拱桥的分类构造设计计算及施工

第三章拱桥上部结构-11拱桥的分类、构造、设计计算及施工§3.1概述§3.2拱桥的分类§3.3常见拱桥的构造特点

§3.4单跨悬链线无铰板拱的设计§3.5拱桥受力特点与主拱设计计算要点§3.6拱桥施工

第三章拱桥上部结构-12§3.1概述3.1.1拱桥的起源3.1.2拱桥的基本特点3.1.3拱桥的组成第三章拱桥上部结构-133.1.1拱桥的起源世界上对拱结构的起源众说不一自然界溶洞天然拱崩落的堆石拱砌墙开洞，逐渐由“假拱”演变而成中国：墓葬结构及仅存实物，拱由梁与侧柱演变为三、五、七等折边拱，演变为圆拱。第三章拱桥上部结构-14跨度由小变大，由二三米而到达净跨37.02m，并保持了千余年的世界记录。中国现存最早，并保存良好的是隋代赵州安济桥（赵州桥）。桥为敞肩圆弧石拱，拱圈并列28道，净跨37.02m，矢高7.23m，上狭下宽总宽9m。主拱圈等厚1.03m，主拱圈上有护拱石。安济桥（赵州桥）第三章拱桥上部结构-16中国石拱因南北河道性质及陆上运输工具不同，构造不同。北方大多为平桥（或平坡桥），实腹厚墩厚拱。南方水网地区则为驼峰式薄墩薄拱。第三章拱桥上部结构-17南方江浙一带水网地区，以舟行为主。潮汐河流，软土地基，即使石拱桥亦尽量减轻重量建造为薄墩薄拱。桥孔自单孔多到85孔（江苏吴江垂虹桥，已塌，尚存残孔8孔）。第三章拱桥上部结构-18薄拱的拱厚最小者仅及拱跨的1／66.7，而一般拱厚则为1／20左右。现存枫桥（清代建）也是薄拱。薄墩之薄，相邻两拱圈拱石相接，特别是三孔连拱薄墩桥，中孔大、边孔小，两岸以踏步上桥。桥成驼峰形，造型美观。第三章拱桥上部结构-19中国的木拱桥肇始自宋。宋代张．择端的《清明上河图》，在画面高峰处有北来都城汴京（现河南开封）跨汴水的一座木拱桥，名为虹桥。为了漕运，水中无桥墩，桥采用了“贯木’架桥，即大木穿插叠架为木拱。虹桥桥跨约18．5m，拱矢约4．2m，桥面总宽9．6m。桥毁于金元之际，几百年来一直认为是绝唱。虹桥第三章拱桥上部结构-1113.1.2拱桥的基本特点拱桥与梁桥的区别：外形不同、受力性能有差别。圬工拱桥的优点跨越能力大能就地取材第三章拱桥上部结构-112能耐久，养护、维修费用少外型美观构造较简单圬工拱桥的缺点自重大，水平推力大，对地基要求高有支架施工时，施工耗时第三章拱桥上部结构-113连拱拱桥设置构造复杂的单向推力墩，增加了造价上承式拱桥对标高要求高，城市少用拱桥发展石拱桥钢拱桥钢筋混凝土拱桥钢管混凝土拱桥3.1.3拱桥的组成石拱桥的主要组成与名称

第三章拱桥上部结构-115拱桥（ArchBridge）的组成桥跨结构（上部结构）

superstructure主拱圈mainarch拱上结构spandralstructure下部结构

substructure墩pier台abutment基础foundation第三章拱桥上部结构-116拱轴线：archaxis起拱线：archspringingimpost跨径：桥梁上部结构的重要技术指标标准跨径：一般指净跨径净跨径：clearspan矢高：重要的技术指标之一净矢高：clearriseofarch第三章拱桥上部结构-117计算跨径：computedspan计算矢高：calculateriseofarch矢跨比：矢高与跨径之比，设计时一般取净矢高f0与净跨径l0之比为矢跨比（或称净矢跨比）坦拱：f0/L0（矢跨比）<1/5陡拱：f0/L0

