拱桥课件-课件

1第八章其它桥型本章主要内容第一节预应力混凝土连续梁及连续刚构桥第二节拱桥第三节斜拉桥第四节悬索桥23第八章其它桥型本节主要内容一、拱桥概述二、拱桥基本组成及分类三、拱桥设计简介四、其它类型的拱桥五、拱桥施工简介4一、概述

拱桥－以拱为承重结构的桥梁反力－在竖向荷载作用下，拱的两端支承处除有竖向反力外，还有水平推力受力性能－拱主要承受压力，而弯矩、剪力较小圬工拱桥－可以利用抗拉性能较差而抗压性能较好的圬工材料（石料、混凝土、砖等）来建造拱桥其他材料建造的拱桥－钢筋混凝土拱桥，钢管混凝土拱桥和钢拱桥关键技术－施工(拱架施工法，缆索吊装施工、无支架施工、转体施工以及劲性骨架施工等技术)一、拱桥概述5拱桥受力性能

一、拱桥概述拱桥梁桥VS拱桥与梁桥外形不同，拱桥在竖向荷载作用下在支承处除了竖向力外，还有水平力的产生，使得拱内的弯矩大大减小。拱肋中主要是受压的轴力。拱肋截面受压，可以充分发挥全截面材料的性能，从而能较大地高跨越能力。相对于梁式和索式结构，拱桥的变形较小，行车条件好。水平推力的存在使得拱桥对基础条件的要求较高。拱桥的特点6拱桥受力性能一、拱桥概述克服水平推力的措施返回7二、拱桥的基本组成及分类－1.组成拱桥－由桥跨结构（上部结构）和下部结构组成1—主拱圈；2—拱顶；3—拱脚；4—拱轴线；5—拱腹；6—拱背；7—栏杆；8—人行道块石；9—伸缩缝；10—侧墙；11—防水层；12—填料；13—桥面；14—桥台；15—基础；16—盲沟；17—锥坡；L0—净跨径；L—计算跨径；f0—净矢高；f—计算矢高；f

/L—矢跨比二、拱桥组成与分类1.拱桥的基本组成（1)实腹拱桥组成8二、拱桥的基本组成及分类－1.组成二、拱桥组成与分类（2)空腹拱桥组成下部结构（墩台基础）上部结构（拱肋）上部结构（拱上建筑－立柱）上部结构（拱上建筑－桥面板）9公路空腹拱桥二、拱桥组成与分类二、拱桥的基本组成及分类－1.组成（2)空腹拱桥组成10二、拱桥的基本组成及分类－2.分类二、拱桥组成与分类2.拱桥的分类(1)根据行车道位置划分下承式中承式上承式桥面与受力结构（拱）的位置关系上承拱－构造简单，行车视野开阔，广为采用。中承拱－需要布置吊杆和立柱，在桥梁建筑高度受到限制时采用，只能用肋拱。必须布置吊杆，形成悬吊结构，车辆在拱肋之间行驶。拱肋桥面立柱拱肋桥面吊杆桥面拱肋立柱吊杆112.分类(2)根据拱上建筑的形式划分空腹式拱桥实腹式拱桥上承式拱桥二、拱桥组成与分类122.分类二、拱桥组成与分类(3)根据拱圈材料的形式划分t圬工拱桥钢拱桥拱圈材料钢筋混凝土拱桥钢管混凝土拱桥跨越能力增加强度的差异重量的差异13二、拱桥组成与分类2.分类关于国内钢拱桥的最新进展2000年10月合龙的上海卢浦大桥，为钢箱作为拱肋的提篮拱桥，跨度550m，投资22亿，用钢近4万吨。14二、拱桥组成与分类上海卢浦大桥主跨550m2.分类15菜园坝大桥新光大桥主跨428m朝天门大桥主跨552m(目前世界第一大跨度拱桥）二、拱桥组成与分类2.分类16二、拱桥组成与分类2.分类谢赫胡迈德本拉希德桥梁方案BridgeProjectMainspan667mWidth64m，12lanes2015start，Dubai17属外部静定结构。无附加内力。适于地质条件不良情况。铰的构造复杂，施工困难，维护费用高；桥面不连续。历史上多为三铰钢拱桥。属外部一次超静定结构。结构整体刚度较三铰拱大。在墩台基础可能发生位移的情况下或坦拱中采用。附加内力较小。在钢拱桥中的使用业已相当普遍。也叫固端拱，属外部三次超静定结构。材料用量省。由于不设铰，结构的整体刚度大，构造简单，施工方便，维护费用少；且随着跨度的增大，由稳度、混凝土收缩和徐变产生的附加内力的影响会相对地减小。广泛用于石拱桥和钢筋混凝土拱桥。二、拱桥组成与分类(4)根据结构体系划分2.分类A.简单体系B.组合体系三铰拱两铰拱无铰拱18二、拱桥组成与分类2.分类拱顶的钢铰宁波灵桥192.分类组合体系－行车道梁与拱圈共同受力的拱桥刚性梁柔性拱

