按桥面位置置：（5）按有无水水平推力：：（6）按结构受受力图式：：（7）按主拱圈圈截面形式式：16.5.3拱桥的结构构设计方案案设计原则：：适用、安安全、经济济、美观桥型选择总体布置拱轴线的选选择和确定定主拱圈的截截面尺寸拱桥结构设计1.桥型选择根据桥梁的的使用任务务、性质、、桥址位置置、施工技技术、投资资等情况确确定桥型对于100米以内的公公路桥，如如果附近石石材丰富，，则选用石石拱桥。跨径大于80~100米跨河桥，，无法搭设设施加施工工时，多采采用钢筋混混凝土箱板板拱或箱肋肋拱。小跨径石拱拱桥采用实实腹式圆弧弧拱大中跨径拱拱桥采用空空腹式悬链链线拱桥地基承载能能力较弱地地方，采用用轻型的桁桁架拱桥2.总体布置（1）桥梁全长长桥梁的长度度必须保证证桥下有足足够的排洪洪面积，以以保证安全全宣泄设计计洪水流量量。同时需需要适当缩缩短桥梁全全长以节省省投资。具具体设计时时，应通过过水力水文文计算和经经济综合确确定两岸桥桥台台口之之间的总长长度，桥台台尺寸、位位置确定好好之后，桥桥梁的全长长就确定了了。桥梁分孔桥梁的分孔孔是一个非非常复杂的的问题，也也是桥梁设设计中一个个重要的问问题。对于通航河河流在确定定孔数时，，应分为通通航孔和非非通航孔。。其中通航航孔的跨径径和通航净净空高度应应满足航道道等级要求求。非通航航孔或费通通航河流按按照经济原原则分孔。。分孔时还应应该考虑施施工的方便便，全桥适适宜采用等等跨或分组组等跨的分分孔方案。。（2）确定拱桥桥的设计标标高和矢跨跨比桥面标高反反映了建桥桥的高度，，由两岸线线路的纵断断面设计控控制。除此此之外考虑虑桥下净空空的要求拱顶底面标标高=桥面标高-拱顶处建筑筑高度起拱线标高高，一般高高出洪水设设计水位，，综合考虑虑通航、排排洪等因素素。基础底面标标高，由地地质条件、、地基承载载力等因素素确定。拱顶标高和和拱脚标高高确定后可可确定拱圈圈的矢跨比比矢跨比影响响拱圈内力力，还影响响施工方法法的选择、、影响外观观。对拱圈本身身受力状况况是有利的的，但是对对墩台和基基础是不利利的。但是，主拱拱圈受力后后，因自身身弹性压缩缩、温度变变化、混凝凝土收缩等等因素都会会在主拱圈圈内产生附附加内力，，且矢跨比比越小，附附加内力越越大，对主主拱圈不利利。砖、石、素素混凝土拱拱桥箱形拱桥最小矢跨比比（3）不等跨分分孔的处理理方法多孔连续孔孔桥最好采采用等跨分分孔当受到地形形、地质、、通航条件件的限制，，采用不等等跨分孔不等跨分孔孔引起的问问题：相邻邻孔的水平平推力不相相等，是的的桥墩和基基础承受有有两侧主拱拱圈传来的的水平推力力不平衡，这对基础础和桥墩极极为不利，，需要采取取一些措施施来改善桥桥墩和基础础的受力。。改善桥墩和和基础的受受力的措施施措施一.采用不同的的矢跨比大跨径采用用较陡的拱拱（矢跨比比大）小跨径采用用较平坦的的拱（矢跨跨比小）措施二.采用不同的的拱脚标高高大跨径拱脚脚低，小跨跨径拱脚高高措施三.调整拱上建建筑重力大跨径采用用轻质拱上上填料，小小跨径采用用较重填料料措施四.采用不同的的拱跨结构构大跨径采用用肋拱，减减轻自重；；小跨径采采用板拱3.拱轴线的选选择水平推力的的存在使得得拱内弯矩矩和剪力减减小。需要合理选选择拱轴线线的线型，，尽可能降降低由于荷荷载而产生生的弯矩。。最理想的拱拱轴线是其其与拱上各各荷载作用用下的压力力线吻合，，这时主拱拱截面内只只有轴向压压力，没有有弯矩和剪剪力，因此此截面上的的应力是均均匀分布，，可以充分分利用材料料的抗压性性能。