（矢跨比）≥1/5第三章拱桥上部结构-118拱的计算跨径与计算矢高

三铰三拱内三力计三算简三图第三三章三拱三桥上三部结三构-三120三铰三拱与三等跨三简支三梁内三力比三较三铰三拱的三反力三（内三力和三反力三上标三加o的为三简支三梁，三不加o的为三三铰三拱）第三三章三拱三桥上三部结三构-三121令三，三则内三力为三：第三三章三拱三桥上三部结三构-三122三铰三拱的三竖向三反力三与简三支梁三相同三，但三在竖三直荷三载作三用下三，三三铰拱三会产三生水三平反三力，三而简三支梁三中没三有水平三反力的存三在。三铰三拱在三竖直三荷载三作用三下的三水平三反力三引起三拱内三力中三出现三了轴三力，三同时三降低三了弯三矩与三剪力三。第三三章三拱三桥上三部结三构-三123§3三.2拱桥三的分三类3.三2.三1按主三拱圈三的建三筑材三料分三类圬工三拱桥钢筋三混凝三土拱三桥钢拱三桥钢管三混凝三土拱三桥第三三章三拱三桥上三部结三构-三1243.三2.三2按行三车道三位置三分类上承三式车道三（桥三面系三）在三拱肋三之上三的称三为上三承式上承三式主三要用三于峡三谷和三桥面三标高三较高三的桥三梁传统三的石三拱桥三因主三拱圈三为板三式结三构，三只能三采用三上承三式上承三、下三承及三中承三式拱三桥第三三章三拱三桥上三部结三构-三126上承三式拱三桥构三造较三为简三单上部三结构三由主三拱圈三、拱三上建三筑组三成拱上三建筑三：实三腹式三或空三腹式实腹三拱桥三：构三造简三单、三自重三大，三适用三于中三、小三跨度三；空腹三拱桥三：结三构合三理、三自重三较小三、利三于泄三洪，三是大三、中三跨拱三桥常三用的三形式第三三章三拱三桥上三部结三构-三127下承三式下承三式拱三桥的三桥跨三结构三由拱三肋、三悬吊三结构三和横三向联三结系三三部三分组三成。车辆三在两三片（三三片三）拱三肋之三间行三驶，三需要三用吊三杆将三桥面三系悬三挂在三拱肋三下。三桥面三系和三这些三传力三构件三称为悬吊三结构。第三三章三拱三桥上三部结三构-三128中承三式：行车三平面三位于三肋拱三矢高三的中三间部三位，三桥面三系一三部分三用吊三杆悬三挂在三拱肋三下，三一部三分用三立柱三支撑三在拱三肋上三。下承三式或三中承三式拱三桥一三般是三在桥三梁建三筑高三度受三到限三制时三考虑三，其三拱圈三只能三使用三肋拱三形式三。中、三下承三式主三要用三于地三势平三坦、三桥面三标高三受限三制或三基础三较差三的拱三桥之三中。第三三章三拱三桥上三部结三构-三1293.三2.三2按照三结构三体系三分类3.三2.三2.三1简单三体系三的拱三桥拱圈三的静三力图三式第三三章三拱三桥上三部结三构-三130三铰三拱：三静定三，无三附加三应力三，铰三构造三复杂三，桥三面在三铰处三需设三置伸三缩缝三，桥三面纵三坡在三伸缩三缝处三折角三，不三利行三车与三养护三。两铰三拱：三介于三二者三之间无铰三拱：三三次三超静三定，三刚度三大，三构造三简单三，三附加三应力三大。三广泛三用于三石拱三桥和三钢筋三混凝三土拱三桥之三中，三尤其三是基三础较三好、三跨径三较大三时三。3.三2.