刚性梁刚性拱

柔性系杆刚性拱

刚性系杆柔性拱

刚性系杆刚性拱

二、拱桥组成与分类(4)根据结构体系划分A.简单体系B.组合体系无推力的组合体系（系杆拱）有推力的组合体系设置系杆用于平衡拱的水平推力，可在地质条件不好的地区采用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。202.分类二、拱桥组成与分类(5)根据截面类型划分A.板拱B.肋拱C.双曲拱D.箱形拱212.分类二、拱桥组成与分类222.分类按拱轴线形式－圆弧，抛物线，悬链线拱按主拱圈截面变化－等截面，变截面二、拱桥组成与分类(6)其它的划分方法返回23三、拱桥设计简介三、拱桥的设计简介－0.设计计算流程拱桥的设计计算流程24总体布置－确定桥梁长度、分跨、桥面标高、主拱矢跨比和墩台尺寸等通航水位满足通航泄洪要求三、拱桥设计简介三、拱桥的设计简介－1.总体布置1.拱桥的总体布置（1）高程系统的确定桥面高程－由线路设计与总体布置及设计综合研究决定

拱顶底面高程－满足拱顶最小填料厚度和主拱拱顶截面高度的要求

起拱线高程－根据拱顶底面标高和桥下净空要求（通航泄洪等）拟定

基础底面高程－根据地基情况决定25三、拱桥设计简介1.总体布置（2）矢跨比的确定矢跨比：矢高与跨度的比值。拱桥的最重要设计控制参数。满足泄洪和通航要求，还应从经济、结构受力、施工等方面综合分析比较确定。拱的水平推力同矢跨比成反比陡拱（f/L≥1/4）坦拱（f/L＜1/8）铁路：1/4～1/3公路石、混凝土板拱：1/8～1/4公路钢筋混凝土箱形拱：1/10～1/626三、拱桥设计简介1.总体布置（2）矢跨比的确定夸张的矢跨比设计27三、拱桥设计简介1.总体布置（2）矢跨比的确定夸张的矢跨比设计28三、拱桥设计简介1.总体布置（3）连拱体系中的分跨等跨分孔和不等跨分孔A.等跨分孔29三、拱桥设计简介1.总体布置B.不等跨分孔等跨分孔和不等跨分孔30不平衡水平推力的处理三、拱桥设计简介1.总体布置不等跨分孔中应注意主跨与边跨的比例，主跨与边跨的矢跨比选择。以减小中墩两边的拱脚推力不平衡的问题。边中跨拱脚设置在不同高度设置刚性桥墩（抗推力墩）31不平衡水平推力的处理三、拱桥设计简介1.总体布置不平衡推力处理时的另外一个考虑因素是荷载集度。32三、拱桥设计简介1.总体布置连拱的破坏过程339日中午12时50分许，一声轰隆声，江西省铅山县鹅湖镇傍罗大桥在数秒内倒塌，桥面裂成一块块水泥块砸向水中，溅起数米高的浪花，大桥瞬间只留下九座残破的桥墩。

