桥梁工程 第3篇 混凝土拱桥 第1章 概述part2.1.ppt

第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥第一章第一章 概述概述第二章第二章 拱桥的构造及设计拱桥的构造及设计第三章第三章 拱桥的计算拱桥的计算第四章第四章 拱桥的施工拱桥的施工第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥1第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型第一章第一章 概述概述第一章第一章 概述概述2第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点 拱桥是我国公路上使用较广泛的一种桥型。拱拱桥是我国公路上使用较广泛的一种桥型。拱式结构在竖向荷载作用下，两端将产生水平推力。式结构在竖向荷载作用下，两端将产生水平推力。正是这个水平推力，使拱内产生轴向压力，从而大正是这个水平推力，使拱内产生轴向压力，从而大大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的应力分布与受弯梁的应力相比，较为均匀。截面上的应力分布与受弯梁的应力相比，较为均匀。因此，可以充分利用主拱截面材料强度，使跨越能因此，可以充分利用主拱截面材料强度，使跨越能力增大。力增大。第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点3第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥1 1）跨越能力较大；）跨越能力较大；2 2）能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，）能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；可以节省大量的钢材和水泥；3 3）耐久性能好，维修、养护费用少；）耐久性能好，维修、养护费用少；4 4）外型美观；）外型美观；5 5）构造较简单。）构造较简单。第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点 拱桥的优点拱桥的优点4第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥拱桥的缺点拱桥的缺点u1 1）自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结）自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，当采用无铰拱时，对地基条件要求高；构的工程量，当采用无铰拱时，对地基条件要求高；u2 2）由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁）由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采用较复杂中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采用较复杂的措施，例如设置单向推力墩，也会增加造价；的措施，例如设置单向推力墩，也会增加造价；u3 3）与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用）与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立交及平原地区时，因桥面标高提高，使两岸接线于城市立交及平原地区时，因桥面标高提高，使两岸接线长度增长，或者使桥面纵坡增大，既增加了造价又对行车长度增长，或者使桥面纵坡增大，既增加了造价又对行车不利。不利。第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点5第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥简 支支 梁梁 桥Simple supported beam bridge拱拱 桥Arch bridge斜斜 拉拉 桥Cable-stayed bridge受受 弯弯 为 主主受受 压 为 主主受受 拉拉 压 弯弯 扭扭主梁抗弯能力主梁抗弯能力主拱抗主拱抗压能力能力压杆杆稳定定斜拉索：拉斜拉索：拉主塔：主塔：压主梁：主梁：弯，扭弯，扭各种桥型的受力特性各种桥型的受力特性第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点6第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥100 m20 m拱（两铰）拱（两铰）ArchArch曲曲 梁梁Curved BeamCurved Beam拱桥与曲梁的受力性能比较拱桥与曲梁的受力性能比较第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点7第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥拱（两铰）拱（两铰）ArchArch曲曲 梁梁Curved BeamCurved Beam第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点8第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥拱（两铰）拱（两铰）ArchArch曲曲 梁梁Curved BeamCurved Beam弯矩图弯矩图第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点9第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥变位图变位图拱（两铰）拱（两铰）ArchArch曲曲 梁梁Curved BeamCurved Beam第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点10第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥拱（无铰）拱（无铰）ArchArch拱（两铰）拱（两铰）ArchArch反反 力力 图图无铰拱与两铰拱的受力性能比较无铰拱与两铰拱的受力性能比较第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点11第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥变变 形形 图图拱（无铰）拱（无铰）ArchArch拱（两铰）拱（两铰）ArchArch第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点12第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥弯矩图弯矩图拱（无铰）拱（无铰）ArchArch拱（两铰）拱（两铰）ArchArch第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点13第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥Basic