桥梁工程拱桥的设计与构造学习教案.pptx

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1、会计学1桥梁工程拱桥桥梁工程拱桥(gngqio)的设计与构造的设计与构造第一页，共86页。n n一、主拱圈一、主拱圈(n n qun)qun)第一章第一章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造根据根据(gnj)截面形式分为板拱、板肋拱、肋拱、箱形拱、双曲拱等。截面形式分为板拱、板肋拱、肋拱、箱形拱、双曲拱等。（一）板拱板拱是指主拱（圈）采用整体板拱是指主拱（圈）采用整体实心矩形截面的拱。按主拱所实心矩形截面的拱。按主拱所采用的材料不同，可分为石板采用的材料不同，可分为石板拱、混凝土板拱、钢筋混凝土拱、混凝土板拱、钢筋混凝土板拱等。板拱等。1、板拱主拱的截面宽度、厚度

2、和变化规律（1）板拱的宽度第1页/共86页第二页，共86页。n n拱圈宽度小于桥面宽度的拱圈，称为窄拱圈。拱圈宽度小于桥面宽度的拱圈，称为窄拱圈。n n拟定拱圈宽度时，要使桥面悬出长度拟定拱圈宽度时，要使桥面悬出长度(chngd)(chngd)适当；一适当；一般悬出般悬出1.02.5m1.02.5m。n n考虑采用窄拱圈时，为使拱圈横向稳定性满足要求，拱圈考虑采用窄拱圈时，为使拱圈横向稳定性满足要求，拱圈宽度不宜小于跨径的宽度不宜小于跨径的1/201/20。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造（2）拱圈(n qun)的厚度o等厚度的小跨径石板拱，初拟厚度时可按下列

3、经验公式：o对变厚度的小跨径石板拱桥，拱顶厚度可按下式估算：第2页/共86页第三页，共86页。n n钢筋混凝土拱：钢筋混凝土拱：n n 拱顶厚度拱顶厚度(hud)(hud)一般采用跨径的一般采用跨径的1/601/701/601/70。n n 拱脚厚度拱脚厚度(hud)(hud)估算估算 ，对，对于于 n n 中小跨径无铰拱，中小跨径无铰拱，可取为（可取为（1.21.51.21.5）。第一章第一章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造（3）拱圈(n qun)的截面变化规律截面变化规律等截面（常用）变截面（构造复杂）第3页/共86页第四页，共86页。第一章第一章 拱桥的

4、设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造拱截面(jimin)正应力其中其中NN自拱顶向拱脚逐渐增大；但自拱顶向拱脚逐渐增大；但MM变化复杂与结构体系和截变化复杂与结构体系和截面惯性矩面惯性矩I I有关有关(y(y ugun)ugun)，下图为结构体系和截面惯性矩对，下图为结构体系和截面惯性矩对弯矩的影响弯矩的影响第4页/共86页第五页，共86页。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造无铰拱通常无铰拱通常(tngchng)(tngchng)采用的一种惯性矩变化是从拱脚采用的一种惯性矩变化是从拱脚向拱脚逐渐增大，计算公式可采用向拱脚逐渐增大，计算公式可采用Ritt

5、erRitter公式：公式：式中：I拱圈任意截面的惯性矩；拱顶截面惯性矩；拱圈任意截面的拱轴水平(shupng)倾角；n 拱厚变化系数，可用拱脚处 =1求得；第5页/共86页第六页，共86页。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造1、石板(shbn)拱按照砌筑主拱圈的石料规格不同(b tn)，分为料石板拱、块石板拱、片石板拱以及乱石板拱等。石板拱对石板拱对石料质量、强度等级、形体尺寸、砂浆与砌筑工艺石料质量、强度等级、形体尺寸、砂浆与砌筑工艺有要求。有要求。拱圈砌筑构造要求（1）错缝（2）限制砌缝宽度（3）五角石设置第6页/共86页第七页，共86页。第一章第一章 拱

6、桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造拱石编号(bin ho)第7页/共86页第八页，共86页。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造第8页/共86页第九页，共86页。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造3、混凝土板拱混凝土板拱采用整体(zhngt)现浇和预制砌筑。整体(zhngt)浇注板拱混凝土等级不低于C25；预制块混凝土的强度等级不得低于C30，砌筑砌块所用砂浆不得低于M10。4、钢筋(gngjn)混凝土板拱第9页/共86页第十页，共86页。配筋纵向受力钢筋：最小配筋率0.2%0.4%，上下(shngxi)

