圬工和钢筋混凝土拱 桥

圬工和钢筋混凝土拱桥第1页/共99页第十二章拱桥的构造

12-1拱桥的受力特点及适用范围

力学特点:

将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力，使拱的弯距大大减小，拱主要承受压力，充分发挥圬工材料抗压性能；第2页/共99页拱桥的优点：1、具有较大的跨越能力，充分发挥圬工及其它抗压材料的性能；2、构造较简单，受力明确简洁；3、形式多样、外型美观；拱桥的缺点：1、有水平推力的拱桥，对地基基础要求较高，多孔连续拱桥互相影响；2、跨径较大时，自重较大，对施工工艺等要求较高；3、建筑高度较高，对稳定不利；第3页/共99页12-2拱桥的组成及主要类型一、拱桥的主要组成:拱圈（拱背、拱腹、拱顶、拱脚）、拱上结构矢跨比f/L—反映拱桥受力特性的重要指标第4页/共99页二、拱桥分类按材料圬工拱桥钢拱桥钢筋混凝土拱桥钢管混凝土拱桥型钢混凝土拱桥圬工拱桥是使用圬工材料修建的的拱桥，如：石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥等第5页/共99页拱桥分类按行车道位置上承式拱桥中承式拱桥下承式拱桥

按拱轴线型式：圆弧拱桥抛物线拱桥选链线拱桥第6页/共99页按拱上结构形式：实腹式拱桥空腹式拱桥按截面板拱桥箱型拱桥肋拱桥双曲拱桥第7页/共99页第8页/共99页按结构受力图式：简单体系：无铰拱二铰拱三铰拱第9页/共99页组合体系（有无推力）：刚架拱桥桁架拱桥桁式组合拱桥梁拱组合桥系杆拱桥-按拱肋及系杆的尺寸，柔性、刚性第10页/共99页三、拱桥的选择与布置1应根据地形、地质条件及施工的方便和可能确定拱桥类型及分孔；2多孔拱桥最好选用等跨分孔；采用不等跨分孔应采取措施减少跨间的不平衡，如：不同的矢跨比，不同的拱脚标高及调整拱上建筑重量等；3选则合理的矢跨比及拱轴线，一般拱桥失跨比在1/5~1/10；4根据环境选择结构的造型及注意全桥的美观；第11页/共99页上海卢浦大桥550米第12页/共99页丰都九溪沟桥，主拱圈为变截面悬链线，拱顶厚1.6m，拱脚厚2.25m，拱矢度1/8。施工方法是在脚手架上分圈砌筑。1972第13页/共99页河源东江大桥，6孔50m跨径悬砌拱桥第14页/共99页云南长虹桥，上部结构为空腹式石拱桥，拱上建筑为横向排架支承腹拱，拱圈采用变截面悬链线，粗料石拱圈。1961第15页/共99页洛阳龙门桥，石拱桥，主拱圈为等截面悬链线，拱圈厚1.1m，两端各有6m石拱作为桥下立交通道。第16页/共99页万县长江大桥，万县长江大桥是劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥，主跨420m。转体施工法

，1997第17页/共99页涪陵乌江大桥全长351.83m，高84m，主跨为1跨200m钢筋混凝土箱形拱，矢跨比1/4，拱上建筑为13孔15.8m钢筋混凝土简支板，双柱式柔性排架，主拱圈采用3室箱。第18页/共99页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。第19页/共99页巫山龙门桥是中国第一座采用无平衡重转体法施工的拱桥。主桥为1孔122m钢筋混凝土箱形拱，右岸半跨是全宽一次预制，左岸半跨分成单箱分别在上、下游预制，不对称转体到对称转体再合拢。

第20页/共99页水口电站闽江桥主跨为2x132m，矢跨比1/8，空腹式等截面悬链线钢筋混凝土薄壁箱形拱。该桥分5节预制，采用缆索吊装单片拱肋合拢。北岸跨铁路为2x20m钢筋混凝土T梁，南岸跨公路为1孔20m钢筋混凝土简支呈喇叭形井字梁。主孔墩为腰形墩身圆形沉井基础，底节钢壳浮运。

