拱桥构造设计与施工技术全解附图丰富

混凝土拱桥第一章

概述混凝土拱桥第一章

概述本章的主要内容1.1拱桥的基本特点

重点1.2拱桥的基本组成

重点1.3拱桥的主要类型

难点

1.4拱桥的发展了解第一章拱桥概述PPQMQMN拱截面应力PPQM梁截面应力拱桥与梁桥的区别1.1拱桥的基本特点第一章拱桥概述拱桥的基本特点跨越能力大就地取材，节约钢材水泥耐久性能好，维护费用低外形美观构造简单自重大，采用无铰拱时，对地基条件要求较高随着跨径和桥高的增加，总造价增加较多连续多跨拱桥要有安全措施建筑高度较高，造价增加第一章拱桥概述1.2拱桥的基本组成拱桥ArchBridge

上部结构

Superstructure

下部结构

Substructure

附属设施

Accessory

主拱圈

archring

拱上建筑

spandrelstructure

桥墩

Pier

桥台

Abutment

基础

Foundation第一章拱桥概述1.2拱桥的基本组成栏杆

人行道

伸缩缝

侧墙

半立面

半纵剖面

防水层

拱腹填料桥面铺装拱脚主拱圈拱背拱轴线拱腹起拱线桥台

盲沟

挡墙基础锥坡若干名词第一章拱桥概述1.2拱桥的基本组成栏杆

人行道

侧墙

拱顶剖面

拱脚剖面

防水层

拱腹填料桥面铺装主拱圈第一章拱桥概述按主拱圈所使用建筑材料分：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥、钢-混凝土组合拱桥按拱上建筑形式分：实腹式拱桥、空腹式拱桥按主拱圈线形分：圆弧线、悬链线、抛物线按桥面的位置分：

上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥按有无（外部）水平推力分：

有推力拱桥、无推力拱桥1.3拱桥的主要类型第一章拱桥概述按拱上建筑形式分：1.3拱桥的主要类型实腹式拱桥空腹式拱桥1.3拱桥的主要类型下承式拱桥中承式拱桥上承式拱桥第一章拱拱桥桥概述1.3.1按照结构构受力图图示分类类：简单体系系拱桥组合体系系拱桥拱片桥1.3拱桥的主主要类型型第一章拱拱桥桥概述1.3.1按照结构构受力图图示分类类：简单体系系拱桥1.3拱桥的主主要类型型三铰拱Three-hinged两铰拱Two-hinged无铰拱hingless第一章拱拱桥桥概述1.3.1按照结构构受力图图示分类类：组合体系系拱桥由拱肋、、系杆、、吊杆（（或立柱柱）、行行车道梁梁（板））及桥面面系等组组成1.3拱桥的主主要类型型拱肋吊杆行车道梁（板）及桥面系系杆第一章拱拱桥桥概述1.3.1按照结构构受力图图示分类类：组合体系系拱桥1.3拱桥的主主要类型型无推力的组合体系拱有推力的组合体系拱第一章拱拱桥桥概述1.3.1按照结构构受力图图示分类类：组合体系系拱桥1.3拱桥的主主要类型型柔性系杆刚性拱（系杆拱）EI1/EI2>80

尼尔森拱无推力的组合体系拱刚性系杆柔性拱EI1/EI2<1/80刚性系杆刚性拱EI1/EI2=(1/80~80)EI2EI1系杆

蓝格尔拱

洛泽拱第一章拱拱桥桥概述1.3.1按照结构构受力图图示分类类：组合体系系拱桥1.3拱桥的主主要类型型有推力的组合体系拱刚性梁柔性拱刚性梁刚性拱行车道梁（板）及桥面系，无系杆

（倒蓝格尔拱）

（倒洛泽拱）第一章拱拱桥桥概述1.3.1按照结构构受力图图示分类类：拱片桥行车道系系与拱肋肋刚性连连成一整整体，共共同承受受荷载1.3拱桥的主主要类型型第一章拱拱桥桥概述1.3.2按照主拱拱圈截面面形式分分类：板拱桥（（slabarch)板肋拱桥桥肋拱桥(ribbed~)双曲拱桥桥(two-waycurved~)箱形拱桥桥(box-ribbed~)钢管砼拱拱桥（ＣＦＳＳＴ）劲性骨架架砼拱桥桥1.3拱桥的主主要类型型横系梁拱肋横向联系拱肋拱波拱板底板腹板横隔板混凝土拱拱桥1.4拱桥的现现状和发发展1.4.1拱桥的发发展拱桥国外：石拱，木拱十八世纪铸铁拱十九世纪

钢拱钢筋混凝土拱国内：石拱，木拱双曲拱桁架拱钢筋混凝土拱

刚架拱桁式组合拱

钢管拱新型组合体系拱1964年70年代80年代80年代中第一章拱拱桥的的概述古代拱桥桥:拱轴曲线线造型的的千变万万化，其其中最具具有代表表意义的的是建于于公元595-605年的赵州州桥（如如图1所示，跨跨径L=37m）当代拱桥桥：结构型式式与施工工方法的的丰富多多彩，如如97年建成成的重庆万县长长江大桥桥（图2所示，L=420m），广州丫髻髻沙特大桥桥（图3，L＝360m），1932建成的澳澳大利亚亚悉尼钢拱拱桥（图图4，L＝503m）及正在建建设的上上海卢浦大桥（（L=550m）。图21997建成的四川万县长江大桥（L=420m)图3360m广州丫髻沙特大桥。图41932澳大利亚503m悉尼钢拱桥1.4.2拱桥实例例介绍我国公路路桥中70%为拱桥。。我国多多山，石石料资源源丰富，，拱桥取取材以石石料为主主。1）圬工拱拱桥（石拱桥桥以及拱拱圈不配配钢筋的的混凝土土拱桥，，跨越能能力较小小）主拱圈为等截面悬链线。拱矢度为1/5，拱圈厚1.7m，拱上建筑对称布置5个空腹拱，两边设岸孔37m，拱圈厚1.1m。下部结构为重力式石砌墩台。该桥施工在主孔范围内设3个临时墩，上立钢支架、拱架等，其上砌筑主拱圈。1965广西南宁都安红渡桥（L:100m)世界上跨径最大的石拱桥。桥宽8m，双肋石拱桥，腹拱为9孔13m，南岸引桥3孔13m，北岸引桥1孔15m。主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成。拱轴线为悬链线（m=1.543），拱矢度1/5，拱肋为等高变宽度。1990湖南凤凰县的乌巢河桥（L=120m）2）双曲拱拱桥（中国首首创的一一种拱桥桥型式））结构纤细轻盈，适宜于软土地基上建造。1969江苏无锡卫东桥