三2.三2拱梁三组合三桥（1）无三推力三的拱三梁组三合桥柔性三系杆三刚性三拱—系杆三拱刚性三系杆三柔性三拱—朗格三尔拱刚性三系杆三刚性三拱—洛泽三拱用斜三吊杆三来代三替竖三直吊三杆时称为三尼尔三森拱三。第三三章三拱三桥上三部结三构-三132（2）有三推力三的组三合体三系拱三桥刚性三梁柔三性拱三（倒三朗格三尔拱三）刚性三梁刚三性拱三（倒三洛泽三拱）第三三章三拱三桥上三部结三构-三1333.三2.三2.三3刚架三系杆三拱系杆三拱中三拱肋三与桥三墩固三结，三不设三支座采用三预应三力钢三绞线三作为三拉杆三来平三衡拱三的推三力，三拉杆三独立三于桥三面系三之外三，不三参与三桥面三系受三力，三而桥三面系三为局三部受三力构三件。这种三结构三由于三拱和三墩联三接处三为刚三结点三，属三刚架三结构三，又三带有三系杆三，故三称之三为刚架三系杆三拱第三三章三拱三桥上三部结三构-三134刚架三系杆三拱示三意图单跨三下承三式三多跨三下承三式三带三悬臂三中承三式3.三2.三3按照三主拱三的截三面形三式分三类第三三章三拱三桥上三部结三构-三136§3三.3常见三拱桥三的构三造特三点3.三3.三1石板三拱一、三总体三布置石拱三桥的三主拱三圈以三石料三建造三。跨径三小于20三m，拱三上建三筑常三做成三实腹三式跨径三大于20三m，拱三上建三筑一三般为三空腹三式实腹三式拱三桥构三造图空腹三式拱三桥构三造图第三三章三拱三桥上三部结三构-三140二、主拱三圈料石三拱(粗料三石)：三不三小于30号石三料、三不小三于7.三5号砂三浆三（三大中三桥）三不小三于5号砂三浆（三小桥三）块石三拱：片石三拱：7.三5号砂三浆（三中小三桥）石拱三圈：三等截三面圆三弧拱三，等三截面三或变三截面三悬链三线拱第三三章三拱三桥上三部结三构-三141粗料三石砌三筑拱三时，三拱石三需要三随拱三轴线三和截三面形三式不三同而三分别三进行编号，以三便于三拱石三的加三工。等截三面圆三弧线三拱圈，截三面相三等，三单心三圆弧三线，三拱石三规格三较少三，编三号较三简单变截三面拱三圈，由三于截三面发三生变三化，三使拱三石类三型较三多，三编号三较复三杂，三给施三工带三来很三大的三麻烦石板三拱的三主拱三圈以三等截三面为三主第三三章三拱三桥上三部结三构-三142等截三面圆三弧拱三的拱三石编三号第三三章三拱三桥上三部结三构-三143变截三面拱三圈的三拱石三编号第三三章三拱三桥上三部结三构-三144石拱三圈构三造上三的要三求：受压三面的三砌缝三应是三辐射三方向三，即三与拱三轴线三相垂三直。三一般三可做三成通三缝，三不必三错缝拱圈三厚度三不大三时，三可采三用单三层拱三石砌三筑，三拱厚三较大三时可三采用三多层三拱石三砌筑要求三垂直三于受三压面三的顺三桥向三砌缝三错开三，其三错缝三间距三不小三于0.三10三m第三三章三拱三桥上三部结三构-三145拱圈三横截三面内三，拱三石的三竖向三砌缝三应当三错开三，其三错开三宽度三至少0.三10三m，在三纵向三或横三向剪三力作三用下三，可三避免三剪力三单纯三由砌三缝内三的砂三浆承三担，三增大三砌体三的抗三剪强三度和三整体三性。砌缝三的缝三宽不三应大三于0.三02三m。第三三章三拱三桥上三部结三构-三146拱圈三与墩三台、三空腹三式拱三上建三筑的三腹孔三墩与三拱圈三相连三接处三，应三采用三特制三的五角三石，以三改善三连接三处的三受力三状况三。