7、翼缘通常布置。箍筋：应将上下(shngxi)主筋连接起来。分布(fnb)钢筋：应设在主筋内侧。第一章第一章 拱桥的设计与构造拱桥的设计与构造（二）板肋拱板肋拱是由板和肋组成整体拱圈截面的拱。图 板肋拱横截面第10页/共86页第十一页，共86页。第一章第一章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造（三）肋拱p肋拱是指用两条或多条平行窄拱桥肋拱是指用两条或多条平行窄拱桥即拱即拱肋作为主拱圈肋作为主拱圈(n qun)(n qun)的拱。的拱。p肋拱具有自重轻，恒载内力小的优点，可肋拱具有自重轻，恒载内力小的优点，可以充分发挥钢筋混凝土等材料的性能，大中以充分发挥钢筋混凝土等

8、材料的性能，大中型拱桥中得到广泛应用。型拱桥中得到广泛应用。1.肋拱截面形式(xngsh)的选择矩形截面工字截面箱型界面管状截面拱肋自重大小截面特性压、弯、扭施工方便性轮廓美观性钢管混凝土拱桥第11页/共86页第十二页，共86页。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造2.肋拱的轮廓(lnku)尺寸钢筋混凝土拱肋矩形(jxng)截面工字性截面箱型截面肋高肋宽h=(1/401/60)Lb=(0.5-2.0)hh=(1/251/35)Lb=(0.4-0.5)h参考工字形断面参考箱拱截面设计，考虑箱拱数量少的因数后计算确定第12页/共86页第十三页，共86页。第一章第一章

9、拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造（三）箱拱箱拱：主拱圈由多箱室构成的拱，箱形拱通常采用预制拼装(pn zhun)施工。钢筋混凝土箱形拱主要(zhyo)特点截面挖空率大中性轴居中抗弯和抗扭刚度大，整体性好制作要求高，吊装设备多第13页/共86页第十四页，共86页。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造钢筋混凝土箱板拱拱圈(n qun)截面尺寸拟定拱圈(n qun)高度拱圈宽度箱肋宽度顶底板和腹板h:拱圈高度（m):拱圈净跨径（m):常数，0.70.9m一般取桥宽的1.00.6倍一般不小于跨径的1/20与吊装能力有关，一般 1.21.7m

10、顶底板厚度一般为15cm22cm两外腹板一般为12cm15cm内外腹板一般为4cm5cm为保证安全，应进行压溃及局部应力验算第14页/共86页第十五页，共86页。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造箱拱内横隔板设置(shzh)考虑箱拱横格板作用(zuyng)设置位置设置厚度提高抗扭能力，保证箱壁的局部稳定性；帮助集中力在箱内的扩散。箱肋段端部、吊点、拱上立柱处其余部为每隔3m-5m设一道68cm第15页/共86页第十六页，共86页。第一章第一章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造箱拱间的横向(hn xin)连接细节横向接头的作用(zu

11、yng)：保障各预制箱形拱肋形成拱圈的整体受力能力。第16页/共86页第十七页，共86页。n n二、拱铰第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造（1）当拱桥主拱圈按两铰拱或三铰拱设计主拱圈；（2）按构造要求需要(xyo)采用两铰拱或三铰拱的腹拱圈；（3）需设置铰的矮小腹孔墩，即将铰设置在墩上端与顶梁和下端与底梁的连接处；（4）在施工过程中，为消除或减小主拱圈的部分附加内力，以及对主拱圈内力作适当调整时，需要(xyo)在拱脚处设置临时铰。第17页/共86页第十八页，共86页。拱拱 桥桥 中中 铰铰 的的 设设 置置 两铰拱两铰拱 三铰拱三铰拱 构造构造(guzo)(gu

12、zo)要求：两铰或三铰腹拱要求：两铰或三铰腹拱 矮矮 小小 腹腹 孔孔 墩墩 设设 铰铰 临时铰临时铰临时铰临时铰无铰拱无铰拱腹拱第一章第一章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造第18页/共86页第十九页，共86页。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造不完全不完全(wnqun)(wnqun)拱铰拱铰拱铰的主要(zhyo)类型有：弧形铰、铅垫铰和平铰等。弧形铰平铰第19页/共86页第二十页，共86页。第一章第一章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造n n三、拱上建筑三、拱上建筑(jinzh)(jinzh)的

13、构造的构造拱上建筑(jinzh)普通上承式拱桥：桥面系和传承构件或填充物统称拱上建筑整体式上承式拱桥：桥面系拱上建筑的作用：(1)拱桥的重要组成部分，（2）约束主拱圈由温度变化和混凝土收缩等引起的变形。拱上建筑的形式一般分为实腹式和空腹式两大类第20页/共86页第二十一页，共86页。n n（一）实腹式拱上建筑（一）实腹式拱上建筑(jinzh)(jinzh)第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造实腹式拱桥(gngqio)实腹式拱桥建筑由填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管以及桥面系组成。结构特点：构造简单、施工方便，调料数量较多，恒载较多。受力特点：拱上建筑与拱圈