Beam BridgeBasic Beam Bridgeq受弯梁受弯梁:跨中正弯矩跨中正弯矩L无铰拱无铰拱:跨中正弯矩跨中正弯矩q qL LH HH HHingelessHingeless arch bridge arch bridge M Mj jM Mj jd d跨中轴力跨中轴力跨中轴力跨中轴力承承 压压 结结 构构拱内弯矩大大减小拱内弯矩大大减小有水平推力结构有水平推力结构第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点14第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥序号序号桥桥名名主跨主跨(m)(m)主拱圈型式主拱圈型式桥桥址址年份年份1 1朝天朝天门长门长江大江大桥桥552552钢钢桁架桁架中国中国建建设设中中2 2卢卢浦大浦大桥桥550550钢钢箱箱中国中国200320033 3新河峡新河峡桥桥（New New River GorgeRiver Gorge）518518钢钢桁架桁架美国美国197719774 4贝贝永永桥桥（BayonneBayonne）504504钢钢桁架桁架美国美国193119315 5悉尼港湾悉尼港湾桥桥（Sydney Sydney HarbourHarbour）503503钢钢桁架桁架澳大利澳大利亚亚193219326 6奇奇纳纳布河布河桥桥（ChenabChenab）461461钢钢桁架桁架印度印度建建设设中中7 7菜园菜园坝桥坝桥420420钢钢箱箱中国中国建建设设中中8 8弗里芝特弗里芝特桥桥（FremontFremont）383383钢钢箱箱美国美国197319739 9沼津河峡沼津河峡桥桥（NumataNumata River GorgeRiver Gorge）380380日本日本建建设设中中1010曼港曼港桥桥（Port MannPort Mann）366366钢钢箱箱加拿大加拿大19541954钢钢拱拱桥桥（前前十十名名）第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点15第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥序号序号桥桥 名名主跨主跨(m)(m)拱肋拱肋桥桥址址年份年份1 1巫山巫山长长江大江大桥桥460460钢钢管混凝土管混凝土中国重中国重庆庆200520052 2万万县长县长江大江大桥桥420420钢钢骨混凝土箱拱骨混凝土箱拱中国重中国重庆庆199719973 3克克尔尔克克1 1号号桥桥（KRKKRK1 1）390390混凝土箱型拱混凝土箱型拱南斯拉夫南斯拉夫198019804 4益阳茅草街大益阳茅草街大桥桥368368钢钢管混凝土管混凝土中国湖南中国湖南建建设设中中5 5广州丫髻沙珠江大广州丫髻沙珠江大桥桥360360钢钢管混凝土管混凝土中国广中国广东东200020006 6江界河大江界河大桥桥330330混凝土桁架拱混凝土桁架拱中国中国贵贵州州199519957 7Hoover Dam BypassHoover Dam Bypass323323混凝土拱混凝土拱美国美国建建设设中中8 8邕宁邕江大邕宁邕江大桥桥312312钢钢骨混凝土拱骨混凝土拱中国广西中国广西199619969 9格莱格莱兹维兹维尔尔桥桥（GladesvilleGladesville）305305混凝土拱混凝土拱澳大利澳大利亚亚196419641010艾米艾米赞赞德德桥桥（AmizadeAmizade）290290混凝土拱混凝土拱巴西巴西19641964混混凝凝土土拱拱桥桥（前前十十名名）第一章第一章 概述概述 第一节第一节 拱桥的主要特点拱桥的主要特点16第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型一、拱桥的主要组成一、拱桥的主要组成主拱圈主拱圈主要承重构件主要承重构件拱上建筑拱上建筑 上上部部结结构构下下部部结结构构桥墩桥墩桥台桥台基础基础拱拱桥桥的的组组成成第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型17第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥北京北京 卢沟桥卢沟桥下部结构下部结构桥墩，桥墩，桥台，桥台，基础基础上部结构上部结构主拱圈，拱上填料，主拱圈，拱上填料，桥面系桥面系拱上填料拱上填料主拱圈主拱圈主拱圈主拱圈桥面系桥面系桥面系桥面系拱上拱上填料填料桥墩桥墩桥墩桥墩桥墩桥墩（上承式（上承式 实腹拱桥）实腹拱桥）北北京京宛宛平平卢卢沟沟桥桥在在北北京京广广安安门门外外30里里，跨跨永永定定河河。桥桥始始建建于于金金大大定定二二十十八八年年（公公元元1188年年），完完工工于于金金明明昌昌三三年年（公公元元1192年年）。桥桥全全长长212.2m,共共11孔孔，净净跨跨不不等，自等，自11.4m至至13.45，桥宽，桥宽9.3m。墩宽自。墩宽自6.5m至至7.9m。拱券接近半圆形。拱券接近半圆形。第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型18第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离l0 -净跨径净跨径l -计算跨径计算跨径f0 -净矢高净矢高f -计算矢高计算矢高f/l -矢跨比矢跨比相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离。因为拱圈（或拱肋）各截面形心相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离。因为拱圈（或拱肋）各截面形心点的连线称为拱轴线，故也就是拱轴线两端点之间的水平距离点的连线称为拱轴线，故也就是拱轴线两端点之间的水平距离拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离 拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离 f/l,f0/l0拱圈（或拱肋）的净矢高与净跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比拱圈（或拱肋）的净矢高与净跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比 第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型19第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型20第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥几个主要技术名称几个主要技术名称净跨径（净跨径（）每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离。每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离。计算跨径（计算跨径（）相邻两拱脚截面形心点之间的水平相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离。因为拱圈（或拱肋）各截面形心点的连线称为距离。因为拱圈（或拱肋）各截面形心点的连线称为拱轴线，故也就是拱轴线两端点之间的水平距离。