构思独特，充分发挥双曲拱桥构造特点，组合拼装成三叉形的双曲拱桥。1969江苏无锡民主桥上承式无铰空腹拱，是当时我国跨径最大的双曲拱桥。拱矢度1/10，拱轴线设计为悬链线。为提高横断面刚度、增强双曲拱在组合过程中裸肋的稳定性，断面设计成高低拱肋，全桥29道横隔板组成整体性好的拱肋格排，合拢后上面砌筑双层拱波。1968河南嵩县前河桥（L=150m）3）肋拱桥桥1988广东广州流溪桥（L=90m）钢筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度1/4.5，全桥采用喷塑装修工艺，建筑宏伟壮丽，已成为公园的重要景观。中承装配式铁路钢筋混凝土拱，矢高40m，两片拱肋中心距7.5m。拱轴线采用二次抛物线，拱肋为箱形截面，吊杆为预应力杆件。施工时先架设钢拱架，然后在拱架上由下而上分层施工，安装拱肋底板---腹板---顶板，使先安装的拱肋底板与钢拱架共同受力。在拱顶进行应力调整，改善了拱肋的受力状态。为保证结构的整体性，拱肋与桥面系相交处的一段拱肋在工地现浇。1966北京永定河七号桥（L=150m）1983台湾台北关渡桥（L=165m）中承式5孔连续系杆拱桥，中间孔跨度为165m，两侧孔跨度为143m及44m，拱圈为抛物线。

1990江苏丹阳云阳桥（L=70m）

跨越京杭大运河，无粘结预应力系杆拱，3根拱肋，矢度1/5，拱轴系数m=1.0，单箱高1.5m，行车道刚性纵梁和无粘结预应力柔性系杆分开。预制安装法施工.1992广东开平三埠桥（L=60m）单拱肋预应力混凝土系杆拱，单拱肋置于车行道中央分隔带上。

1994台湾台北碧潭桥（L=160m）

桥面由预制预应力混凝土单箱组成，并配以Y型悬臂拱圈，形成主跨为160m及2x100m无推力拱桥。引桥跨度分别为85m及57m，全桥以简洁明快的弧形曲线构成，与远山近水相协调。1990四川宜宾小南门桥(=240m)主桥系中承式钢筋混凝土肋拱桥，矢度1/5，是当时国内跨径最大的钢筋混凝土拱桥。该桥采用劲性钢骨架施工法，缆索吊装。4）箱拱拱桥1979四川省宜宾市金沙江大桥（L=150m）中国采用缆索吊装施工、跨径最大的钢筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高2.0m，箱宽7.60m，矢跨比1/7，全拱圈横向分5个箱室；纵向分5段预制，缆索吊装就位后再组合成整体箱。1989四川涪陵乌江大桥（L=200m）桥高84m，矢跨比1/4，主拱圈采用3室箱。涪陵乌江大桥采用转体法施工，先在两岸上、下游组成3m宽的边箱，待转体合拢后吊装中箱顶、底板，最后组成3室箱。1997四川万县长江大桥L=420m)劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥5）刚架拱拱桥1989江苏无锡100米下甸桥

变截面，四分点附近截面高度最大，分别向拱脚、跨中减小。取消斜撑，拱上建筑采用23m预应力混凝土简支梁以过渡。1993江西德兴130米太白桥

采用转体施工。6）桁架拱拱桥1976浙江宁海75米越溪桥

主孔为净跨75m的预应力混凝土桁架拱，拱矢度1/9；边孔为净孔40m的双曲拱，1971浙江余杭50米里仁桥

钢筋混凝土斜拉杆式桁架拱桥。拱圈矢跨比为1/8。全桥布置4片拱片，在上弦杆覆盖微弯板混凝土桥面。预制拱片卧置叠浇，分段用浮吊起吊、翻身和吊装，在三分点处设临时支托，浇筑湿接头混凝土。7）桁式组组合拱桥桥中国首创创的一种种桥型，，它除保保持桁式式拱结构构用料省省、竖向向刚度大大等特点点外，更更具有桁桁梁的特特性和可可以采用用悬臂法法施工、、施工阶阶段和运运营阶段段的受力力趋于一一致等优优点。1990四川自贡160米牛佛沱桥

桁式组合拱为三室箱形截面，桁架片按节段分件预制，采用人字扒杆悬拼安装。主跨为组合预应力混凝土桁架拱。全宽13.4m，拱圈高2.7m，宽10.56m，矢跨比为1/6。采用起重量1200KN钢格构人字扒杆和直径32mm40Si2MnVⅣ级钢轧丝锚碇体系悬臂拼装。1995贵州省330米江界河桥8）钢管混混凝土拱拱桥