14、共同受力。第21页/共86页第二十二页，共86页。n n（二）空腹（二）空腹(kngf)(kngf)式拱上建筑式拱上建筑第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造空腹式拱桥(gngqio)建筑由多腹孔结构和桥面系组成。分拱式和梁式。空腹式（拱式空腹）拱上建筑第22页/共86页第二十三页，共86页。第一章第一章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造空腹(kngf)式（梁式空腹(kngf)）拱上建筑第23页/共86页第二十四页，共86页。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造1.拱式拱上建筑(jinzh)(1)结构特点

15、：构造特点，外形美观，质量大。(2)受力特点：拱上建筑与拱圈共同受力。(3)布置：对称(duchn)布置在拱上建筑高度所容许的自拱脚向拱顶一定范围内。拱式拱上建筑第24页/共86页第二十五页，共86页。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造（4）腹孔和腹孔墩 腹孔对称布置在主拱圈建筑高度所容许的自拱脚，一般每半跨不宜(by)超过主跨径1/4-1/3。腹孔跨数或跨径随径随桥跨大小而不同，对中小跨径的拱桥，一般为3-6孔。腹孔墩由底梁、墩身和墩帽组成；分横墙式和排架式。横墙式腹孔墩排架式(ji sh)腹孔墩第25页/共86页第二十六页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计

16、拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造（a)将腹拱的拱铰直接(zhji)支承在墩(台）上（b)跨过墩顶，使桥墩两侧(lin c)的腹孔相连（5）腹拱圈：石砌、预制混凝土或现浇混凝土圆形弧拱。（6）腹拱与墩台的连接有两种做法：第26页/共86页第二十七页，共86页。第一章第一章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造2.梁式拱上建筑(jinzh)特点：使桥梁造型更加轻巧美观，减轻拱上重力和地基承压特点：使桥梁造型更加轻巧美观，减轻拱上重力和地基承压力，以便力，以便(ybin)获得更好的技术经济效果。获得更好的技术经济效果。（1)简支腹拱特点：特点：结构体系简单，基本

17、上不存在主拱与拱上建筑（结构）的联结构体系简单，基本上不存在主拱与拱上建筑（结构）的联合作用，受力明确。合作用，受力明确。第27页/共86页第二十八页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造（2)连续(linx)腹拱（横浦桥道板梁）特点：桥道板横置，拱上建筑与主特点：桥道板横置，拱上建筑与主拱共同作用明显，建筑高度小；拱共同作用明显，建筑高度小；但结构整体性及刚度较低，容易但结构整体性及刚度较低，容易形成形成(xngchng)单板受力，长期单板受力，长期动荷载作用下容易开裂且振感强动荷载作用下容易开裂且振感强烈。烈。连续腹拱布置（3)框架腹拱（横浦桥道板梁

18、）特点：特点：腹拱与主拱的联合作用特别腹拱与主拱的联合作用特别明显，受力不够明确。明显，受力不够明确。框架腹拱布置第28页/共86页第二十九页，共86页。n n（三）拱上立柱与主拱圈（三）拱上立柱与主拱圈(n n qun)qun)、盖梁的连接、盖梁的连接第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造立柱(l zh)现浇接头第29页/共86页第三十页，共86页。n n（四）拱顶填料（四）拱顶填料（四）拱顶填料（四）拱顶填料(tinlio)(tinlio)、桥面铺装及人行道、桥面铺装及人行道、桥面铺装及人行道、桥面铺装及人行道第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(sh

19、j)(shj)与构造与构造一般情况下，主拱圈及腹拱圈的拱一般情况下，主拱圈及腹拱圈的拱顶填料厚度顶填料厚度(hud)（包括桥面厚度（包括桥面厚度(hud)）不宜小于）不宜小于30cm。当填料厚度（包括路面厚度）当填料厚度（包括路面厚度）等于或大于等于或大于50cm。设计计算中。设计计算中不计汽车冲击荷载。不计汽车冲击荷载。拱圈桥面铺装应根据桥梁所在的公路等级、使用要求、交拱圈桥面铺装应根据桥梁所在的公路等级、使用要求、交通量大小以及桥型等条件综合考虑确定。通量大小以及桥型等条件综合考虑确定。第30页/共86页第三十一页，共86页。n n（五）伸缩缝与变形缝（五）伸缩缝与变形缝（五）伸缩缝与变形