五角三石不三得带三有锐三角，三以免三施工三时易三破坏三和被三压碎三。为了三简化三施工三，也三常采三用现浇三混凝三土拱三座及腹孔三墩底三梁来代三替制三作复三杂的三五角三石。拱石三的砌三缝三五角三石及三混凝三土拱三座、三底梁第三三章三拱三桥上三部结三构-三148用块三石或三片石三砌筑三拱圈三时，三应选三择较三大的三平整三面与三拱轴三线相三垂直三，并三使石三块的三大头三向上三，小三头向三下。石块三间的三砌缝三必须三相互三交错三，较三大的三缝隙三应用三小石三块嵌三紧。砌缝三用砂三浆或三小石三子混三凝土三灌满三。第三三章三拱三桥上三部结三构-三149三、三拱上三建筑实腹三式拱三上建三筑：侧墙三、拱三腹填三料、三护拱三以及三变形三缝、三防水三层、三泄水三管和三桥面三等部三分跨径三较小三的石三板拱三，常三采用三实腹三式拱三上建三筑。构造三简单三、施三工方三便，三填料三的数三量较三多、三恒载三较重三。第三三章三拱三桥上三部结三构-三150空腹三式拱三上建三筑大、三中跨三桥的三拱桥三，特三别是三当矢三高较三大时,实腹三式拱三上建三筑的三填料三用最三多、三重量三大，三因而三以采三用空三腹式三拱上三建筑三为宜三。空腹三式拱三上建三筑除三具有三实腹三式拱三上建三筑相三同的三构造三外，三还具三有腹孔三和腹三孔墩三。第三三章三拱三桥上三部结三构-三151桥墩三（台三）上三腹拱三的布三置方三式第三三章三拱三桥上三部结三构-三152腹拱三墩构三造形三式第三三章三拱三桥上三部结三构-三153四、桥例成昆三线一三线尺三石板三拱桥三总体三布置三图第三三章三拱三桥上三部结三构-三1543.三3.三2钢筋三混凝三土肋三拱与三箱拱一、肋拱三的主三拱肋由两三条或三多条三分离三的平三行拱三肋，三以及三在拱三肋上三设置三的立三柱和三横梁三支承三的行三车道三部分三组成三。为了三保证三肋拱三桥的三横向三整体三稳定三性，三两肋三外缘三距离三不小三于L/三20，肋三宽／三横系三梁间三距不三小于1/三20（规三范要三求）三。第三三章三拱三桥上三部结三构-三155中小三跨径三：三矩形三｛高=（1/三40三~1三/6三0）L，三宽=0三.5三~2三.0高}大跨三径：三工字三形{高=（1/三25三~1三/3三5）L，宽=0三.4三~0三.5高，三腹板三厚0.三3~三0.三5米}比矩三形的三高分离三的拱三肋间三须设三置横三系梁肋拱三适合三大中三跨径三拱桥三。第三三章三拱三桥上三部结三构-三156肋拱三桥桥三型图第三三章三拱三桥上三部结三构-三157肋拱三桥的三拱肋三截面三形式第三三章三拱三桥上三部结三构-三158二、三箱拱三的主三拱圈箱拱三或箱三形拱三的主三拱圈三全宽三采用三一个三箱（三通常三为单三箱多三室）三，主三拱圈三为整三体薄三壁箱三形结三构。适用三于大三跨径三，挖三空率三可达50三~7三0%。自三重轻三。抗三弯抗三扭刚三度大三，横三向整三体性三好，三稳定三性好三。吊三装要三求高三，一三般在三跨径50三m以上三。第三三章三拱三桥上三部结三构-三159拱高三：H=三L/三10三0+（0.三6~三0.三7）米三，箱宽三：1.三3m三~1三.6三m壁厚三：0.三08三~0三.1三0m底厚三：0.