1998浙江义乌80米宾王桥

单肋钢管混凝土系杆拱桥，中跨矢跨比1/5，矢高15.6m；边跨矢跨比1/4.5，矢高11.87m。1990四川旺苍115米东河桥

下承式钢管混凝土预应力系杆拱桥，矢度1/6。两片拱肋间用直径800mm横撑连接以保持其稳定性。活载作用下拱脚的水平推力由系杆及桥墩共同承担。钢管拱肋实际上是一种复合材料，在破坏荷载作用下，钢管不仅起纵筋的作用，而且对混凝土起螺旋箍筋的作用，以提高构件的承载能力。在施工阶段，钢管起着劲性骨架的作用。360m广州丫髻沙特大桥三跨连续自锚式中承式钢管混凝土拱桥。以高强预应力钢铰线作为系杆，拱座基础只有较小水平推力。主拱采用中承式双肋悬链线无铰拱，矢跨比为1/4.5。每片拱肋由6750钢管混凝土组成，由横向平联板、腹杆连接成为钢管混凝土桁架。边拱采用上承式双肋悬链线半拱，每片拱肋由钢筋混凝土单箱单室截面组成。转体施工法。1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥1977美国518.2mNewRiver桥9）钢拱桥桥施工中的的江汉五五桥第二章拱拱桥桥的构造造1主拱圈的构造.1.1板拱材料:天然石材材（30号），，砂浆Mu5.0~7.5号形式：等等截面圆圆弧拱、、等截面面或变截截面悬链链线拱。。细部构造造：编号和砌砌筑方法法上承式拱拱桥的构造第二章拱拱桥桥的构造造1主拱圈的构造.1.1板拱——石拱桥构构造拱石编号等截面圆弧拱的拱石编号变截面拱圈的拱石编号五角石第二章拱拱桥桥的构造造1主拱圈的构造1.1板拱——石拱桥构构造拱石的错缝要求拱圈与墩台及腹孔墩连接五角石五角石混凝土底梁混凝土拱座第二章拱拱桥桥的构造造2.1主拱圈的构造2.1.2肋拱肋拱桥的的组成:拱肋布置：：拱肋形式：：拱肋立柱纵梁桥面板横梁纵梁横系梁拱肋立柱双肋拱桥桥立面布布置图第二章拱拱桥桥的构造造2.1主拱圈的构造2.1.2肋拱拱肋形式：：矩形截面面：肋肋高高h=(1/40~1/60)l；肋宽b=(0.5~2.0)h工字形截截面：肋高h=(1/25~1/35)l；肋宽b=(0.4~0.5)h腹板厚b’=30~50cm钢管混凝凝土肋拱拱：肋高h=(1/45~1/65)l箱形截面面：肋高h=(1/40~1/55)l第二章拱拱桥桥的构造造2.1主拱圈的构造2.1.3箱形拱特点：截面抗弯弯、抗扭扭刚度大大，拱圈圈整体性性好；单条箱肋肋稳定性性好，能能单箱肋肋成拱，，便于于无支架架施工；；箱形截面面能适应应主拱圈圈各截面面抵抗正正负弯矩矩的需要要；自重相对对较轻；；制作要求求较高，，吊装设设备较多多，主主要适用用于大跨跨径拱桥桥。第二章拱拱桥桥的构造造2.1主拱圈的构造2.1.3箱形拱箱形拱的的组成方方式：由多条U形肋组成成多室箱箱形截面面；由多条工工字形肋肋组成多多室箱形形截面；；由多条闭闭合单箱箱肋肋组组成多室室箱形截截面；单箱多室室截面。。第二章拱拱桥桥的构造造2.1主拱圈的构造2.1.3箱形拱箱形拱的的高度和和宽度高h=(1/55~1/75)l或h=l0/100+(0.6~0.8)m宽b=(0.5~1.0)x桥宽第二章拱拱桥桥的构造造2.1主拱圈的构造2.1.4双曲拱桥桥双曲拱桥桥的组成成拱板拱波横向联系系拱肋双曲拱桥桥主拱圈圈横断面面第二章拱拱桥桥的构造造2.1主拱圈的构造2.1.4双曲拱桥桥主拱圈截截面型式式双曲拱桥桥主拱圈圈截面型型式第二章拱拱桥桥的构造造2.2拱上建筑筑的构造分为实腹腹式和空空腹式两两类2.2.1实腹式拱拱上建筑筑构造组成：拱拱腹填料料、侧墙墙、护拱拱、变形形缝、防防水层、、泄水管管及桥面面系等半立面图图护拱防水层泄水管拱腹填料料路面半纵断面面图2.2拱上建筑筑的构造第二章拱拱桥桥的构造造2.2.2空腹式拱拱上建筑筑构造空腹式拱拱除了具具有实腹腹式拱上上建筑相相同的构构造外，，还具有有腹孔和和腹孔敦敦。腹孔腹孔构造造拱式拱上建筑梁式拱上建筑2.2拱上建筑筑的构造第二章拱拱桥桥的构造造2.2.2空腹式拱拱上建筑筑构造A.拱式拱上上建筑腹孔的布布置主拱圈受受力的要要求：避避免荷载载过分集集中于腹腹孔墩拱桥外形形美观的的要求：：带实腹段的空腹拱全空腹拱拱式拱上建筑腹孔墩实腹段2.2拱上建筑筑的构造第二章拱拱桥桥的构造造2.2.2空腹式拱拱上建筑筑构造A.拱式拱上上建筑腹孔的形形式：圆弧线板板式结构构：矢矢跨比r=1/2~1/5微弯板或或扁壳结结构：矢矢跨比r=1/10~1/12腹拱截面面：石板拱30cm混凝土15cm微弯板14cm（预制6cm+现浇8cm）2.2拱上建筑筑的构造第二章拱拱桥桥的构造造2.2.2空腹式拱拱上建筑筑构造A.拱式拱上上建筑腹孔的变变形缝桥台桥墩桥墩台上腹拱的布置方式伸缩缝变形缝变形缝伸缩缝变形缝2.2拱上建筑筑的构造第二章拱拱桥桥的构造造2.2.3空腹式拱拱上建筑筑构造B.梁式拱上上建筑桥台桥墩、伸缩缝立柱实腹段纵铺桥道板盖梁底梁简支（板）梁全空腹2.2拱上建筑筑的构造第二章拱拱桥桥的构造造2.2.3空腹式拱拱上建筑筑构造B.梁式拱上上建筑纵梁垫墙横铺桥道道板盖梁立柱主拱纵梁桥道板刚架梁横系梁拱形板立柱梁式拱上上建筑2.2拱上建筑的构造第二章拱拱桥的构造2.2.2空腹式拱上建建筑构造腹孔墩横墙（立墙））式和立柱式式立柱式横墙（立墙））式2.3拱桥的其它细部构造第二章拱拱桥的构造拱上填料、桥桥面及人行道道伸缩缝与变形形缝排水与防水层层拱桥中铰的设设置伸缩缝与变形形缝的区别2.3拱桥的其它细部构造第二章拱拱桥的构造拱桥中铰的设设置按两铰拱或三三铰拱设计的的主拱圈腹拱圈因构造造需要而设置置腹空墩上下因因构造需要而而设置施工中为消除除部分附加内内力而设置的的临时铰铰的种类弧形铰铅垫铰平铰不完全铰钢铰2.4其它类型拱桥桥的构造第二章拱拱桥的构造2.4.1.桁架拱桥特点整体工作，拱拱上结构与主主拱圈构成桁桁架，共同受受力；材料省身，重重量轻，对软软土地基有较较好的适用性性。2.4其它类型拱桥桥的构造第二章拱拱桥的构造2.4.1.桁架拱桥主要构造上部结构由桁桁架拱片、横横向联结系和和桥面三部分分组成横系梁横隔板桁架部分实腹段（0.3~0.4)L0剪刀撑拉杆½跨桁架拱片立立面布置≤5m=(6~10)L0m2.4其它类型拱桥桥的构造第二章拱拱桥的构造2.4.1.