20、缝（五）伸缩缝与变形缝第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造通常变形较大通常变形较大(jio d)的位的位置设置伸缩缝，而相对变形较置设置伸缩缝，而相对变形较小处设置变形缝。小处设置变形缝。对小跨径实腹式拱桥，伸缩缝设对小跨径实腹式拱桥，伸缩缝设在两脚脚的上方，并在桥宽方向在两脚脚的上方，并在桥宽方向贯通全宽和侧墙全高及至贯通全宽和侧墙全高及至(jzh)行人道。行人道。小跨径实腹式拱桥伸缩缝小跨径实腹式拱桥伸缩缝第31页/共86页第三十二页，共86页。拱式腹孔的伸缩缝和变形缝拱式腹孔的伸缩缝和变形缝对拱式空腹拱桥，通常紧靠墩台的第一个腹拱做成三铰拱，并对拱式空腹拱桥

21、，通常紧靠墩台的第一个腹拱做成三铰拱，并在紧靠墩台的铰拱上方在紧靠墩台的铰拱上方(shn fn)设置伸缩缝，并贯同全桥，设置伸缩缝，并贯同全桥，而其余两拱铰上方而其余两拱铰上方(shn fn)设置变形缝。设置变形缝。对大跨径实腹式拱桥，还应将对大跨径实腹式拱桥，还应将靠拱顶的腹拱做成两铰或三铰靠拱顶的腹拱做成两铰或三铰拱，并在拱上设变形缝，以使拱，并在拱上设变形缝，以使拱上建筑更好的适应拱上建筑更好的适应(shyng)主拱和变形。主拱和变形。第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造第32页/共86页第三十三页，共86页。梁式空腹式拱桥梁式空腹式拱桥(gng

22、qio)伸缩缝设置伸缩缝设置对梁式腹孔，通常是在桥台和墩顶立柱处设置标准对梁式腹孔，通常是在桥台和墩顶立柱处设置标准(biozhn)伸缩缝，而在其余立柱处采用桥面连接。伸缩缝，而在其余立柱处采用桥面连接。第一章第一章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造第33页/共86页第三十四页，共86页。n n（四）排水和防水（四）排水和防水（四）排水和防水（四）排水和防水(fn(fn shu shu)第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造图图 拱桥桥面拱桥桥面(qio min)排水装置排水装置第34页/共86页第三十五页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计拱桥

23、的设计(shj)(shj)与构造与构造图图 防水层与腹拱泄水管的设置防水层与腹拱泄水管的设置(shzh)第35页/共86页第三十六页，共86页。第二节 整体型上承式钢筋(gngjn)混凝土拱桥设计与构造第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造桁架(hngji)拱桥整体型上承式拱普通桁拱桥桁式组合拱刚架拱桥整体式上承式拱桥：由拱片（指由拱圈与拱上传载构件组成的整体结构）与桥面系组成的整体，分不出主拱圈和拱上结构，主拱片是主要承重结构。第36页/共86页第三十七页，共86页。一、桁架一、桁架(hngji)拱拱桥桥（一）普通(ptng)桁拱桥普通(ptng)桁架拱：普通(p

24、tng)桁架拱桥由桁架片、横向联结系和桥面联组成（如下图）。第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造桁架拱桥上部构造示意图第37页/共86页第三十八页，共86页。第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造受力特征：（1）桁架拱在荷载作用下具有水平推力，使跨间弯矩减小，跨中实腹段以压为主，具有拱的受力特征。（2）拱与拱上结构共同(gngtng)受力，各杆件主要承受轴力，具有桁架受力特征。优点：（1）桁架拱桥可采用钢筋混凝土和预应力混凝土材料建造，且结构刚度大、质量轻、节省材料，受力合理，结构轻巧。（2）通常采用两铰体系，基

25、础位移、温度变化等产生的附加内力相对无铰拱要小、适合于软弱地基。（3）主要(zhyo)采用预制装配，工序少，工期短，桥梁重量轻。第38页/共86页第三十九页，共86页。缺点：杆件纤细、模板复杂、浇注和吊装要求高。若为钢筋混凝土桁架，其受弯部位(bwi)和刚结点常有开裂。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造1、普通桁架拱立面布置：根据构造(guzo)不同，桁架拱可以分为斜（腹）杆式、竖（腹）杆式、桁肋式三种。（1 1）斜（腹）斜（腹）杆式杆式三角三角形式形式带带竖杆竖杆的的三角形式三角形式斜压杆式斜压杆式斜拉杆式斜拉杆式第39页/共86页第四十页，共86页。第二章第