第21页/共99页青康公路湄公河最上游扎曲河香达境内，全长132.24m。主跨100m钢筋混凝土箱形拱桥，下部结构囊谦岸为组合式桥台，西宁岸为重力式U型桥台。上部结构采用加钢丝的预制薄腹板与顶底板浇筑成箱。拱箱采用分片预制、吊装就位、木拱架上拼装的施工方法。

第22页/共99页跨径280米，六车道双线铁路桥。桥面板宽33.8米，由12米宽、4米高的箱型主梁和正交异性桥面板组成。主拱圈截面宽2.9米，高5米，将桥面板分开，给铁路让出断面。

第23页/共99页前河桥为单孔净跨150m上承式无铰空腹拱，是当时我国跨径最大的双曲拱桥。第24页/共99页龙武桥主跨为1孔100m石肋双曲拱桥，引桥为15孔双曲拱，主跨为悬链线无铰拱，全长331.5m，拱矢度1/8，矢高12.5m。拱圈为4肋3全波加两悬半波平背式结构。第25页/共99页罗依溪桥设计时根据地形地质，选用4孔不等跨双曲拱桥。主孔跨径116m，矢度1/7。采用梁式拱上结构、跨径5m的少筋微弯板组合梁。第26页/共99页第27页/共99页红星桥跨越深谷，桥高达65m，主拱跨径108m，副拱跨径分别为24.5m、9m及7m，全长155.8m。采用三铰双曲拱，左右采用8次抛物线的不对称拱线。第28页/共99页金城桥图片描述：拱肋为工字形，金城主拱腿为等截面，实腹段为变截面，在四分点附近截面高度最大，分别向拱脚、跨中减小，为使拱轴线接近连续，在实腹段四分点附近拱肋下缘设置连接板，使轴线下移。第29页/共99页金匮桥图片描述：拱肋为工字形，金匮主拱腿为等截面，实腹段为变截面，在四分点附近截面高度最大，分别向拱脚、跨中减小，为使拱轴线接近连续，在实腹段四分点附近拱肋下缘设置连接板，使轴线下移。第30页/共99页第31页/共99页德兴太白桥位于江西省德兴铜矿区跨越乐安江，是一座跨径为130m的刚架拱公路桥。第32页/共99页安城桥为主跨65m的预应力混凝土斜压式桁架拱桥。该桥有一个拱脚处于沙基上，采用钢筋混凝土和摩阻箱组合结构来抵抗拱的水平推力。第33页/共99页越溪桥主孔为净跨75m的预应力混凝土桁架拱，拱矢度为1/9；边孔为净孔40m的双曲拱，中墩为钢筋混凝土高桩承台，石砌箱形墩身。第34页/共99页嵩县桥全长494m，是9孔50m跨径的斜拉杆式预应力混凝土桁架拱桥，拱矢度1/7；上部结构首次采用两片桁架及横向搁置预应力混凝土空心板桥面的型式。第35页/共99页悉尼海港桥（SydneyHarbourBridge）是位于澳大利亚悉尼港的钢拱桥，建成于1932年。主桥为单跨503m的中承钢桁两铰拱公铁两用桥。该拱在下弦是铰支承，上下弦杆由竖杆和下斜杆连接，特别是该桥紧挨着别致的悉尼歌剧院，以其优美环境而闻名于世。现仍为该类结构中规模最大者。

第36页/共99页位于美国弗吉尼亚州跨越新河谷的一座桁架拱桥。跨径510m，桥面宽22m，在水面以上268m立柱的箱形截面具有强烈的锥度，桥梁纤细而精美，欧洲式的桥面结构，不但使风载减小，而且使结构的外观更漂亮。

