项目3--拱桥-《桥梁上部施工技术》教学课件.ppt

桥梁上部施工技术项目3 拱桥目 录3.13.23.3拱桥概述拱桥的构造拱桥的设计项目3 拱 桥学习目标了解拱桥的基本特点。掌握拱桥的组成和类型。掌握拱桥的主要受力构件主拱圈的构造。了解拱桥的拱上建筑的构造以及其他细部构造。掌握拱桥的总体布置原则、拱轴线的选择以及拱桥主要尺寸的拟定。3.1 拱桥概述3.1.1 拱桥的基本特点 拱桥的主要优点有：跨越能力较大，在全世界范围内，钢筋混凝土拱桥目前的最大跨径为460 m，石拱桥为146 m，钢拱桥达550 m；能充分做到就地取材，与钢桥和钢筋混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；耐久性好，而且养护、维修费用少；外形美观；构造较简单。3.1 拱桥概述3.1.2 拱桥的组成和类型1.拱桥的组成拱桥的主要组成部分1拱脚；2拱圈；3拱顶；4拱轴线；5拱腹；6栏杆；7路缘石；8变形缝；9拱上侧墙；10拱背；11防水层；12拱腔填料；13桥面防水层；14侧墙；15盲沟；16桥墩；17基础；18锥坡1）按结构静力图示分（2）无铰拱（1）三铰拱（3）两铰拱2.拱桥的类型3.1 拱桥概述2）按主拱圈横截面的形式分主拱圈横截面形式3.1 拱桥概述 用来砌筑拱圈的石料，要求是未经风化的，其标号不得小于30号。砌筑用的砂浆标号，对于大中跨径拱桥不得小于7.5号，小跨径拱桥不得小于5号。为了节省水泥，在有条件的地方，可以用小石子混凝土代替砂浆砌筑片石或块石拱圈。小石子粒径一般不宜大于2 cm。采用小石子混凝土砌筑片石，其砌体强度比用同标号的水泥砂浆的砌体强度高，而且一般可以节省水泥用量。3.2 拱桥的构造（1）拱石受压面的砌缝应是轴向方向，即与拱轴线相垂直。这种轴向砌缝一般可做成通缝，不必错缝。（2）当拱圈厚度不大时，可采用单层拱石砌筑，当拱厚较大时可采用多层拱石砌筑，对此要求垂直于受压面的顺桥向砌缝错开，其错缝间距不小于0.10 m。等截面圆弧拱的拱石编号3.2 拱桥的构造（3）在拱圈的横截面内，拱石的竖向砌缝应当错开，其错开宽度至少0.10 m，如图3-6所示的截面及截面。这样，在纵向或横向剪力作用下，可以避免剪力单纯由砌缝内的砂浆承担，从而可增大砌体的抗剪强度和整体性。（4）砌缝的缝宽不应大于0.02 m。（5）拱圈与墩台、空腹式拱上建筑的腹孔墩与拱圈相连接处，应采用特制的五角石，以改善连接处的受力状况。五角石不得带有锐角，以免施工时易破坏和被压碎。为简化施工，常采用现浇混凝土拱座及腹孔墩底梁来代替复杂的五角石。3.2 拱桥的构造2.肋拱桥 肋拱桥是由两条或多条分离的平行拱肋，以及在拱肋上设置的立柱和横梁支承的行车道板组成。肋拱桥示意图3.2 拱桥的构造肋拱拱肋截面形式钢管混凝土拱肋形式3.2 拱桥的构造主拱圈的截面形式（双曲拱）3.2 拱桥的构造 双曲拱桥的主拱圈各部分的作用如下。（1）拱肋是主拱圈的重要组成部分，它不仅参与拱圈共同承受全部恒载和活载，对主拱圈质量有重大影响，而且在施工过程中，又要起砌筑拱波和浇筑拱板的支架作用。因此，必须保证拱肋具有足够的强度和刚度。特别是采用无支架施工的双曲拱，还须保证拱肋具有足够的纵向和横向稳定性。（2）拱波不仅参与主拱圈共同承受荷载，而且在浇筑拱板混凝土时，它又起模板的作用。3.2 拱桥的构造（3）拱板在拱圈截面中占有最大比重，而且现浇混凝土拱板又将拱肋、拱波连成整体，实现“集零为整”。因此，拱板在加强拱圈整体性方面起着重要的作用。（4）横向联系常用的形式是横系梁和横隔板，通常布置在拱顶、腹孔墩下面、分段吊装的拱肋接头处等，间距一般为35 m。考虑到横向联系在拱顶附近作用更为明显，因此在拱顶部分（或在整个拱顶实腹区段）可适当加密。对于跨径较小的宽桥，拱顶部分的横向联系更应特别加强。3.2 拱桥的构造4.箱形拱桥 大跨径拱桥的主拱圈可以采用箱形截面。为了采用预制装配的施工方法，在横向将拱圈截面划分成多条箱肋，在纵向将箱肋分段，预制各箱肋段，待箱肋拼装成拱后，再现浇混凝土把各箱肋连成整体，形成箱形拱截面。箱形拱闭合箱的构造3.2 拱桥的构造3.2.2 拱上建筑的构造1.实腹式拱上建筑实腹式拱桥（尺寸单位：cm）3.2 拱桥的构造 拱式拱上建筑构造简单，外形美观，但重量较大，一般多用于圬工拱桥。腹孔对称布置，每半跨的腹孔总长不宜超过主拱跨径的1/41/3。其腹拱跨径一般可选用2.55.5 m，也不宜大于主拱圈的1/151/8，比值随主拱圈跨径的增大而减小。