26、二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造（2 2）竖（腹）杆式）竖（腹）杆式（3 3）桁肋式）桁肋式第40页/共86页第四十一页，共86页。第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造1、普通桁架(hngji)拱主要构造及尺寸拟定（1 1）矢跨比：其净矢跨比一般）矢跨比：其净矢跨比一般(ybn)(ybn)在在1/61/101/61/10之间选用。之间选用。（2 2）合理拱轴线）合理拱轴线：下弦杆的合力拱轴线应是在恒载作用下：下弦杆的合力拱轴线应是在恒载作用下使下伸斜杆的拉应力为零或在容许范围内的轴线。使下伸斜杆的拉应力为零或在容许

27、范围内的轴线。（3 3）桁架拱片的节间长度）桁架拱片的节间长度：节间长度一般不宜大于计算：节间长度一般不宜大于计算跨径的跨径的1/81/12，且不超过，且不超过5m5m。（4 4）桁架拱片的片数及间距）桁架拱片的片数及间距：2050m的桁架拱桥，拱片的桁架拱桥，拱片间距以间距以23.5m为宜。采用微弯板桥面时，双车道可采用为宜。采用微弯板桥面时，双车道可采用34片，采用空心板桥面时，则可采用片，采用空心板桥面时，则可采用23片。片。（5 5）实腹段长度）实腹段长度：实腹段长度实腹段长度l1在计算跨径的在计算跨径的0.30.5倍之倍之间选用。间选用。第41页/共86页第四十二页，共86页。第二章

28、第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造（6 6）下弦杆截面面积，初拟时采用下列）下弦杆截面面积，初拟时采用下列(xili)(xili)经验公式估经验公式估算：算：（7 7）实腹段中央截面高度，初拟时可取）实腹段中央截面高度，初拟时可取(kq)(kq)净跨径的净跨径的1/401/501/401/50，也可采用下列经验公式估算：也可采用下列经验公式估算：（8 8）上弦杆与桥面板组合后的高度上弦杆与桥面板组合后的高度h h1 1由上弦杆最大节间长由上弦杆最大节间长决定，一般为最大节间长度的决定，一般为最大节间长度的1/61/8。第42页/共86页第四十三页，共86页。第二章第二

29、章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造（9）桁拱片宽度）桁拱片宽度(kund)b在在2550cm之间，跨径较小，拱片较多时之间，跨径较小，拱片较多时可取较小值。可取较小值。（10）斜杆和竖杆等腹杆常用矩形截面，宽度为）斜杆和竖杆等腹杆常用矩形截面，宽度为b3和和b4,一般小于或等于一般小于或等于(dngy)拱片的宽度；高度分别为拱片的宽度；高度分别为h3和和h4,一般为下弦杆高度的一般为下弦杆高度的1/1.51/2，通常取，通常取2040cm。（11）桁架拱片中的节点构造）桁架拱片中的节点构造在整个构造占重要位置，其形在整个构造占重要位置，其形式与腹杆有关。需特别

30、注意的是：式与腹杆有关。需特别注意的是：(a)各杆件应在节点处交于一点，以免产生附加弯矩。(b)相邻杆件外缘交角应以圆弧或者直线过度，过渡段不得出现锐角与直角，避免应力集中。(c)设置节点块包络筋，其伸入弦杆的锚固长度应满足要求，节点块范围箍筋加密（间距不大于10cm）。(d)腹杆主筋应伸过杆件轴线交点一定长度，对拉杆应30d，并带弯钩，对压杆应20d。(e)采用预制装配时，现浇节点块应将预制杆端面包入不小于4cm。第43页/共86页第四十四页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造（12）桁架）桁架(hngji)拱片与墩台的连接形式拱片与墩台的连接形式悬

31、臂悬臂(xunb)(xunb)方式方式过梁式过梁式伸入式伸入式受力明确受力明确下下弦弦杆杆与与墩墩（台台）的的连连接接一一般般是是在在墩墩（台台）帽帽上上预预留留深深10cm10cm左左右右（或或与与肋肋高高相相同同）的的槽槽孔孔，将将下下弦弦杆杆插插入入并并封封以以砂砂浆浆。在在跨跨径径较较大大时时，由由于于墩墩（台台）位位移移等等原原因因，往往往往造造成成支支承承面面局局部部承承压压，引引起起反反力力偏偏心心和和结结构构内内力变化，故宜采用力变化，故宜采用较完善的铰接较完善的铰接。第44页/共86页第四十五页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造（1