桁架拱桥主要构造D=2mH=(1/30~1/50))L0横隔板混凝土填平层层预制微弯板剪刀撑拉杆II-II剖面I-I剖面横系梁2.4其它类型拱桥桥的构造第二章拱拱桥的构造2.4.1.桁架拱桥主要构造桁架拱的主要要形式竖杆式三角形斜压杆斜拉杆2.4其它类型拱桥桥的构造第二章拱拱桥的构造2.4.1.桁架拱桥实例例2.4其它类型拱桥桥的构造第二章拱拱桥的构造2.4.2.刚架拱桥特点结构简洁，整整体性好，经经济美观½跨刚架拱片立面布置主梁横系梁横系梁主拱腿主支座次支座次拱腿次梁实腹段（0.4~0.5)L0混凝土拱桥上承式拱桥的的设计４.1拱桥的总体体布置置上承式拱桥的的设计４.1.1.拱桥的设计标标高和矢跨比比设计标高桥面标高桥面标高基础底面标高起拱线标高拱顶底面标高线路纵断面、、通航要求拱顶填料及拱拱圈结构高度度拱顶底面标高高通航、泄洪等等要求及经济济性起拱线标高４.1拱桥的总体体布置置４.1.1.拱桥的设计标标高和矢跨比比矢跨比矢跨比与结构构受力矢跨比与施工工方式矢跨比与桥梁梁美观矢跨比f/l越小，Hg/Vg越大矢跨比f/l越小，附加内力越大４.1拱桥的总体体布置置４.1.1.拱桥的设计标标高和矢跨比比矢跨比不同类型拱桥桥的常用矢跨跨比石、混凝土板板拱及双曲拱拱桥f/l=1/4~1/6箱形拱桥f/l=1/6~1/8钢筋混凝土桁桁架拱桥f/l=1/6~1/10钢筋混凝土刚刚架拱桥f/l=1/6~1/10４.1拱桥的总体体布置置４.1.1.拱桥的设计标标高和矢跨比比矢跨比４.1拱桥的总体体布置置４.1.2.不等跨连续拱拱的处理方法法为减小恒载下下由于不等跨跨产生的不平平衡推力，可可以：采用不同的矢矢跨比采用不同的拱拱脚标高调整拱上建筑筑的恒载重量量采用不同类型型的拱跨结构构４.1拱桥的总体体布置置４.1.2.不等跨连续拱拱的处理方法法采用不同的拱拱脚标高处理理的实例４.2拱轴线的选择择和拱上建筑筑的布置４.2.1.拱轴线选择的的原则尽量减少拱圈圈截面的弯矩矩，最好截截面上不出现现拉应力满足施工要求求线型美观４.2拱轴线的选择择和拱上建筑筑的布置４.2.2.常用拱轴线型型圆弧线悬链线抛物线第二节中中下承式拱拱桥介绍第二章拱拱桥的构造造与设计２.１适用场合合与总体布置置当桥梁的建筑筑高度受到严严格限制时，，若采用上承承式拱桥往往往有困难，可可采用下承式式拱桥满足桥桥下建筑高度度；在不等跨跨的多孔连续续拱桥中，为为了平衡左右右桥墩的水平平推力，将较较大跨径一孔孔的失跨比加加大，做成中中承式拱桥，，可以减小大大跨的水平推推力；在平坦坦地形的河流流上，采用中中、下承式拱拱桥可以降低低桥面的高度度，有利于改改善桥梁两端端引道的工程程数量。应注注意的是中下下承式拱桥是是推力拱，宜宜选择较好的的地基。一、适用场合合２.２总体布置置1、中承式拱桥桥组成拱肋横向联系悬挂结构钢筋混凝土或或钢管混凝土土两拱肋一般在在平行的平面面；为了提高高横向稳定，，也可用提蓝蓝式拱拱轴线一般采采用二次抛物物线，也可采采用悬链线拱肋一般采用用无铰拱；通通常，拱肋失失跨比取值在在1/4~1/7之间横向联接系一一般可做成横横撑、对角撑撑或空格式等等构造吊杆分刚性和和柔性吊杆两两类行车道系由桥桥面板和纵、、横梁组成２.３中下承承式钢筋混凝凝土拱桥的构构造一、拱肋的构构造构造宽度高度截面变化二、吊杆的构构造刚性吊杆柔性吊杆1、刚性吊杆刚性吊杆截面面一般为矩形形，采用预应应力混凝土；；除承受轴力力外，还必须须抵抗上下节节点处的局部部弯矩。为了了减小刚性吊吊杆承受的弯弯矩，其截面面尺寸在顺桥桥方向应设计计得小一些，，而在横桥向向为了增加拱拱肋的稳定性性，尺寸应该该设计得大一一些。2、柔性吊杆柔性吊杆一般般采用高强钢钢丝索或冷轧轧粗圆钢制作作，只承受轴轴力。关键是是保证钢索的的耐久性，防防止钢丝的锈锈蚀非常重要要。三、桥面板及及纵梁的构造造四、横梁的构构造桥面横梁固定横梁：为为桥面系与拱拱肋相交处的的横梁，其截截面尺寸与刚度远比其它它横梁大。普通横梁：通通过吊杆悬挂挂在拱肋下的的横梁刚架横梁：中中承式拱桥通通过立柱支承承在拱肋上的的横梁1、固定横梁2、普通横梁3、刚架横梁（（见拱上刚架架的构造）五、拱上门式式刚架的构造造第三节拱式组组合体系桥组成拱肋吊杠系杆桥面分类无推力拱（系系杆拱）有推力柔性系杆刚性性拱刚性系杆柔性性拱刚性系杆刚性性拱拱式组合体系系为在拱式桥桥跨结构中，，将梁和拱两两种基本结构构组合起来，，共同承受荷荷载，充分发发挥梁受弯，，拱受压的特特点。根据拱拱肋和行车道道的联接方式式不同，拱式式组合体系可可划分为有推推力拱和无推推力拱两种类类性。无推力力拱又称系杆杆拱．３.１主要类型型及设计特点点一、主要类型型柔性系杠刚性性拱系杆仅受拉拱肋受压和弯弯严格讲：一般要求:柔性系杆拱是是无推力组合合拱桥中出现现得较早的一一种类型，但但是在向更大大跨度发展和和承受更重荷荷载时，必须须加大拱肋截截面尺寸，柔柔性系杆和拱拱肋的联接部部位更趋于复复杂化，与其其它拱式组合合体系相比，，用料多，施施工不便，因因而较少在大大跨重载情况况下使用。刚性系杆柔性性拱系杆受拉和弯弯拱肋主要受压压这种体系以梁梁为主要承重重结构，相当当于把桁架弦弦杆与梁组合合起来，以梁梁为受力主体体，曲线桁架架对梁加劲。。刚性系杆刚性性拱系杆、拱肋受受力介于以上上两者之间,拱肋和系杆都都有一定的抗抗弯刚度，荷荷载引起的弯弯矩在拱肋和和系杆之间按按刚度分配，，共同承受纵纵向力和弯矩矩。在设计荷荷载较大的桥桥梁采用。以上三种组合合体系中，当当用斜吊杆代代替竖杆时，，又称尼尔森森体系。其它类型一、拱肋柔性系杆刚性性拱：与普通中下下承式拱相同同刚性系杆柔性性拱：可将拱肋高高h从（1/25~1/50)l压缩到（1/100~1/120)l，若采用刚性吊吊杆，则横向向刚度较大的的拱肋、吊杠杠于系杠组成成半框架，一一般情况下可可不设横梁。。刚性系杆刚性性拱：拱肋高h＝（1/25~1/50)l３.２拱式组合合体系桥的构构造二、系杆构造原则：一一方面要考虑虑系杆与拱肋肋联接，保证证系杆能很好好地与拱肋共共同受力；另另一方面又要要避免桥面行行车道因阻碍碍系杆受拉而而遭到破坏。。