据悉，事故没有造成人员伤亡，倒塌原因正在调查之中。据了解，大桥1988年通车，该桥长355.2米，宽8.5米，高7米，由于采用片石拱桥结构建成，整座桥没有用一根钢筋。设计承重量为15吨，使用寿命为25年。三、拱桥设计简介1.总体布置34三、拱桥设计简介1.总体布置飞燕式拱桥边跨设置半拱，在张拉通长的系杆平衡主拱的水平推力不平衡水平推力的处理35三、拱桥设计简介1.总体布置36三、拱桥设计简介1.总体布置（4）拱肋的横向布置A.单片拱肋垂直布置倾斜布置行车视野开阔，无笼罩感。面外稳定控制设计，要求拱肋的横向刚度大，桥面不宜过宽。37三、拱桥设计简介1.总体布置（4）拱肋的横向布置B.两片拱肋垂直布置倾斜布置无风撑连接有风撑连接风撑的设置可以有效提高拱的横向稳定性，但影响行车视觉。38三、拱桥设计简介1.总体布置（4）拱肋的横向布置B.两片拱肋垂直布置倾斜布置拱肋内倾，用风撑连接拱肋内倾，用风撑连接，拱顶合并为一段提蓝式拱桥39三、拱桥设计简介1.总体布置拱肋外倾，无风撑连接蝴蝶桥40三、拱桥设计简介1.总体布置（4）拱肋的横向布置C.多片拱肋41三、拱桥设计简介2.拱轴线的选择拱轴线选择－形状直接影响主拱截面内力的分布与大小，选择拱轴线的原则，也就是尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。2.拱轴线的选择圆弧线悬链线抛物线小跨拱桥实腹拱桥空腹拱桥理想拱轴线－仅承受压力，无弯矩和剪力作用。合理拱轴线－荷载压力线尽量接近理想拱轴线。“五点重合法”－采用悬链线时，设计拱轴线与恒载压力线在拱顶、1/4跨和拱脚5处重合。421996年，跨度312m，中承式拱三、拱桥设计简介广西邕宁邕江桥3.拱桥示例43德国费马恩（Femarnsund）桥Tiedarchbridgewiththespanof248.8m,withintercrossedties(Nielsensystem)Forhighway&railwayusesCompletedin1963三、拱桥设计简介3.拱桥示例44日本大三岛（OmishimaIsland）桥Half-throughtwo-hingedsteelarchbridgewithspanof297mVerysmallheightofarchribsCompletion1979三、拱桥设计简介3.拱桥示例45日本泉大津桥Singlearchringalongthebridge’slongitudinalaxisConstructedbyfloatingcraneCompletedin1976,span:175m三、拱桥设计简介3.拱桥示例46德国Albgrun桥上承式钢拱桥，1986年三、拱桥设计简介3.拱桥示例47桥例：西班牙LaBarouema桥为1992年世界博览会修建带斜吊杆的系杆拱桥，跨度168m三、拱桥设计简介3.拱桥示例48西班牙BachdeRoda-FelipeII桥中承式提篮拱跨线桥，跨度46m构思巧妙，造型新奇1985－87三、拱桥设计简介3.拱桥示例49英国世纪眼（MillenniumEye)桥三、拱桥设计简介3.拱桥示例人行及开启桥2000年建成50挪威达芬奇（DaVinci）桥达芬奇在1502年构思，原长352m，石拱桥，未被采纳人行木拱桥，长77m，三片弓状拱肋被视为功能与美学的完美结合，2001年10月在奥斯陆附近建成三、拱桥设计简介3.拱桥示例51西班牙BilBao桥三、拱桥设计简介3.拱桥示例52AlamedaBridge1995130mSpain三、拱桥设计简介3.拱桥示例53PonteJuscelino