32、313）桁架）桁架(hngji)(hngji)拱横向联系的拱横向联系的作用是把各桁拱片联成整体，使之作用是把各桁拱片联成整体，使之共同受力。根据设置部位不同分为共同受力。根据设置部位不同分为横系梁、横拉杆和剪力撑几种形式。横系梁、横拉杆和剪力撑几种形式。（1414）桥面板既承受局部荷载，）桥面板既承受局部荷载，又与桁架拱片形成整体，共同受又与桁架拱片形成整体，共同受力。常采用的是预制力。常采用的是预制(y zh)(y zh)微微弯板加混凝土填平式形式；为加弯板加混凝土填平式形式；为加强结构强度和整体性，避免板顶强结构强度和整体性，避免板顶纵向裂缝，可采用上平下拱少筋纵向裂缝，可采用上平下拱少筋

33、板。板。第45页/共86页第四十六页，共86页。（二）桁式组合(zh)拱桥第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造桁式组合拱桥：跨中部分桁架拱桥支撑(zh chng)在两边悬臂桁架上的组合结构体系。桁式组合拱中跨与边跨之比一般为0.20.4；主跨上弦杆断点位置离拱脚的距离一般为跨径l的0.20.25。第46页/共86页第四十七页，共86页。第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造将全桥明显地分成将全桥明显地分成(fn chn)(fn chn)两个受力区段，即断缝至两个受力区段，即断缝至拱顶区段是拱式受力体系，上弦及实腹

34、段均受压；断缝至桥拱顶区段是拱式受力体系，上弦及实腹段均受压；断缝至桥墩是梁式受力体系，上弦受拉，下弦受压。墩是梁式受力体系，上弦受拉，下弦受压。桁式组合拱的上弦、斜杆、上弦的承载能力均得到充分发桁式组合拱的上弦、斜杆、上弦的承载能力均得到充分发挥，全桥受力趋于均匀、合理。挥，全桥受力趋于均匀、合理。上弦断缝位置对全桥的内力的分配起着重要作用。上弦断缝位置对全桥的内力的分配起着重要作用。受力特点(tdin)：第47页/共86页第四十八页，共86页。合理的断缝位置设在第合理的断缝位置设在第2323节间；节间；节间长度一般在跨径的节间长度一般在跨径的1/81/121/81/12，近拱脚处可大些，向

35、跨中方向，近拱脚处可大些，向跨中方向(fngxing)(fngxing)节间长度逐渐减小；节间长度逐渐减小；跨径小于跨径小于160160米，矢跨比取米，矢跨比取1/81/8；跨径；跨径160160米，矢跨比取米，矢跨比取1/61/6为宜；为宜；主拱圈的截面高度一般为跨径的主拱圈的截面高度一般为跨径的1/1001/1201/1001/120；合理的上弦杆、下弦杆、实腹段跨中刚度比合理的上弦杆、下弦杆、实腹段跨中刚度比1:1.8:3.01:1.8:3.0左右；可充左右；可充分发挥上弦杆的轴向力；分发挥上弦杆的轴向力；第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造构造

36、(guzo)特点：第48页/共86页第四十九页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造二、刚架拱桥(gngqio)1.1.刚架拱桥构造刚架拱桥构造刚架拱桥的上部结构是由刚架拱片、横向刚架拱桥的上部结构是由刚架拱片、横向(hn xin)(hn xin)联结系和桥面系联结系和桥面系等部分组成。等部分组成。第49页/共86页第五十页，共86页。刚架拱片刚架拱片横横 向向 联联 系系桥桥 面面 系系第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造第50页/共86页第五十一页，共86页。主主 拱拱 腿腿次次 拱拱 腿腿主主 梁梁次次 梁

37、梁第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造第51页/共86页第五十二页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造刚架拱桥属于刚架拱桥属于(shy)(shy)有推力的有推力的高次超静定结构，具有高次超静定结构，具有构件少、质量轻、整体构件少、质量轻、整体性好、刚度大、施工简性好、刚度大、施工简便、造价低、造型美观便、造价低、造型美观等优点，可在软土地基等优点，可在软土地基上修建，被用于跨径为上修建，被用于跨径为25m25m70m70m的桥梁。的桥梁。第52页/共86页第五十三页，共86页。第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gng

38、qio)的设计与构造的设计与构造2.2.刚架拱主要刚架拱主要(zhyo)(zhyo)尺寸拟定：尺寸拟定：（1 1）刚架拱跨中截面高度与跨径、刚架片数（或间距）等有）刚架拱跨中截面高度与跨径、刚架片数（或间距）等有关，初拟时可采用下列关，初拟时可采用下列(xili)(xili)经验公式：经验公式：（2）对于桥墩刚度较小的多跨刚架拱桥，跨中截面的高度通对于桥墩刚度较小的多跨刚架拱桥，跨中截面的高度通常在跨径的常在跨径的1/301/50之间取值。之间取值。（3）拱片间距一般为）拱片间距一般为2.03.5m。（4）主节点的位置由实腹式长度和拱腿斜度确定；一般情况下实腹段长度约为桥梁跨径的0.40.5倍