构造上处理理方法有：在行车道设置置横向断缝系杠采用型刚刚或扁钢制造造采用独立的刚刚架混凝土或或预应力系杆杆注意：系杆是是偏心受拉构构件二、拱肋与系系杆的连接柔性系杆刚性拱刚性系杆柔性拱刚性系杆刚性拱二、系杆拱实实例第三章拱拱桥的计算算一、概述拱桥的计算拱轴线的选择择与确定成桥状态的内内力分析和强强度、刚度、、稳定验算施工阶段的内内力分析和稳稳定验算恒载内力温度、收缩徐徐变拱脚变位活载内力内力调整拱上建筑的计计算二、拱轴线的的选择与确定定拱轴线的形状状直接影响主主截面的内力力分布与大小小，选择拱轴线的的原则，是要要尽可能降低低荷载产生的的弯矩。最理想的拱轴线线是与拱上各各种荷载作用用下的压力线线相吻合，使使拱圈截面只只受压力，而而无弯矩及剪剪力的作用，，截面应力均均匀，能充分分利用圬工材材料的抗压性性能。实际上由于于活载、主拱拱圈弹性压缩缩以及温度、、收缩等因素素的作用，实际上得不到到理想的拱轴轴线。一般以恒载压压力线作为设设计拱轴线。线形最简单，，施工最方便便。但圆弧拱拱轴线一般与与恒载压力线线偏离较大，，使拱圈各截截面受力不够够均匀。常用于15~20m以下的小跨径径拱桥。园弧线的拱轴轴方程为：（一）圆弧线线（二）抛物线线拱在竖向均布荷荷载作用下，，拱的合理拱拱轴线是二次次抛物线。对于恒载集度度比较接近均均布的拱桥（如矢跨比较较小的空腹式式钢筋混凝土土拱桥，或钢钢筋混凝土桁桁架拱和刚架架拱等轻型拱拱桥），往往可以采用用抛物线拱。其拱轴线方方程为：空腹式拱桥的恒恒载从拱顶到到拱脚不再是是连续分布的的（如下图）），其恒载压力线是是一条不光滑滑的曲线，难难于用连续函函数来表达。。目前最普遍的还是采采用悬连线作作为空腹拱的的拱轴线，仅仅需拱轴线在拱顶顶、跨径的四分之之一点和拱脚脚与压力线重重合。（三）悬链线线拱实腹式拱桥的的恒载集度从从拱顶到拱脚脚均匀增加，，其压力线是是一条悬链线（如下图图）。一般采采用恒载压力力线作为实腹腹式拱桥的拱拱轴线。1、拱轴方程的的建立（实腹拱压力线线）如下图所示，，设拱轴线为恒载载压力线，则拱顶截面面的内力为：：弯矩Md=0剪力Qd=0恒载推力为Hg对拱脚截面取取矩，有:（1－2－12）半拱恒载对拱拱脚的弯矩。。对任意截面取取矩，有：(1－2－13）y1以拱顶为原点点，拱轴线上上任意点的坐坐标；M任意截面以右右的全部恒载载对该截面的的弯矩值。对式（1－2－13）两边对x取两次导数，，可得：（1－1－14）由上式可知，，为了计算拱拱轴线（压力力线）的一般般方程，需首首先知道恒载载的分布规律律，对于实腹腹式拱，其任任意截面的恒恒载可以用下下式表示：（1－2－15）拱顶处恒载强强度；拱上材料的容容重。由上式，取y1=f，可得拱脚处恒恒载强度gj为：（1－2－16）其中：称为拱轴系数数。这样gx可变换为：（1－2－19）将上式代入式式（1－2－14），并引参数数:则：可得：（1－2－20）令则（1－2－21）上式为二阶非非齐次微分方方程。解此方方程，得到的的拱轴线（压压力线）方程程为：（1－2－22）上式为悬链线方程。其中chk为双曲余弦函函数：对于拱脚截面面有：=1，y1=f，代入式（1－－2－22））可得：通常m为已知，则可可以用下式计计算k值：（1－2－23）反双曲余弦函函数对数表示示当m=1时gx=gd，可以证明，在均布荷载作作用下的压力力线为二次抛抛物线，其方程变为：：由悬链线方程程可以看出，当拱的跨度和和矢高确定后后，拱轴线各各点的坐标取决于拱轴轴系数m。其线形可用l/4点纵坐标y1/4的大小表示：：当时，；代到悬链线方程程（1－2－22）有：半元公式随m的增大而减小小（拱轴线抬高），随m减小而增大（（拱轴线降低）。2、拱轴系数m值的确定（1）实腹式拱m值的确定拱顶恒载分布布集度gd拱脚恒载分布布集度gj其中拱顶填料、拱拱圈及拱腹填填料的容重拱顶填料厚度度拱圈厚度拱脚处拱轴轴线的水平平倾角由上计算m值的公式可可以看出，，除为未知数外外，其余均均为已知；；在具体计算m值时可采用用试算法，具体做法法如下：a)先假设mib)根据悬链线线方程（1－2－22）或查拱桥表表求；将式（1－2－22）两边取导导数，有:其中k可由式（1－2－23）计算算代=1，如上式，，即可求得得：c)根据计算出出的计计算出gj后，即可求求得mi+1d)比较mi和mi+1，如两者相符符，即假定定的mi为真实值；；如两者相相差较大，，则以计算出出的mi+1作为假设值值，重新计计算，直到到两者相近为止。（2）空腹式拱拱拱轴系数数的确定空腹式拱桥桥中，桥跨结构构的恒载由由两部分组组成，即主主拱圈承受受由实腹段段自重的分布布力和空腹部分分通过腹孔孔墩传下的的集中力（如左图））。由于集集中力的存存在，拱的的压力线为为在集中力力作用点处处有转折的的曲线。但但实际设计计拱桥时，，由于悬链链线的受力力情况较好好，故多用用悬链线作为为拱轴线。为了使悬链链线与其恒恒载压力线线重合，一一般般采用“五点重合法法”确定悬链链线的m值。即要求求拱轴线在在全拱（拱顶、两1/4l点和两拱脚脚）与其三三铰拱的压压力线重合。其相应的的拱轴系数数确定如下下：拱顶处，由由对称性可可知：弯矩Md=0；剪力Qd=0对拱脚取距距，由有有：对l/4截面取距，，由有有：（1－2－26）代上式到式式（1－2－26），可得：：（1－2－27）拱顶至拱跨跨1/4点的恒载对对l/4截面的力距距。求得后后，即即可求得m值：空腹拱桥m值的确定，仍需采用试算法计算算（逐次渐渐近法）。（1－2－28）1）假定初始始的m0；（陡拱：m值选用较大大；坦拱：m值选用较小小）2）根据已知知的矢跨比比和拱轴系系数，定出出拱轴线，，作图布置置拱上建筑筑，计算拱拱圈和拱上上建筑对1/4截面和拱脚脚截面的弯弯矩；3）利用式（（1-2-28）计算新的的拱轴系数数m，并与m0比较。相差差不大，则则可；否否则，以计计算的基础础，重新计计算，直到到两者相符符为止。（3）悬链线无无铰拱的弹性中心无铰拱是三三次超静定定结构。对对称无铰拱拱若从拱顶顶切开取基基本结构，，多余力X1（弯矩），X2（轴力）为对对称，而X3（剪力）是反反对称的，，故知副系系数但任有为了使，，可以以按下图引引用“刚刚臂””的办法达到。可以证明当当时，（4）空腹式无无铰拱压力力线与拱轴轴线偏离产产生的附加加内力对于静定三三铰拱，各截面的的偏离弯矩矩值Mp可以按下式式计算：其中：y为三铰拱压压力线在该该截面的偏离值对于无铰拱拱，由于其是是超静定结结构，偏离离弯矩将引引起次内力力，其计算算过程如下下：取左图所示示的基本结结构，赘余余力X1，X2作用在弹性性中心，则则有：（1－2－29）（1－2－30）任意截面的的弯矩为：其中：y以弹性中心心为原点（（向上为正正）的拱轴轴坐标。