Kubitschek（JK桥）巴西，20023-240m,钢箱拱Rise60m,deckwidth24mFalseworkconstruction三、拱桥设计简介3.拱桥示例54三、拱桥设计简介3.拱桥示例Sheikh

Zayed谢赫扎伊德大桥（阿联酋）55三、拱桥设计简介3.拱桥示例NatchezTraceParkwayBridge1994USA177.4+140.8m梁－拱搭配省略拱上立柱分段预制拼装56NavajoBridgeOverGrandCanyon,USA三、拱桥设计简介3.拱桥示例返回57在薄壁钢管内填充混凝土，形成两者共同工作的一种组合构件。基本力学特征是，管内混凝土受到钢管的约束，在承受轴向压力时发生的侧向膨胀受到限制而处于三向受压状态，从而具有比普通钢筋混凝土大得多的承载能力和变形能力。钢管既可看作是混凝土中的受力钢筋，又可起到劲性骨架作用。a)单肢；b)双肢哑铃形；c)三肢格构式；d)四肢双哑铃形四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－钢管混凝土拱桥1.钢管混凝土拱桥钢管混凝土拱肋断面形式58黑龙江依兰牡丹江桥主跨100m，两条分离式拱肋，截面为三角形钢管混凝土桁架

主跨115m，两条分离式拱肋，截面为哑铃形，下承式预应力系杆钢管混凝土拱四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－钢管混凝土拱桥四川旺苍东河大桥59广州丫髻沙大桥位于广州环城高速公路上中承式钢管混凝土系杆拱，主跨360m转体施工，2000年完工四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－钢管混凝土拱桥60日本松岛（Matsushima）大桥Span:126m,completion:1966Archring:twohollowsteeltubesof1.8mLateralbracesbetweentubes四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－钢管混凝土拱桥61四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－钢管混凝土拱桥法国Antrena钢管拱桥单肋下承式钢管混凝土拱桥，跨度56m获1995年度法国公共工程部银绶带奖62DamenAvenueArchBridgeinChicago四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－钢管混凝土拱桥63贵州水柏铁路北盘江大桥2001年11月7日，世界铁路第一高桥、最大跨度的上承式推力转体铁路拱桥——贵州水（城）柏（果）铁路北盘江大桥拱上梁架设完工。这标志着这座拱跨236米、高达280米的创世界奇迹的转体铁路钢管拱桥建造成功。桥跨布置：3×24m预应力混凝土梁＋236m提篮上承式钢管混凝土拱＋5×24m预应力混凝土梁。桥长468.20米，桥高280米。每侧拱桁管中心高为4.4米，宽为1.5米，由4根Φ1000×16mm的Q345d钢管及H腹杆、腹板以栓焊连接而成；上下游拱肋之间则以Φ800×14及Φ600×14钢管组成Ж字型构件，管管相贯焊接；拱肋拱顶中心距6.16米，拱趾中心距19.6米。拱肋钢管内灌注500#微膨胀混凝土。大桥施工方案：236米主跨钢管桁架拱采用工厂内分单元制造，铁路、公路运输，在大桥南北两岸陡峭峡谷的工地支架上进行栓焊连接成两个半拱，单铰水平转体合拢（南岸水平逆转180度，北岸水平逆转135度），钢管内混凝土以泵送顶升法施工；拱上结构用吊重60吨、跨度为480米的缆索吊机施工。