三1~三0.三14三m横隔三板间三距<5三m，厚0.三06三~0三.0三8m（顶三板边三为0.三06三~0三.0三8m）安装三：开三口箱+现浇——重量三轻闭口三箱——抗扭三刚度三大第三三章三拱三桥上三部结三构-三160箱形三拱闭三合箱三的构三造箱拱三预制三施工三构造三示意三图三、钢筋三混凝三土肋三拱、三箱拱的拱上三建筑梁（三板）三拱上三建筑第三三章三拱三桥上三部结三构-三163腹孔三墩构三造型三式四、桥例铁路三丰沙三线永三定河三七号三桥总三体布三置第三三章三拱三桥上三部结三构-三165邕宁三邕江三大桥三总体三布置三图邕江三大桥三拱肋三截面三图第三三章三拱三桥上三部结三构-三167重庆三万县三长江三大桥三总体三布置三图第三三章三拱三桥上三部结三构-三168重庆三万县三长江三大桥三主拱三圈截三面构三造图第三三章三拱三桥上三部结三构-三1693.三3.三3钢筋三混凝一、双曲三拱主拱三圈：三拱肋三、拱三波、三拱板三、横三向联三系施工三时化三整为三零，三集零三为整三受力三。于19三64年在三江苏三无锡三诞生三，东三拱桥三，跨三径9m，为三三肋三二波三砖结三构。文革三期间三发展三迅速三，约三定44余座三，最三大跨三径15三0米第三三章三拱三桥上三部结三构-三170河南三前河三大桥三：1-三15三0m，f0三/L三0=三1/三10，7+三2×三0.三6m，汽-1三5，拖-6三0，拱三宽7.三8m，变三截面三悬链三线，三高2.三2~三2.三7，19三69年建三成。湖南三汀江三大桥三：主三桥长12三50米，三宽20米，三最大三跨径76米，三引桥28三2米，三规模三最大三。目前三已基三本不三修建三，但三加固三与加三宽问三题突三出。第三三章三拱三桥上三部结三构-三171特点三：拱肋三、拱三坡、三拱板三、横三向联三系组三成截面三合理三，省三材料施工三无支三架，三吊装三重量三轻人工三用量三大整体三性差第三三章三拱三桥上三部结三构-三172二、三桁架三拱桁架三拱又三称拱三形桁三架桥三，具三有水三平推三力的三桁架三结构三，下弦三杆为三拱形三，上三弦杆三一般三与桥三道结三构组三合成三一整三体而三共同三工作三。在三跨中三部分三，因三上、三下弦三杆很三靠近三而做三成实三腹段三。拱上三建筑三与主三拱圈三共同三受力三，成三片预三制。第三三章三拱三桥上三部结三构-三173特点三：兼具三桁架三和拱三的特三点，三结构三受力三合理三，材三料省三；总重三力，三推力三小，三对地三基要三求低三；整体三性好——比双三曲拱三；施工三方便三；吊装三困难三，节三点易三开裂第三三章三拱三桥上三部结三构-三174相当三于挖三空的三拱片三拱桁梁三桥有三拉杆三，无三法用三钢筋三砼（三特别三是上三、下三弦）三，用三拱式三则可三以。桁架三拱的三形式三：①三斜腹三杆三②三竖腹三式③三桁架三肋三④三圆拱三片桁架三拱桥三的主三要组三成桁架三拱的三主要三形式桁架三拱桥三的节三点构三造示三例第三三章三拱三桥上三部结三构-三178江界三河桁三架拱三桥第三三章三拱三桥上三部结三构-三179三、刚架三拱桥八十三年代三新开三发的三拱桥三桥型三，造三型更三简洁三，吊三装重三量轻三，跨三越能三力更三大，三跨径三从25三m起。江西三太白三桥：三已建三成的三最大三刚架三拱，三跨径13三0m。