拱顶、拱脚脚处：Mp=0拱顶：拱脚：其中，ys弹性中心至至拱顶的距距离。结论：空腹式无铰铰拱的拱轴轴线，采用用悬链线比比恒载压压力线更更合理三、拱桥内内力计算（一）等截截面悬链线线拱桥恒载（自重重）内力计计算恒载内力拱轴线与压压力线相符符不考虑弹性性压缩弹性压缩拱轴线与压压力线不相相符拱轴线与压压力线不相相符产生次次内力不考虑弹性性压缩弹性压缩1、不考虑弹弹性压缩的的恒载内力1）实腹拱实腹式悬链链线的拱轴轴线与压力力线重合，，恒载作用用拱的任意意截面存在在轴力，而而无弯矩，，此时拱中中轴力可按按以下公式式计算。在进行悬链链线方程推推导时有：：（1－2－20）（1－2－23）恒载水平推推力Hg：利用上式有有其中：（1－2－42）拱脚的竖向向反力：拱脚的竖竖向反力为为半拱的恒恒载重力，，即代到上式，并并积分，有有（1－2－43）其中拱圈各截面面的轴力N：由于不考虑虑弹性压缩缩时恒载弯弯矩和剪力力为零，有有（1－2－44）2）空腹拱在计算空腹腹式悬链线线不考虑弹弹性压缩的的恒载内力力时，可分分为两部分分，即先不考虑拱拱轴线与压压力线偏离离的影响，假设恒载载压力线与与拱轴线完完全重合，，然后再考虑偏离离的影响，计算由偏偏离引起的的恒载内力力，二者叠加。不考虑偏离离的影响：：此时拱的的恒载推力力Hg，拱脚的竖向向反力Vg和拱任意截面面的轴力可可由静力平平衡条件得得到（半拱恒载载重力）偏离的影响响可按式（（1－2－29）～式（1－2－30）首先计算算出然后根据静静力平衡条条件计算任任意截面的的轴力N，弯矩M和剪力Q。半拱恒载对对拱脚的弯弯矩（1－2－45）在设计中小小跨径的空空腹式拱桥桥时可以偏偏于安全地地不考虑偏偏离弯矩的影响。大大跨径空腹式式拱桥的恒载载压力线与拱拱轴线一般比比中、小跨径偏离大大，一般要计计入偏离的影影响。2、弹性压缩引引起的内力在恒载产生的的轴向压力作用用下，拱圈的的弹性变性表表现为拱轴长长度的缩短。首先将拱顶顶切开，假设设拱桥圈可以以自由变形，，并假设弹性性压缩会使拱拱轴方向缩短短l（右图所示）。。由于在实际际结构中，拱拱顶没有相对对水平位移，，其变形受到到约束，则在弹性中心处处必有一水平平拉力Hg由变形相容方方程有：其中：代入上式有：：Hg的计算其中则：由Hg在拱内产生的的弯矩、剪力力和轴力桥规规定，下下列情况可不不考虑弹性压压缩的影响3、恒载作用下下拱圈各截面面的总内力不考虑压力线线与拱轴线偏偏离时（实腹腹式拱）不考虑弹性压压缩恒载内力力弹性压缩产生生的内力轴向力：弯矩矩：剪力：：（1－2－56）考虑压力线与与拱轴线偏离离时（空腹式式拱）不考虑弹性压压缩恒载内力力弹性压缩产生生的内力计入偏离影响响轴向力：弯矩矩：剪力：：（1－2－57）其中：（二）活载内内力计算1、横向分布系系数石拱桥、混凝凝土箱梁桥荷荷载横向分布布系数（一般不考虑虑横向分布系系数）假设荷载均匀匀分布于拱圈圈全部宽度上上。对于矩形形拱，如取单单位拱圈宽度度计算，则横横向分布系数数为：对于板箱拱，，如取单个拱拱箱进行计算算，则横向分分布系数为：：（1－2－58）（1－2－59）式中：C车列数B拱圈宽度n拱箱个数肋拱桥荷载横横向分布系数数对双肋拱桥（（包括上、中中、下承式）），可以采用用杆杠原理计算算。对于多肋拱拱，拱上建筑筑一般为排架架式，其荷载载分布系数可可按梁式桥计计算。2、内力影响线线赘余力影响线线在求拱内力影影响线时，常常采用如右图图所示的基本本结构，赘余余力为，，根根据弹性中心心的性质，有有：其中：式中：为系数，可查查相应的表格格得到；为了计算变位位，在计算MP时，可利用对对称性，将单单位荷载分解解为正对称和和反对称两组组荷载，并设设荷载作用在在右半拱。将上述系数代代入式（1－1－60）后，即可得得P＝1作用在B点时时的赘余力，，。为了计算赘赘余力的影响响线，一般可可将拱圈沿跨跨径分为48等分。当P＝1从左拱脚以l为部长（l=l/48）移到右右拱脚时，即即可利用式（（1－2－60），得出出影影响响线的竖坐标标（如下图））。内力影响线有了赘余力影影响线后，拱拱中任意截面面影响线都可可以利用静力力平衡条件和和叠加原理求求得。拱中任意截面面水平推力H1的影响线由知，因此H1的影响线与赘赘余力X2的影响线相同同：拱脚竖向反力力V的影响线将赘余力X3移至两支点后后，由得得：式中：V0简支梁的影响响线，上边符符号适用于左左半跨，下边边符号适用于于右半跨X3正方向反力正方向任意截面弯矩矩的影响线如左图，可得得任意截面i的弯矩影响线线式中：为简支梁弯弯矩对于拱顶截面面x=0，上式可写为为：任意截面轴力力和剪力影响响线任意截面I的轴力和和弯矩影响线线在截面I处处有突变，比比较复杂。可可先算出该截截面的水平力力H1和拱脚的竖向向反力V，再再按下列计算算式计算轴向向力N和Q。。轴向力拱顶拱脚其它截面剪力拱顶：数值很小，，可不考虑拱脚：其它截面：数数值较小，可可不考虑3、内力计算主拱圈是偏心心受压构件，最大正压力力是由截面弯弯矩M和轴向力N共同决定的，，严格来说，，应绘制核心心弯矩弯矩影影响线，求出出最大和最小小核心弯矩值值，但计算核核心弯矩影响响线十分繁琐。在实际计算中中，考虑到拱拱桥的抗弯性性能远差于其其抗压强度的的特点，一般可在弯矩矩影响线上按按最不利情况况加载，求得得最大（或最最小）弯矩，，然后求出与与这种加载情情况相应的H1和V的数值，以求求得与最大（（或最小）弯弯矩相应的轴轴力。影响线加载直接加载法等代荷载法直接加载法a首先画出计算算截面的弯矩矩影响线、水水平推力和支支座竖向影响响线；b根据弯矩影响响线确定汽车车荷载最不利利加载位置（（最大、最小小）；c以荷载值乘以以相应的影响响线坐标，求求得最大弯矩矩（最小弯矩）及相应应的水平推力力和支座竖向向反力等代荷载（换换算荷载）加载法等代荷载是这这样一均布荷荷载K，它所产生的某某一量值，与与所给移动荷荷载产生的该该量值的最大大值相相等：是等代荷载K所对应影响线线所包围的面面积a下图是拱脚处的弯矩矩及水平推力和支座竖向影响响线，将等代荷载载布置在影响线的正正弯矩区段。。