39、，拱脚与水平线夹角在30左右，主节点位于（0.250.3）l附近。第53页/共86页第五十四页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造（5）实腹段一般采用）实腹段一般采用(ciyng)变截面构件，其底缘弧线可采用变截面构件，其底缘弧线可采用(ciyng)矢跨矢跨比为比为1/161/20的二次抛物线或其他曲线，此时的拱腿可采的二次抛物线或其他曲线，此时的拱腿可采直杆或微曲杆。直杆或微曲杆。（6）刚架拱片的厚度一般）刚架拱片的厚度一般(ybn)为为2040cm;斜撑高度约为其宽度斜撑高度约为其宽度的的2.53.5倍。倍。第54页/共86页第五十五页，共86页。

40、第三节第三节 中、下承式钢筋混凝土拱桥中、下承式钢筋混凝土拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造中承式拱桥的行车道位于拱肋的中部，桥面系（行车道、人中承式拱桥的行车道位于拱肋的中部，桥面系（行车道、人行道、栏杆等）一部分用吊杆悬挂行道、栏杆等）一部分用吊杆悬挂(xungu)(xungu)在拱肋下，一部在拱肋下，一部分用刚架立柱支承在拱肋上分用刚架立柱支承在拱肋上 。下承式拱桥的桥跨结构由拱肋、悬吊结构和横向联结系三部下承式拱桥的桥跨结构由拱肋、悬吊结构和横向联结系三部分组成，通过吊杆将所有纵梁和横梁系统悬挂

41、分组成，通过吊杆将所有纵梁和横梁系统悬挂(xungu)(xungu)在拱在拱肋下，在纵梁、横梁上设置行车道板，组成桥面系。肋下，在纵梁、横梁上设置行车道板，组成桥面系。一、概述一、概述第55页/共86页第五十六页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造第56页/共86页第五十七页，共86页。横横 梁梁主主 拱拱 圈圈(拱肋拱肋)刚架立柱刚架立柱(l zh)(l zh)中中 承承 式式 拱拱 桥桥第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造第57页/共86页第五十八页，共86页。下下 承承 式式 拱拱 桥桥第二章第二章 拱桥的设计拱桥的

42、设计(shj)(shj)与构造与构造第58页/共86页第五十九页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造中中 下下 承承 式式 拱拱 桥桥 特特 点点1.1.保保持持了了上上承承式式拱拱桥桥的的基基本本力力学学特性。拱圈混凝土材料抗压。特性。拱圈混凝土材料抗压。2.2.更易满足净空要求更易满足净空要求3.3.更易平衡水平推力更易平衡水平推力4.4.降低降低(jingd)(jingd)桥面高度桥面高度5.5.美观美观 第59页/共86页第六十页，共86页。n n二、中、下承式拱桥二、中、下承式拱桥二、中、下承式拱桥二、中、下承式拱桥(g(g ngqio)ng

43、qio)的基本组成和构造的基本组成和构造的基本组成和构造的基本组成和构造中、下承式拱桥的主要承重构件是两个分离式的拱肋，两片拱中、下承式拱桥的主要承重构件是两个分离式的拱肋，两片拱肋一般肋一般(ybn)(ybn)在两个相互平行的平面内；有时也可使两拱肋在两个相互平行的平面内；有时也可使两拱肋平面内倾，使之在水平面上的投影呈平面内倾，使之在水平面上的投影呈“X”“X”型（即提篮式拱）型（即提篮式拱）以提高拱肋的横向稳定性和承载力。以提高拱肋的横向稳定性和承载力。1.1.拱肋拱肋第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造第60页/共86页第六十一页，共86页。拱肋截面拱肋截

44、面(jimin)(jimin)：矩形、工字型或箱形。：矩形、工字型或箱形。拱顶拱顶(n(n dn)dn)肋高肋高h h：拱顶拱顶(n dn)(n dn)肋高肋高:取为取为0.60.61.01.0 ：取为：取为0.60.61.01.0 （L0L0100m)100m)取为取为2.02.02.52.5 （L0=100300m)L0=100300m)第二章第二章 拱桥的设计与构造拱桥的设计与构造L L0 0：净跨径净跨径 100m 100mL L0 0：100m 100m 净跨径净跨径 300m 300m 拱肋高度拱肋高度约为跨径的约为跨径的1/401/70，拱肋宽度约为肋高的，拱肋宽度约为肋高的0.