广东三清远三北江三大桥三：最三长的三刚架三拱，三全长10三58三m。（3×三45三+8三×7三0+三4×三45三m）第三三章三拱三桥上三部结三构-三180刚架三拱在三我省三也修三建了三许多三，主三要为三跨径60米以三下的三桥。其矢三跨比三一般三为1/三8和/1三0。特点三：兼三具刚三架与三拱的三优点三，吊三装能三力小三。桥面三：①三微三弯板三②三填三平层刚架三拱桥三的主三要组三成第三三章三拱三桥上三部结三构-三182江西三德兴三铜矿三第三三章三拱三桥上三部结三构-三1833.三3.三4拱梁三组合三钢桥拱梁三组合三体系三桥梁三：利三用行三车系三的纵三梁作三为拉三杆，三拱与三梁在三拱脚三处刚三结，三支承三于墩三台支三座之三上。一方三面使三拱梁三共同三承受三荷载三，从三整体三上节三约材三料，三另一三方面三对墩三台与三基础三的要三求降三低，三从外三部受三力上三类似三于简三支梁三。第三三章三拱三桥上三部结三构-三184拱梁三组合三体系三根据三拱肋三与系三梁相三对抗三弯刚三度的三大小三分为柔性三系杆三刚性三拱刚性三系杆三柔性三拱刚性三系杆三刚性三拱第三三章三拱三桥上三部结三构-三185铁路三成昆三线迎三水河三桥总三体布三置迎水三河桥三上部三结构三拼三装示三意图第三三章三拱三桥上三部结三构-三187九江三长江三大桥三总体三布置三图第三三章三拱三桥上三部结三构-三1883.三3.三5钢管三混凝三土刚三架系三杆拱一、三概述钢管三砼基三本原三理：借助三内填三砼增三强钢三管壁三的稳三定性三；借助三钢管三对核三心砼三的套三箍作三用提三高砼三强度三。钢管三砼拱三桥广三泛应三用的三原因三：拱为三压弯三构件三，钢三管砼三以受三压为三主；拱桥三施工三问题三。第三三章三拱三桥上三部结三构-三189结构三特点三：钢管三本身三就是三耐侧三压的三模板钢管三本身三就是三钢筋钢管三本身三又是三劲性三承重三骨架与钢三结构三相比三，省三钢材50三%，与三普通三钢筋三砼相三比，三面积三省一三半（三用钢三量相三同时三）第三三章三拱三桥上三部结三构-三190钢管三混凝三土拱三肋的三截面三形式第三三章三拱三桥上三部结三构-三191第三三章三拱三桥上三部结三构-三192二、下承三式刚三架系三杆拱主要三用在三建筑三高度三受限三制和三地基三条件三较差三的情三况下三。由于三系杆三的存三在，三基本三上平三衡了三拱桥三的恒三载产三生的三水平三推力三，降三低了三对下三部结三构和三基础三的要三求。第三三章三拱三桥上三部结三构-三193虽然三拱脚三与桥三墩为三固结三，但三由于三墩的三抗推三刚度三较小三，所三以拱三脚存三在着三转角三。根据三拱的三受力三特性三，拱三脚变三位对三拱受三力的三影响三以水三平位三移最三大，三转角三次之三，水三平位三移又三以相三对向三外不三利，三它主三要靠三拉杆三来约三束，所以三近似三分析三时，三可以三考虑按固三定拱三计算三,但应三计入拱的三水平三位移三产生三的内三力。第三三章三拱三桥上三部结三构-三194施工三方法三：先拱三后梁：架三设拱三时需三要临三时的三拉杆三，平三衡拱三自重三产生三的水三平推三力，三在梁三架设三后还三要将三此水三平推三力转三换到三系梁三上。先梁三后拱：梁三的架三设需三采用三悬臂三拼装三或少三支架三方法三。第三三章三拱三桥上三部结三构-