b根据设计荷载载和正弯矩区区影响线的长长度，可由拱拱桥手册查得得最大正弯矩矩Mmax的等代荷载KM及相应推力和和竖向反力的的等代荷载KH和KV。c以，，分分别乘以正弯弯矩及相应的的推力力和竖向反力力的面积,即可求得其内内力最大弯矩相应推力相应剪力式中横向分布系数数车道折减系数数d相应轴力和剪剪力为：轴向力拱顶拱脚其它截面剪力拱顶：数值很很小，可不考考虑拱脚：其它截面：数数值较小，可可不考虑注意：由于活载弹性性压缩产生的的内力活载弹性压缩缩与恒载弹性性压缩计算相相似，也在弹性中心产生生赘余水平力力H，其大小为：取脱离体如下下图，将各力力投影到水平平方向有：相对较小，可可近似忽略，，则有：则：考虑弹性压缩缩后的活载推推力（总推力力）为：活载弹性压缩缩引起的内力力为：弯矩：轴力：剪力：（三）等截面面悬链线拱其其它内力计算算温度变化产生生的附加内力力混凝土收缩、、徐变产生的的附加内力拱脚变位产生生的附加内力力水浮力引起的的内力计算其它内力1、温度引起的的内力计算设温度变化引引起拱轴在水水平方向的变变位为,与弹性压缩同同样的道理，，必须在弹性性中心产生一一对水平力Ht：式中：温度变化值值，即最高（（或最低）温温度与合龙温温度之差，温温度上升时为正正，下降时为为负；材料的线膨涨涨系数；由温度变化引引起拱中任意意截面的附加加内力为：弯矩轴力剪力2、混凝土收缩缩引起的内力力混凝土收缩引引起的变形，，其对拱桥的的作用与温度度下降相似。。通常将混凝凝整体浇筑的钢钢筋混凝土收收缩影响，相相当于降低温温度150C200C土收缩影响折折算为温度降降低。整体浇筑的混混凝土收缩影影响，一般相相当于降低温温度200C，干操地区为300C分段浇筑的混混凝土或钢筋筋混凝土收缩缩影响，100C150C装配式钢筋混混凝土收缩影影响，50C100C混凝土徐变的的影响可根据据实际资料考考虑，如缺乏乏资料，其产产生内力可按按下列要求考考虑：温度变化影响响力：0.7混凝土收缩影影响：0.453、拱脚变位引引起的内力计计算拱脚相对水平平位移引起的的内力设两拱脚发生生的相对位移移为：式中左、右拱脚的的水平位移，，自原位置向向右移为正。。由拱脚产生相相对水平位移移在在弹弹性中心产生生的赘余力为为：拱脚相对垂直直位移引起的的内力如拱脚的垂直直相对位移为为：式中左、右拱脚的的水平位移，，均自原位置置向下移为正正。由拱脚产生相相对垂直位移移在弹性中中心产生的赘赘余力为：拱脚相对角变变位引起的内内力如下图，拱脚脚B发生转角(顺顺时针为正)之后，在弹弹性中心除产产生相同的转转脚之之外，，还会引起水水平位移和和垂直位移。。因此，，在弹性中心心会产生三个个赘余力。。其典型型方程为：根据上图的几几何关系，有有：将上式代到式式（1－2－77）得：（1－2－78）拱脚引起各截截面的内力为为：同理，如为左左拱角拱顺时时针转动则则有：水的浮力引起起的内力如图所示，当拱有一部分分淹没时，应应考虑水浮力力的作用：不计弹性压缩缩时，浮力产产生的弯矩和和轴力分别为为：式中：弯矩及轴力力系数A拱圈外轮廓面面积水的容重l拱圈的计算跨跨度（四）内力调调整悬链线无铰拱拱桥在最不利利荷载组合时时，常出现拱拱脚负弯矩或或拱顶正弯矩矩过大的情况况。为了减小拱拱脚、拱顶过过大的弯矩，，可以从设计施工方面面采取一些措措施调整拱圈圈内力。内力调整假载法调整内内力用临时铰调整整内力改变拱轴线调调整内力1、假载法实腹式拱桥假载法主要是是通过调整拱拱轴系数m，从而改变拱拱轴线达到改改变主拱圈受受力性能。设调整前的拱拱轴系数为m，而调整后的拱拱轴系数为（（注：这时时的拱轴线与与压力线已不不重合）。由由于拱轴系数数调整前后，，拱顶截面的的实际强度没没有变化，而而拱脚截面由由于几何尺寸寸有些变化，，对拱脚的荷荷载强度有影影响，但影响响较小可以忽忽略。在计算算时假想是是从从调整前的荷荷载强度减去去或增加一层层均布的虚荷荷载(注：相应于时时的拱轴线线与压力线是是重合的）由上式可求得得应注意的是：：采用假载法法调整内力，，调整后的拱拱轴线与压力力线是不重合合的。采用假假载法调整的的具体过程如如下：首先计算（（即将视视为为实际荷载，，这时拱轴线线与压力线重重合），计算算拱圈内力（（包括弹性损损失），这时时拱顶产生正正弯矩，拱脚脚产生负弯矩矩。然后加上（））或减去去〔）用均布荷载载乘乘以采用绘绘制制的影响线所所得到的内力力（包括弹性性压缩），即即得到实际结结构恒载内力力。根据计计算活载、温温度变化等产产生的内力调整时注意时，在在拱顶，拱脚脚处产生的弯弯矩为正值（（因拱顶、拱拱脚的影响面面积和均为正正值），可以以抵销拱脚的的负弯矩，但但加大了拱顶顶的负弯矩。。时，在在拱顶，，拱脚处产生生的弯矩为负负值，可以抵抵销拱顶的正正弯矩，但加加大了拱脚的的负弯矩。空腹式拱的内内力调整空腹式拱轴线线的变化是通通过改变l/4截面处的的纵坐标来来实现的的，设拱轴系系数为时时，l/4截面处的的纵坐标为，，则有：的负号为：为为正；；为为负拱轴系数调整整后，拱的几几何尺寸和内内力计算应根根据确确定。。空腹拱的重重力内力计算算方法与实腹腹拱相同。即即先计算结构构重力和共共同作用下的的水平推力：：不计弹性压缩缩损失：计入弹性压缩缩损失：然后减去或加加上假载作作用下下的内力调整时注意用假载法调整整拱轴线不能能同时改善拱拱顶、拱脚两两个控制截面面的内力。同同时对其它截截面内力也产产生影响，调调整时应全面面考虑。2、用临时铰调调整内力拱圈施工时，，在拱顶、拱拱脚用铅垫板板做成临时铰铰，拆除拱架架后，由于临临时铰的存在在，拱圈成为为静定的三铰铰拱，待拱上上建筑完成后后，再用高标标号水泥沙浆浆封固，成为为无铰拱。由由于拱在恒载载作用下是静静定的三铰拱拱，拱的恒载载弹性压缩以以及封铰前已已发生的墩台台变位均不产产生附加内力力，从而减小小拱中弯矩。。如将临时铰偏偏心布置，还还可以进一部部消除日后由由混凝土收缩缩产生的内力力。设混凝土土收缩在拱顶顶上引起正弯弯矩，在拱脚脚引起负弯矩矩，为了消除除此项弯矩，，可将临时铰铰偏心布置（（如下图）。。国外大跨度钢钢筋混凝土拱拱桥，大多数数采用千斤顶顶调整内力。。即在砌筑拱拱上建筑之前前，在拱顶预预留接头处设设置上下两排排千斤顶，形形成偏心力，，使拱顶产生生负弯矩，拱拱脚产生正弯弯矩，达到消消除弹性压缩缩、收缩徐变变产生的内力力。