拱轴线，故也就是拱轴线两端点之间的水平距离。净矢高（净矢高（）拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离。离。计算矢高（计算矢高（）拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离。心之连线的垂直距离。矢跨比（矢跨比（或或 ）拱圈（或拱肋）的净矢高与净跨拱圈（或拱肋）的净矢高与净跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比，即径之比，或计算矢高与计算跨径之比，即 或或 。第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型21第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥建筑材建筑材料料圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥，钢钢拱桥，钢-混组合拱桥混组合拱桥主拱圈拱轴线主拱圈拱轴线形形圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥，折线拱，异圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥，折线拱，异形拱形拱桥面位置桥面位置上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥结构受力图结构受力图示示简单体系拱桥：三铰拱，两铰拱，无铰拱简单体系拱桥：三铰拱，两铰拱，无铰拱组合体系拱桥：无推力拱桥，有推力拱桥组合体系拱桥：无推力拱桥，有推力拱桥拱片桥拱片桥拱上建筑形式拱上建筑形式实腹式拱桥，空腹式拱桥实腹式拱桥，空腹式拱桥主拱圈截面形主拱圈截面形式式 板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥，钢管混凝土拱桥桥，钢管混凝土拱桥拱拱桥桥第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型22第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥成昆线一线天桥石拱桥成昆线一线天桥石拱桥 巫山龙门桥，中国第一座采用无平巫山龙门桥，中国第一座采用无平衡重转体法施工的拱桥衡重转体法施工的拱桥 钢筋混凝土钢筋混凝土 箱形拱箱形拱 圬工拱圬工拱 桥桥 钢拱桥：钢拱桥：全焊结构全焊结构武汉江汉五桥武汉江汉五桥钢管混凝土拱钢管混凝土拱第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型23第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥实腹式拱桥实腹式拱桥空腹式拱桥空腹式拱桥第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型24第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥湖南省：湖南省：黄虎港桥黄虎港桥等截面等截面 圆弧圆弧 空腹石拱桥空腹石拱桥 乌巢河桥乌巢河桥m=1.543悬链线悬链线空腹石拱桥空腹石拱桥 KRK-I KRK-I 桥桥 铁托桥铁托桥三次抛物线三次抛物线 钢筋混凝土箱形拱桥钢筋混凝土箱形拱桥 异形异形拱桥拱桥 折线折线拱桥拱桥 第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型25第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥上承式拱桥上承式拱桥中承式拱桥中承式拱桥下承式拱桥下承式拱桥第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型26第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥简单体系拱桥简单体系拱桥 和和 组合体系拱桥组合体系拱桥可做成上承式，中承式，下承式可做成上承式，中承式，下承式均为均为有推力拱有推力拱。拱式组合体系桥将拱式组合体系桥将梁和拱梁和拱两种基两种基本结构组合起来，本结构组合起来，共同承受桥面共同承受桥面荷载和水平推力荷载和水平推力，充分发挥梁受，充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合弯、拱受压的结构特性及其组合作用，达到节省材料的目的。作用，达到节省材料的目的。拱式组合体系桥一般可划分为拱式组合体系桥一般可划分为有有推力的和无推力推力的和无推力的两种类型。的两种类型。按照主拱的静力体系，简单体按照主拱的静力体系，简单体系拱桥又可以分成：系拱桥又可以分成：三铰拱，三铰拱，两铰拱，无铰拱两铰拱，无铰拱 1.1.按照结构受力图式分类按照结构受力图式分类第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型27第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥简简 单单 体体 系系 拱拱 桥桥三三铰铰拱拱：静定结构，在地基差的地区小桥可采用。但构造复杂，施工困难，整体刚度小，主拱圈一般不采用。两两铰铰拱拱：一次超静定结构。结构整体刚度较相应三铰拱大。由基础位移、温变、混凝土收缩徐变引起的附加内力比无铰拱的影响要小，可在地基条件较差时或坦拱中采用。（施工体系转换过程中使用施工体系转换过程中使用）无无铰铰拱拱：三次超静定结构。拱的内力分布较均匀，材料用量较三铰拱省；构造简单，施工方便，整体刚度大，实际中使用广泛。但超静定次数高，会产生附加内力，一般希望修建在地基良好处。跨径增大，附加内力影响变小，故钢筋混凝土无铰拱仍是大跨径桥梁的主要型式之一。第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型28第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥组组 合合 体体 系系 拱拱 桥桥拱式组合体系桥一般由拱式组合体系桥一般由拱肋拱肋、系杆系杆、吊杆吊杆（或立柱）、（或立柱）、行车道行车道梁（板）梁（板）及及桥面系桥面系等组成。等组成。拱拱 肋肋风风 撑撑系杆系杆吊杆吊杆行车道板，行车道板，桥面系桥面系第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型29第三篇第三篇 混凝土拱桥混凝土拱桥拱式组合体系桥将拱式组合体系桥将梁和拱梁和拱两种基本结构组合起来，共同承受桥面两种基本结构组合起来，共同承受桥面荷载和水平推力，充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合荷载和水平推力，充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合作用，达到节省材料的目的。拱式组合体系桥一般可划分为作用，达到节省材料的目的。拱式组合体系桥一般可划分为无推无推力力的和的和有推力有推力的两种类型。的两种类型。无粘结预应力系杆拱无粘结预应力系杆拱 无推力拱无推力拱系杆系杆强强梁梁弱弱拱拱 （倒蓝格尔拱倒蓝格尔拱）有推力拱有推力拱第一章第一章 概述概述 第二节第二节 拱桥的组成及主要类型拱桥的组成及主要类型30