拱桥的设计要点.ppt

江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设第十三章第十三章 拱桥的设计要点拱桥的设计要点【掌握】第一节 拱桥的总体设计【了解】第二节 拱轴线形的选择和拱上建筑的布置【了解】第三节 拱桥主要尺寸的拟定【掌握】第四节拱桥上部构造体积计算(略)江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设第一节 拱桥的总体设计 在通过必要的桥址方案比较确定桥位；再根据地质、通航等确定桥梁长度、跨径、孔数、桥面设计标高、主拱圈矢跨比。v一、确定桥梁的设计标高和矢跨比 拱桥的标高主要有四个：桥面标高、拱顶底面标高、起拱线标高、基础底面标高；如图13-1所示。江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设图13-1 拱桥的主要标高示意图江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设v二、不等跨连续拱桥的处理方法 连续拱桥最好选用等跨分孔的方案。但在受地形、地质、通航等条件的限制时，同时需要考虑与周围景物相协调，也可以采用不等跨布置。为减少因结构重力引起推力不平衡对桥墩和基础的偏心作用，可以采用以下措施：v（一）采用不同的矢跨比 利用跨径一定时矢跨比与推力大小成反比的关系，在相邻两孔中，大跨径用较陡的拱（矢跨比较大），小跨径用较坦的拱（矢跨比较小），使两相邻孔在永久荷载作用下的不平衡推力尽量减小。江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设v（二）采用不同的拱脚标高 由于采用了不同的矢跨比，致使两相邻孔的拱脚标高不在同一水平线上。因大跨径孔的矢跨比大，拱脚降低，减少了拱脚水平推力对基底的力臂，这样可以使大跨与小跨结构重力引起的水平推力对基底所产生的力矩接近平衡。如图13-2所示。v（三）调整拱上建筑的质量 在必须使相邻孔的拱脚放置在相同的标高上时，也可用调整拱上建筑的重力来减少相邻孔间的不平衡推力。大跨径可用轻质的拱上填料或空腹式拱上建筑，小跨径用重质的拱上填料或实腹式拱上建筑。江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设图13-2 不等跨分孔江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设第二节 拱轴线型选择和拱上建筑物的布置v一、拱轴线型 1、拱轴线型选择原则：尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。2、合理拱轴：拱轴线与各种荷载的压力线相吻合；拱圈截面上轴向力，无弯矩作用，应力均匀；3、拱轴线选择应满足：（1）、尽量减小拱圈截面弯矩，使截面在附加内力影响下各主要截面的应力相差不大，并不出现拉应力；（2）、对于无支架施工，不用临时性施工措施，能满足各施工阶段的要求；（3）、计算方法简便；（4）、线型美观，便于施工；江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设 4、压力线作为拱轴线：公路拱桥恒载所占比重大，一般采用恒载压力线作为拱轴线；特殊情况，活载较大时，如铁路拱桥，可用恒载加一半活载的压力线作为拱轴线。5、拱桥常用的拱轴线型-能表达为拱轴线方程 圆弧线 特点：拱轴各点曲率相同，线型简单；矢跨比较大时，与恒载压力线偏离较大，拱圈受力不均；适合于20m以下的小跨径拱桥；抛物线 均匀荷载下，二次抛物线是拱的合理拱轴线。适合于恒载分布比较接近均匀的拱桥，如矢跨比较小的大跨径空腹式拱桥、桁架拱、刚架拱等；也可采用高次抛物线。江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设 悬链线 悬链线是实腹拱桥的合理拱轴线-恒载集度（单位长度的恒重）由拱顶向拱脚连续分布、逐渐增大；空腹拱桥恒载压力线在腹孔墩处有转折点，用悬链线作拱轴线与恒载压力线有偏离，但对拱圈控制截面有利；悬链线作空腹拱的拱轴线可采用“五点重合法”即：在拱顶、跨径1/4及拱脚处使拱轴线与恒载压力线重合；悬链线、高次抛物线是目前大、中跨径拱桥采用最普遍的拱轴线型；江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设第三节 拱桥主要尺寸的拟定v一、拱圈截面变化规律 主拱圈：采用等截面及变截面型式；对于变截面：沿拱轴方向宽度不变，高度变化；或高度不变，宽度变化（如图13-3所示）。v二、截面尺寸拟定 拱圈宽度：拱圈的宽度，主要取决于桥面的宽度,即行车道宽度与人行道宽度之和。一般均大于跨径的1/20，若主拱圈的宽跨比小于1/20，应验算拱的横向稳定性。拱圈高度：估算主拱圈高度的经验公式或数据，可作为设计计算时拟定截面尺寸的参考。江西交通职业技术学院路桥工程系桥梁与隧道教研室精品课程建设图13-3 变截面拱圈两种截面形式