3、改变拱轴线线调整内力在空腹式拱中中，由于悬链链线与压力线线之间的偏离离，可以不同同程度的减小小拱顶、拱脚脚的过大弯矩矩。根据这个个道理，可在在恒载压力线线的基础上，，根据桥的实实际需要叠加加一个正弦波波的调整曲线线作为拱轴线线，采用逐次次渐进法调整整，使恒载、、弹性压缩和和混凝土收缩缩等固定因素素作用下，拱拱顶、拱脚两两截面的总弯弯矩趋近于零零。要达到以以上目的，要要求调整的拱拱轴线通过,并使拱轴线与与压力线具有有相同的弹性性中心。根据据弹性中心的的定义有：0则：而由于拱轴线线偏离压力线线在弹性中心心产生的赘余余力为：（五）利用有有限元进行拱拱桥计算有限元程序专门程序大型通用程序序SuperSAPADINANASTRANAＮSYS1、概述发展2、单元划分（六）拱上建建筑的计算拱上建筑与拱拱分开各自独独立计算拱上建筑与主主拱联合作用用计算对主拱圈作用用偏于安全对拱上建筑偏偏于不安全必须考虑施工工程序一般采用程序序计算1、拱上建筑与与拱分开计算算适用条件：拱拱上建筑刚度度较小，腹孔孔部分用横断断缝与拱断开开，且腹孔墩墩顶底均为铰铰接拱式拱上建筑筑，可视为刚刚性支承在主主拱上的多跨跨连续拱连续梁板式拱拱上建筑，行行车道梁可视视为在刚性支支承上的连续续梁，并可近近似简化为三三跨连续梁计计算。横向墙式刚架架,墙或刚架支柱柱顶部除考虑虑桥面传递的的轴力外，还还应考虑桥面面传递的弯矩矩Mc为刚架时，还还应考虑横向向荷载计算2、拱上建筑与与主拱联合作作用计算活载计算图示示（1）拱式拱上建建筑与主拱联联合作用的简简化计算附加力计算图图示（裸拱考考虑）恒载内力计算算图示（裸拱拱考虑）（2）梁板式拱上上建筑与主拱拱联合作用主拱活载近似似计算拱上建筑活载载近似计算附加力计算四主拱检算算检算控制截面强度度刚度稳定（一）拱圈强强度检算(介绍“公公路砖石及混混凝土桥涵设设计规范”〕式中：Sd荷载效应函数数Q荷载在结构上上产生的效应应结构的重要性性系数，按下下列要求取值值l<50m=1.0050ml100m=1.03l>100m=1.50（1－2－124）荷载安全系数数，对自重，，当其产生的的效应与汽车车产生的效应应同号时，＝＝1.2；异号时＝＝0.9；对于其它荷载载＝＝1.4荷载组合系数数，对组合I，＝1.0；对组合II、III、IV，＝0.8；对组合V，=0.77Rd结构抗力效应应函数；Rj材料或砌体的的极限强度；；m材料或砌体的的安全系数；；k结构的几何尺尺寸；1、正截面小偏偏心受压（小小于容许偏偏心矩）容许偏心矩表中y为截面或换算算截面重心至至偏心方向边边缘的距离。。“桥规”还规定定：当混凝土截截面受拉边设设有不小于0.05％的的纵向筋时，，表中的数值值可增加0.1y；当截面配筋达达到下表要求求的数值时，，偏心矩可不不受限制，但但应按钢筋混混凝土截面设设计。正截面受压强强度检算式中：Nj按式（1－2－124））左边计算出出的主拱圈轴轴力效应,对对荷载组合I，如自重与汽车车产生的轴力力同号，有：：自重产生轴力汽车产生轴力A构件的截面面面积，对于组组合截面可按按强度换算，，标准层材料的抗压极极限强度，对对组合截面为为标准层的极极限强度材料的安全系系数，对组合合截面：轴力偏心影响响系数2、正截面大偏偏心受压如截面截面配筋达到到下表要求的的数值时，应应按钢筋混凝凝土截面设计计纵向钢筋最小小配筋率（％％）当偏心矩大大于容许偏心心时，为了避避免截面发生生开裂，正截截面强度由材材料抗拉强度度控制，可按按下式检算截截面尺寸：式中：为材料受拉边边缘的弯曲抗抗拉强度W为截面受拉边边缘的弹性抵抵抗矩3、抗剪计算正截面抗剪可可按下式计算算：式中：Qj按式（1－2－124〕〕左边计算的的剪力A为受剪面积；为截面的抗剪剪极限强度；；为摩阻系数，，对实心砖砌砌体，＝0.7（二）稳定性性验算拱是以受压为为主的构件，，无论是施工工过程中，还还是成桥运营营阶段，除要要求其强度满满足要求外，，还必须对其其稳定性进行行验算。拱的稳定性验验算分为纵向向（面内）和和横向（面外外）两方面。。大、中跨径拱拱桥是否验算算纵、横向稳稳定与施工过过程有关：有支架施工，其稳定与与落架时间有有关，拱上建建筑砌筑完后后落架，可不不验算纵向稳定当主拱圈宽度度较大（如小小于跨度的1/20），则可不验算拱拱的横向稳定性随拱桥所用材材料性能的改改善和施工技技术的提高，拱桥跨径不不断增大，主主拱的长细比比越来越大，，施工和成桥桥运营状态稳稳定问题非常常突出。1、纵向稳定验验算N对于长细比不不大，且f/l在0.3以下下的拱，其纵纵向稳定性验验算一般可以以表达为强度度校核的形式式，即将拱圈圈（肋）换算算为相当长度度的压杆，按按平均轴向力力计算，以强强度效核控制制稳定，对砖砖、石及混凝凝土主拱圈（（拱肋），其其验算公式为为：式中：Nj为按式（1－－2－124）左边计算算的平均轴力力，其中荷载载在结构上产生的的效应可采用用在计算荷载载下的平均轴向力，即即：其中f对砖、石及混混凝土主拱圈圈自重产生轴力汽车产生轴力为受压构件的的纵向弯曲系系数，中心受受压构件的纵纵向弯曲系数数按公路桥梁设计规范的的有关规定采采用，主拱为为偏心受压构构件时，按下下式计算式中：为与砌体砂浆浆有关的系数数，对于5号、2.5号、1号砂浆，分别采用0.002、0.0025、0.004；对混凝土通常采用0.002对矩形截面非矩形截面拱稳定计算长长度（换算为为直杆的长度度）=0.36s无铰拱=0.54s双铰拱=0.58s三无铰拱矩形截面偏心心受压构件在在弯曲平面内内的高度；弯曲平面内的的回转半径。。钢筋混凝土主主拱圈当主拱（换算算为直杆）的的长细比较大大时，可按临临界力控制稳稳定，其检算算公式为：式中：K1为纵向稳定安安全系数：拱纵向失稳时时的平均临界界轴力，可根根据临界水平平推力HL计算；其中：E为主拱的弹性性模量Ix为主拱截面对水平平主轴的惯性矩l为拱的计算跨度k1为临界推力系数，，与拱的支承条件件及失跨比等有关关，可参照表1－2－8选用用注：考虑拱上建筑筑与主拱共同作用用时，可将k1增大倍倍；以上计算没有考虑虑拱轴在荷载作用用下变形的影响2、横向稳定性检算算宽跨度比小于1/20的拱桥、肋拱桥、、特大跨拱桥以及及无支架施工的拱拱圈均存在横向稳稳定问体，设计时时必须检算，检算算公式如下：式中：K