45、51.0。第61页/共86页第六十二页，共86页。第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造2.2.横向联系横向联系为了保证两片拱肋的横向刚度和稳定为了保证两片拱肋的横向刚度和稳定,以承受作用以承受作用(zuyng)(zuyng)在拱在拱.肋、肋、桥面及吊杆上的横向水平力，一般须在两片分离的拱肋间设置横向联桥面及吊杆上的横向水平力，一般须在两片分离的拱肋间设置横向联系。系。第62页/共86页第六十三页，共86页。横向联系有横撑、K形撑、X形撑和格构式撑等形式(xngsh)。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造一字横撑K形撑X形撑

46、格构式撑第63页/共86页第六十四页，共86页。第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造3.3.吊杆吊杆(dio n)(dio n)刚性刚性(n xn)吊杆：吊杆：除承受轴力外，还必须除承受轴力外，还必须抵抗上下节点处的局部抵抗上下节点处的局部弯矩。为了减小刚性弯矩。为了减小刚性(n xn)吊吊杆承受的弯矩，其截面杆承受的弯矩，其截面尺寸在顺桥方向应设计尺寸在顺桥方向应设计得小一些，而在横桥向得小一些，而在横桥向为了增加拱肋的稳定性为了增加拱肋的稳定性，尺寸应该设计得大一，尺寸应该设计得大一些。些。第64页/共86页第六十五页，共86页。柔性柔性(ru x

47、n)吊杆吊杆柔柔性性吊吊杆杆一一般般采采用用高高强强钢钢丝丝索索、钢钢绞绞线线或或冷冷轧轧粗粗圆圆钢钢制制作作，只只承承受受轴轴力力。关关键键是是保保证证钢钢索索的的耐耐久久性性，防防止止钢钢丝丝的的锈锈蚀蚀非常重要。非常重要。钢钢索索的的防防护护方方法法很很多多，主主要要有有缠缠包包法法和和套套管管法法等等。目目前前主主要要用用PEPE热热挤挤索索套套防防护护工工艺艺，直直接接在在工工厂厂制制成成成成品品(chngpn)(chngpn)索，简单可靠，且较经济。索，简单可靠，且较经济。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造第65页/共86页第六十六页，共86页。第二

48、章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造4 4 横梁横梁(hn lin)(hn lin)桥面桥面(qio min)(qio min)横梁横梁 桥面横梁桥面横梁 桥面横梁桥面横梁 桥面横梁桥面横梁 刚架横梁刚架横梁 刚架横梁刚架横梁 吊杆横梁吊杆横梁 吊杆横梁吊杆横梁 吊杆横梁吊杆横梁 吊杆横梁吊杆横梁 第66页/共86页第六十七页，共86页。第二章第二章 拱桥的设计拱桥的设计(shj)(shj)与构造与构造纵纵 梁梁 纵纵 梁梁 5 5 纵梁纵梁(zn lin)(zn lin)与与行车道系行车道系横梁的间距横梁的间距(jin j)(jin j)一般在一般在4m4m10m1

49、0m之间，纵梁多采用之间，纵梁多采用T T形、形、形小梁，设计成简支梁结构或连续梁结构，或直接形小梁，设计成简支梁结构或连续梁结构，或直接在横梁上满铺空心板、实心板在横梁上满铺空心板、实心板 。第67页/共86页第六十八页，共86页。第三节第三节 钢管混凝土拱桥钢管混凝土拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造第二章第二章 拱桥拱桥(gngqio)(gngqio)的设计与构造的设计与构造一、概述一、概述(i sh)(i sh)（1 1）强度高、塑性好、重量轻、耐疲劳、耐冲击；）强度高、塑性好、重量轻、耐疲劳、耐冲击；（2 2）钢管本身就是耐侧压的模板）钢管本身就是耐侧压的模

50、板;（3 3）钢管兼有横向钢筋和纵向箍筋的作用）钢管兼有横向钢筋和纵向箍筋的作用;（4 4）钢管施工阶段起劲性骨架作用，运营阶段又）钢管施工阶段起劲性骨架作用，运营阶段又 是主要承重结构。是主要承重结构。（5 5）在受压构件中采用，可节省材料。）在受压构件中采用，可节省材料。1.1.钢管混凝土优点：钢管混凝土优点：第68页/共86页第六十九页，共86页。2.2.钢管混凝土拱桥得到发展原因：钢管混凝土拱桥得到发展原因：（1 1）跨越能力大；）跨越能力大；（2 2）承载力大，施工快捷；）承载力大，施工快捷；（3 3）地基适应性强；）地基适应性强；（4 4）造型）造型(zoxng)(zoxng)优美