第37页/共99页关渡桥长539m，为中承式5孔连续系杆拱桥，中间孔跨度为165m，两侧孔跨度为143m及44m。第38页/共99页流溪桥主跨为90m钢筋混凝土箱肋中承式拱，全长235.13m，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。第39页/共99页永定河七号桥全长217.98m，主跨为一孔150m中承装配式钢筋混凝土拱，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，桥面分15跨，两端各为7跨连续梁，中间一跨为简支梁。第40页/共99页埠东桥跨越沂蒙山区的沂河，净跨92m，矢度为1/10，主拱肋为工字形双肋，变截面悬链线，拱上建筑立柱纵向间距为4.63m，一排立柱两根。第41页/共99页永保桥跨越澜沧江，主孔为下承式80m肋拱桥，东岸2x24m连续梁，西岸1孔18m斜梁。该桥为柔性纵梁的下承式肋拱桥，主拱圈的推力分别传至两岸桥台。第42页/共99页兰河桥为一孔53m预应力混凝土系杆拱桥，拱肋轴线采用二次抛物线，拱矢度1/5。系杆与拱肋均为等宽的工字形断面，拱脚结合段变为矩形，系杆与拱肋的刚度比为2.05，属刚性系杆刚性拱。

第43页/共99页云阳桥跨越京杭大运河，主跨为70m无粘结预应力系杆拱，全长162.5m，系杆拱有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。第44页/共99页旺苍东河桥为净跨115m下承式钢管混凝土预应力系杆拱桥，矢度1/6，全长248m，是在中国最早使用弗氏预应力锚具体系。两片拱肋间用直径800mm横撑连接以保持其稳定性，垂直吊杆用高强钢丝组成，以吊挂钢筋混凝土横梁。第45页/共99页水门大桥跨越东江主要支流西枝江，是广东省新建的大型桥梁。该桥全长315m，其中40m及60m跨为无风撑预应力混凝土系杆拱。第46页/共99页三埠桥跨越潭江，主桥为3孔单拱肋预应力混凝土系杆拱，全桥长737.6m。单拱肋置于车行道中央分隔带上。第47页/共99页高明桥是一跨越西江的大型公路桥，主通航孔采用中承式钢管混凝土拱，引桥系钢筋混凝土肋拱。第48页/共99页80米，

1998

，

义乌宾王桥为一座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.第49页/共99页预应力混凝土桁式组合拱桥是中国首创的一种新桥型，它除保持桁式拱结构用料省、竖向刚度大等特点外，更具有桁梁的特性和可以采用悬臂法施工、施工阶段和运营阶段的受力趋于一致等优点。

第50页/共99页花鱼洞桥跨越红枫湖咽口，全长290m。150m主跨采用桁式组合拱结构，边跨采用连续刚构结构，矢跨比为1/8。第51页/共99页浑水河桥为3跨连续预应力混凝土桁拱结构。由于邻孔跨径比甚大，采用两组盆式橡胶支座承受正、负反力和伸缩变形。主跨123米第52页/共99页12-3主拱圈的构造1、板拱石板拱混凝土板拱钢筋混凝土板拱钢筋混凝土板拱的拱顶厚度采用跨径的1/60~1/70；拱脚厚度可按下式：拱顶厚度拱脚处拱轴线的倾角第53页/共99页

2、肋拱

--（矩形、工字型、箱型）矩形截面：肋高为跨径的1/40~1/60，肋宽为肋高的0.5~2.0倍；工字型及箱型：肋高为跨径的1/25~1/35，肋宽为肋高的0.4~0.5倍；腹板、翼板厚度按构造及抗剪最小尺寸要求0.25~~0.5m;肋拱间必须设横梁、横撑；第54页/共99页3、箱形拱

适合大跨径拱桥；特点：截面挖空率大，节省材料；形心轴靠中适应主拱正负弯距变化；主拱整体性好，抗扭刚度大，稳定性好；便于预制施工拼装；第55页/共99页箱形主拱圈的形式1、采用闭合箱肋组成的多室箱形截面；2、采用工字形肋组成的多室箱形截面3、采用U形肋组成多室箱形截面4、单室箱形截面第56页/共99页箱形拱构造尺寸