四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－钢管混凝土拱桥6465巫山长江大桥四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－钢管混凝土拱桥中承式钢管混凝土拱桥，主跨460m。目前世界第一大跨度的钢管混凝土拱桥。66一般，把承重结构为桁架式的拱桥统称为桁架拱桥。由于钢材的抗拉、压性能良好，这一型式在钢拱桥中早有应用。将钢拱桥的拱圈从肋形或箱形改为桁架，是为了增加结构刚度，加大跨度并节省材料。－ArchedTruss钢筋混凝土桁架拱桥则主要指把常规拱桥的传力构件（拱上建筑）与承重构件（主拱圈）联成整体桁架、共同承载的拱桥。－TrussedArch钢筋混凝土桁架拱桥的上部结构由桁架拱片、横向联结系和桥面三部分组成。四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－桁架拱桥2.桁架拱桥67贵州江界河桥1995年建成，在瓮安县，跨越乌江，跨度330m，在桁架拱桥的应用上有所创新，成为目前跨度最大的桁架式混凝土拱桥。四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－桁架拱桥68澳大利亚里普桥主跨183m的桁式板拱四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－桁架拱桥69桥例：澳大利亚悉尼港大桥四、其它类型的拱桥四、其它拱桥－桁架拱桥返回70有支架施工法－就地灌注或砌筑，建造拱桥的支架，又叫拱架。石拱桥（木支架），铁路桥（常备式拱形钢结构），费工费料，施工工序多，工期长实现大跨度钢筋混凝土拱桥的关键问题：不在设计，而在施工。施工所需解决的问题，是在如何承担尚未成拱的拱圈（肋）的材料自重。按支架施工的老办法难以解决问题。新办法则是两条：一是增加拉索（斜索、力筋），使拱圈能够悬拼；一是及早让部分材料成圈（成拱），使其具有承受随后增加的材料重量的能力。无支架施工法－悬臂施工，缆索吊装，转体施工劲性骨架施工几种方法的组合应用五、拱桥施工简介五、拱桥施工简介－1.施工方法分类1.施工方法分类71五、拱桥施工简介2.支架施工方法2.拱桥的有支架施工方法满布式拱架－立柱式满布式拱架－撑架式拱式拱架修二（拱）拆一（拱）722.支架施工方法五、拱桥施工简介支架施工方法

－满堂支架73安装钢拱桥所最常用的方法，1874年就开始采用1932年建成的澳大利亚悉尼港桥，1979年建成的南斯拉夫KrK桥，1995年建成的江界河桁架式拱桥，均采用悬臂施工（拼装）法。悉尼港桥施工示意五、拱桥施工简介3.悬臂施工方法－（1)悬臂拼装3.拱桥的悬臂式施工方法74五、拱桥施工简介KrK混凝土拱桥悬臂施工3.悬臂施工方法－（1)悬臂拼装75卢浦大桥悬臂施工五、拱桥施工简介3.悬臂施工方法－（1)悬臂拼装76五、拱桥施工简介KashirajimaBridge

TheMELANarchbridgebuildingmethod3.悬臂施工方法－（2)悬臂现浇拱圈施工的挂篮悬臂现浇方法77五、拱桥施工简介3.悬臂施工方法－（2)悬臂现浇攀枝花白沙沟大桥（主跨150m）78五、拱桥施工简介3.悬臂施工方法－（2)悬臂现浇攀枝花白沙沟大桥（主跨150m）79五、拱桥施工简介3.悬臂施工方法－（2)悬臂现浇用于拱桥悬臂浇筑施工的挂篮80将一拱分成若干段，用缆索吊机起吊，从两岸拱趾悬拼伸出，并用斜索扣住其悬出端，直至合龙。随后，填筑工地混凝土，完成整个拱圈五、拱桥施工简介4.缆索吊装法4.拱桥的缆索吊装法81对钢筋混凝土拱桥，用缆索吊装方法或悬臂法让几条较轻的拱圈合龙，再在合龙的拱圈上填筑其余的混凝土截面。（存在的问题）缆索吊装系统的塔架，也可作为悬臂施工的辅助设备重庆菜园坝大桥，缆索系统起吊能力420t，国内最大五、拱桥施工简介4.缆索吊装法82五、拱桥施工简介4.缆索吊