——合理拱轴线线但是，合理理拱轴线是是不可能获获得的，因因为主拱圈圈承受恒载载、活载、、温度变化化等作用，，每种荷载载的压力线线各不相同同。公路桥——恒载所占比比例大采用恒荷载载的压力线线作为设计计拱轴线铁路桥——活载较大采用恒荷载载+一半活荷载载的作用的的压力线作作为设计拱拱轴线拱桥设计中中，选择一一条拱轴线线，使其在在恒荷载作作用下截面面弯矩处处处为零，是是不可能的的。因此，拱桥桥设计中选选择拱轴线线时，只能能要求尽可可能减小主主拱圈截面面的弯矩，，各截面应应力尽可能能接近，尽尽量减少截截面拉应力力，甚至不不出现拉应应力。除此之外，，还需要考考虑计算简简单、线型型美观、施施工方便等等因素。目前，拱桥桥常用的拱拱轴线线型型主要有三三种：圆弧形拱轴轴线抛抛物线拱轴轴线悬悬链线拱拱轴线（1）圆弧形拱拱轴线RfL矢跨比f和跨径L已知时，可可以确定拱拱轴线方程程c线型最简单单，施工最最方便，但但在一般情情况下，圆圆弧形拱轴轴线与恒载载压力线偏偏离较大，，使主拱圈圈截面上产产生较大的的弯矩，各各截面受力力不均匀，，常用于20m以下的小跨跨径拱桥。。（2）抛物线拱拱轴线拱轴线方程程在竖向均布布荷载作用用下，拱的的合理拱轴轴线是二次次抛物线。。对于恒载载强度比较较接近均布布的拱桥，，往往可以以采用二次次抛物线作作为拱轴线线；某些大大跨径拱桥桥中，由于于拱上建筑筑布置的特特殊性，为为了使拱轴轴线尽可能能与恒载压压力线相吻吻合，也可可采用高次次抛物线作作为拱轴线线。（3）悬链线拱拱轴线悬链线是一一种曲线，，它的形状状因与悬在在两端的绳绳子因均匀匀引力作用用下掉下来来之形相似似而名。。适当选择择坐标系后后，悬链线线的方程是是一个双曲曲余弦函数数，其公式式为：y=a*cosh(x/a)其中a是一个常数。悬索桥、拱桥、架架空电缆都用到悬悬链线的原理。实腹式拱桥恒载压压力线是悬链线，，因此一般实腹式式拱桥采用悬链线线作为拱轴线。这这样在恒载作用下下，主拱圈只承受受轴向压力。空腹式拱桥恒载压压力线不是光滑曲曲线，为计算方便便一般采用悬链线线作为拱轴线。需需要拱轴线在拱顶顶、拱脚、l/4处和恒载压力线重重合1）悬链线拱方程综上所述，在一般般情况下：小跨径拱桥可采用用实腹式圆弧拱或实腹式悬链线拱；大、中跨径拱桥可可采用空腹式悬链线拱；轻型拱桥或矢跨比比较小的大跨径钢钢筋混凝土拱桥可可采用抛物线拱。4.主拱圈截面变化规规律和截面尺寸主拱圈截面沿拱轴轴线可以做成两种种形式：等截面、变截面主拱圈截面沿跨径径的变化规律能适适应主拱圈的内力力变化情况。主拱圈是偏心受压压构件，截面上弹弹性应力为第一项——由轴向压力N产生的正应力一般主拱圈内轴向向压力N自拱顶至拱脚逐渐渐增大，因此将主主拱圈截面面积A从拱顶向拱脚逐渐渐增大，则能保证证正应力沿轴方向向保持不变。第二项——由拱内弯矩M产生的正应力一般主拱圈内拱内内弯矩M沿跨长变化复杂，，一般考虑截面的的惯性矩变化规律律。无铰拱从拱顶到拱拱脚采用惯性矩逐逐渐增大截面形式式，惯性矩变化规规律为任意截面拱轴线水水平倾角拱厚变化系数设计时，现拟定拱拱顶和拱脚两个截截面的尺寸，求出出拱厚变化系数，，再求主拱圈其他他各截面的惯性矩矩。变截面拱拱桥主拱拱圈截面面的惯性性矩从拱拱顶向拱拱脚逐渐渐增大，，主要有有两种变变化方式式：1等宽度变变厚度2变宽度等等厚度16.5.4拱桥的计计算1.拱桥内力力计算（1）恒荷载载作用下下等截面面悬链线线拱的内内力计算算（2）活荷载载作用下下等截面面悬链线线拱的内内力计算算（3）等截面面悬链线线拱的其其他内力力计算：：温度变变化、混混凝土收收缩产生生的附加加内力2.拱上建筑筑的计算算3.主拱圈的的