拱圈高度一般为跨径的1/50~1/70；可采用经验公式：拱圈宽度满足跨度的1/20；保证横向稳定；第57页/共99页4、双曲拱主拱圈特点：化整为零，再集零为整适用无支架吊装、起吊重量小情况第58页/共99页第59页/共99页第60页/共99页第61页/共99页12-4拱上建筑的构造上承式拱桥桥面系与主拱圈间的结构—传递荷载小跨径拱桥采用实腹式，恒载较重第62页/共99页大、中跨径拱桥（矢高较大）采用空腹式，桥面系与主拱间设腹孔和腹孔墩；第63页/共99页布置腹孔应结合主拱的类型、构造、施工方法等综合考虑1、腹孔分拱型腹孔及梁板式腹孔；2、腹孔一般等跨对称布置在主拱圈两侧，腹拱跨径选用2.5~5.5m,矢跨比1/2~1/6，不宜大于主拱圈跨径的1/8~1/15；第64页/共99页3、采用梁板式腹孔，减轻重量；4、无拱顶实腹段的做法；第65页/共99页5、腹孔墩可采用立墙式及立柱式；第66页/共99页6、避免腹孔墩柱节点产生裂缝，可将腹孔墩的上下端设铰、设置变形缝；第67页/共99页12-5其他常用类型拱桥的构造简介1、桁架拱桥2、组合桁架拱桥3、刚架拱桥4、系杆拱桥第68页/共99页1、桁架拱桥主要构造：桁架拱片—主要承重结构，由上、下弦杆、腹杆、拱顶实腹段组成；横向联结系—拉杆、横系梁、横隔板、剪刀撑桥面系第69页/共99页桥型特点：1）拱与桁架组合，共同受力，整体性好，发挥全截面材料的作用；2）桁架部分的构件主要承受轴力；3）拱的水平推力使跨中弯距减少，恒载下主要承受轴力，活载下承受弯距，为偏心受压构件；4）节点为刚性连接，易开裂，影响整体刚度及耐久性；5）整体自重轻，构件可预制，适合软土地基；第70页/共99页桁架拱片主要类型斜腹杆桁架拱竖腹杆桁架拱桁架肋桁架拱第71页/共99页构造特点节点构造保证足够的强度，防止开裂，影响耐久性及结构刚度；加强横向刚度，保证横向稳定，一般在跨径端部及L/4处设竖向、平面撑架；第72页/共99页构造尺寸1、矢跨比一般采用较小f/l=1/6~1/10;2、下弦杆轴线选择尽可能按恒载压力曲线确定，实腹段的拱轴线曲率较大对附加内力有利；3、下弦杆通常采用矩形截面高度:宽度：4、为充分利用下弦杆的受压特性，下弦杆刚度一般大于上弦杆，上弦杆截面宽度与下弦同，高度：5、跨中实腹段总高与跨径、矢跨比、荷载等级、砼标号等有关可取用：6、上弦杆节间长度不宜过大，一般取：第73页/共99页构造尺寸7、腹杆截面高度与杆件长度有关，宽度≤上、下弦杆；斜杆与上弦杆的夹角控制在30°~50°；8、拱顶实腹段长度取用：（0.3~0.5)l;9、保证各节点处轴线相交一点；第74页/共99页局部构造处理节点构造保证足够的强度，防止开裂，影响耐久性及结构刚度；加强横向刚度，保证横向稳定，一般在跨径端部及L/4处设竖向、平面撑架；第75页/共99页与墩台的联结下弦一般铰接上弦有悬臂式、过梁式、伸入式第76页/共99页桁架拱桥第77页/共99页第78页/共99页2、组合桁架拱桥跨中部分桁架拱桥支撑在两边悬臂桁架上的组合结构体系；第79页/共99页1）结构特点是桁架拱和桁架梁的继承与发展，受力特性介于拱桥和梁桥之间；在悬臂桁架梁端部的下弦杆上支承中间部分的桁架拱；悬臂桁架的长度一般为主孔跨径的0.2~0.25;悬臂梁与桁架拱间设断缝；横向设系梁与隔板；边跨通常采用连续刚构活桁架结构；易于无支架悬臂拼装；推力较大，适合于山谷较深，基岩埋深较浅的山区第80页/共99页第81页/共99页第82页/共99页2）构造特点合理的断缝位置设在第2~3节间；节间长度一般在跨径的1/8~1/12，近拱脚处可大些，向跨中方向节间长度逐渐减小；跨径小于160米，矢跨比取1/8；跨径﹥160米，矢跨比取1/6为益；主拱圈的截面高度一般为跨径的1/100~1/120；合理