腹拱宜做成等跨的，以利于腹拱墩的受力和方便施工。拱式拱上建筑1）拱式拱上建筑3.2 拱桥的构造横墙式腹孔墩 排架式腹孔墩3.2 拱桥的构造腹拱与墩（台）的连接3.2 拱桥的构造3.2.2 拱桥的其他细部构造1.拱上填料、桥面及人行道3.3 拱桥的构造 拱上建筑中的填料，一方面能起到扩大车辆荷载分布面积的作用，另一方面还能够减小车辆荷载对拱圈的冲击作用，但同时也增加了拱桥的恒载重量。现行有关桥梁规范规定，当拱上填料厚度（包括桥面铺装层厚度）等于或大于500 mm时，设计计算中不计汽车荷载的冲击力。拱桥桥面、行车道、人行道及栏杆部分其构造与梁桥相似。2.伸缩缝与变形缝3.3 拱桥的构造 为了使结构的计算图示与实际受力情况相符合，避免拱上建筑不规则开裂，影响桥梁的安全使用，除在设计计算上应做充分的考虑外，还需在构造上采取必要的措施。因此，通过设置伸缩缝及变形缝来使拱上建筑与墩台分离，并使拱上建筑和主拱圈一起自由变形。3.防水 排水和防水的作用是将雨水及时排出，保证结构耐久性。拱桥桥面纵向排水、排除桥面雨水的构造与梁桥相同。透过桥面铺装渗入到拱腹内的雨水，应由防水层汇聚于预埋在拱腹内的泄水管排出。3.3 拱桥的构造防水层的铺设3.3 拱桥的构造 防水层在全桥范围内不宜断开，当通过伸缩缝或变形缝处时，应妥善处理，使其既能防水又可以适应变形，其构造如图所示。伸缩缝处的防水层3.3 拱桥的构造弧形铰铅垫铰4.拱铰3.3 拱桥的构造不完全铰3.3 拱桥的构造理想铰平铰3.3 拱桥的构造3.3.1 拱桥的总体布置确定桥梁的设计标高和矢跨比3.3 拱桥的设计实腹式拱桥（尺寸单位：cm）1）桥面标高 桥面标高一方面由两岸线路的纵断面设计来控制，另一方面还要保证桥下净空能满足泄洪或通航的要求。设计时需按有关规定，并与有关部门（如航运、防洪、水利等）商定。当桥面标高确定后，由桥面标高减去拱顶填料厚度（一般包括路面厚度在内为0.300.50 m），就可得到拱顶上缘（拱背）的标高。随之就可以根据跨径大小、荷载等级、主拱圈材料规格等条件估算出拱圈的厚度。由此可推求出拱顶底面标高。3.3 拱桥的设计2）起拱线标高 为了尽量减小桥墩（台）基础底面的弯矩、节省墩台的圬工数量，一般选择底拱脚设计方案。但在具体设计时，拱脚的位置常受到通航净空、排洪、流水等条件的限制。3.3 拱桥的设计3）基础底面标高 基础底面标高主要根据冲刷深度、地质情况及地基承载力确定。3.3 拱桥的设计4）矢跨比的确定 计算表明，恒载的水平推力与垂直反力之比值，随矢跨比的减小而增大。当矢跨比减小时，拱的推力增大；反之则推力减小。众所周知，推力大，相应地在拱圈内产生的轴向力也大，对拱圈自身的受力状况是有利的，但对墩台基础不利。同时，当拱圈受力后因其弹性压缩，或因温度变化、混凝土收缩，或因墩台位移等原因，都会在无铰拱的拱圈内产生附加的内力，而拱越坦（矢跨比越小），附加内力越大。当拱的矢跨比过大时，拱脚区段过陡，给拱圈的砌筑或混凝土浇筑带来困难。另外，拱桥的外形是否美观，与周围景物能否协调等也与矢跨比有很大关系。因此在设计时，矢跨比的大小应经过综合比较后进行选定。3.3 拱桥的设计 多孔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，或引桥很长，考虑与桥面纵坡协调一致时，或在桥梁的美观有特殊要求（如城市或风景区的桥梁）时，可以考虑采用不等跨的分孔，如一座跨越水库的拱桥，全长376 m，谷底至桥面最高处达80余米。根据地形、地质条件和技术经济比较等综合考虑后，以采用不等跨分孔为宜。2.不等跨连续拱桥的处理方法3.3 拱桥的设计3.3 拱桥的构造为不等跨分孔的拱桥示意图Eye-Catching Visual1）采用不同的矢跨比2）采用不同的拱脚标高3）调整拱上建筑的恒载重量3.3 拱桥的设计 一般来说，拱桥设计中所选择的拱轴线应满足以下四方面的要求。（1）要求尽量减小拱圈截面的弯矩，使主拱圈在计入弹性压缩、均匀温降、混凝土收缩等影响下，各主要截面的应力相差不大且最大限度减小截面拉应力，最好是不出现拉应力。（2）对于无支架施工的拱桥，应能满足各施工阶段的要求，并尽可能少用或不用临时性施工措施。（3）计算方法简便，易为生产人员掌握。（4）线形美观，便于施工。3.3.2 拱轴线的选择3.3 拱桥的设计2.悬链线1.圆弧线3.抛物线3.3 拱桥的设计3.3.3 拱桥主要尺寸的拟定1.主拱圈的宽度确定3.3 拱桥的设计拱圈宽度的确定及人行道的布置2.石拱桥主拱圈高度的拟定3.3 拱桥的设计