拱橋構(gòu)造PPT課件

1、9.2 拱橋的構(gòu)造9.2.1 上承式拱橋構(gòu)造上承式拱橋由主拱(圈)、拱上傳載構(gòu)件或填充物、橋面系組成，主拱(圈)是主要承重結(jié)構(gòu)。1.主拱構(gòu)造根據(jù)主拱(圈)截面型式不同主要分為板拱、肋拱、箱形拱、雙曲拱等（1）板拱拱軸型式：圓弧拱、等截面或變截面懸鏈線拱等。無鉸拱、雙鉸拱和三鉸拱。按主拱材料不同分為石板拱、混凝土板拱和鋼筋混凝土板拱等。1）板拱主拱截面寬度、厚度及變化規(guī)律主拱截面寬度實腹式板拱橋及拱式腹拱的空腹式板拱橋：拱圈寬度決定于橋面寬度。注意：板拱拱圈寬度一般不宜小于計算跨徑的1/20，以保證橫向穩(wěn)定性，否則，應驗算拱圈橫向穩(wěn)定性。主拱厚度及變化規(guī)律Lhd)70/160/1(對鋼筋混凝土拱

2、拱頂厚度拱腳厚度jdjhhcos/其中)/2(21Lftgj拱圈截面的變化規(guī)律截面變化規(guī)律等截面（常用）變截面（構(gòu)造復雜）2）石板拱的構(gòu)造按料石規(guī)格，分為料石板拱、塊石板拱、片石板拱及亂石板拱等。材料要求拱石編號a)等截面圓弧拱 b)變截面懸鏈線拱 c)等截面懸鏈線拱施工要求：錯縫、砌縫寬度、設五角石3）混凝土板拱的拱圈構(gòu)造可以采用整體現(xiàn)澆，也可以預制砌筑簡單預制砌塊板拱。分肋合龍，橫向填鑲砌筑板拱?？ㄆ?空心)板拱。4）鋼筋混凝土板拱的構(gòu)造 根據(jù)橋?qū)捫枰勺龀蓡螚l整體拱圈或多條平行板(肋)拱圈(拱圈之間可不設橫向聯(lián)系）配筋：主筋沿拱圈縱向拱形布置,最小配筋率為0.2%0.4%，且上下緣對稱通

3、長布置，以適應沿拱圈各截面彎矩的變化。分布鋼筋位于主筋內(nèi)側(cè),箍筋沿半徑方向布置，靠拱背處間距不大于15cm。5）板肋拱石砌板肋拱： 截面下緣全寬是板，其施工與石板拱一樣，在較薄的板上另外砌筑石肋。鋼筋混凝土板肋拱： 將實體板拱截面受拉區(qū)混凝土挖去一部分。跨中，肋布置在下面，拱腳區(qū)段，肋布置在上面較為合理。實際簡化，沿整個拱跨將肋布置在主拱圈截面的上面或下面。（2）肋拱肋拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)立柱橫系梁縱梁拱肋1）材料： 混凝土、鋼筋混凝土或鋼管混凝土，也可選用石材2）拱肋數(shù)目和間距 主要根據(jù)跨徑、寬度、肋型、材料性能、荷載等級、施工條件、拱上結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟性等綜合選定。 為保橫向穩(wěn)定，兩外側(cè)拱肋外緣間

4、距L/20 一般在吊裝能力滿足要求的情況下，宜采用少肋型式。通常，橋?qū)捲?0m以內(nèi)時可采用雙肋式，當橋?qū)捲?0m以上時，可采用三肋(多肋)拱或分離的雙肋拱。3）拱肋截面矩形：構(gòu)造簡單、施工方便肋高h（1/401/60）l ；肋寬（0.52.0）h適用：小跨徑工字形：肋高h（1/251/35）l ；肋寬（0.40.5）h腹板厚3050cm；適用：大、中跨徑箱型：肋高：h（1/401/55）l； 適用：跨徑大，橋面寬管形（鋼管混凝土拱橋）：肋高：h（1/451/65）l； 適用：大跨徑中、下承式肋形拱橋4）橫系梁的設置位置：三鉸拱、雙鉸拱設鉸處，拱上建筑的立柱下方。尺寸：高度取0.81.0倍拱肋高

5、，寬度取0.60.8倍拱肋高（3）雙曲拱主拱圈的組成：拱肋、拱波、拱板、橫向聯(lián)系拱肋橫向聯(lián)系拱波拱板1、主拱圈截面形式據(jù)橋梁跨度、寬度、設計荷載大小、材料類型和施工工藝等情況可采用：（1）多肋多波形式：多用（2）單波的形式：用于小跨徑2、拱肋：（1）作用：主拱圈的重要組成部分，施工中作為砌筑拱波和澆筑拱板的支架（2）要求：強度、剛度、穩(wěn)定性（3）截面形式：要求所選截面有利于增強主拱圈的整體性，制作簡單，施工安全。（4）一般為鋼筋混凝土構(gòu)件，支架現(xiàn)澆或分段預制安裝分段接頭位置3、拱波（1）作用：主拱圈的組成部分，拱板混凝土澆筑時的模板（2）一般用混凝土預制成圓弧形（不低于C20），多肋多波：矢跨

6、比：1/31/5；凈跨：1.32.0m；厚：68cm ；寬：0.30.5m單波：矢跨比：1/31/6；凈跨：35m 。4、拱板（1）作用：“集零為整”，加強拱圈整體性（2）現(xiàn)澆混凝土（不低于C20）折線形平板形波形5、橫向聯(lián)系構(gòu)件（1）作用：使拱肋變形在橫橋向均勻，避免拱波頂縱裂，保證橫向穩(wěn)定（2）形式：橫系梁和橫隔板（3）布置：拱頂、腹孔墩下、接頭處，間距35m。（4）箱形拱箱形拱包括箱形板拱和箱形肋拱箱形截面拱的主要特點：箱形拱閉合箱的構(gòu)造1）箱形截面的組成方式 可為單室箱或多室箱，每一閉合箱又由箱壁、頂板、底板及橫隔板組成多條U形肋多條工字形肋多條閉合箱形肋單箱多室截面設置位置：拱箱橫隔

7、板作用：提高抗扭能力，保證箱壁的局部穩(wěn)定性箱肋段端部、吊點、拱上空墩處其余部為每隔3m5m設一道厚度：6cm8cm作用：保證整體性橫向聯(lián)結(jié)開口箱肋（U形肋）閉口箱肋2）拱圈截面尺寸擬定 高度h：取決于拱跨及混凝土強度（目前常用C30C40），初擬可取h(1/551/75l，或由經(jīng)驗公式得寬度：可采用窄拱圈形式，取橋?qū)挼?.61.0倍，懸挑可達4.0m，為保橫向穩(wěn)定，一般跨徑的1/200100lh 2. 拱上建筑的構(gòu)造據(jù)構(gòu)造方式不同，分為實腹式和空腹式（1）實腹式拱上建筑1、組成：側(cè)墻、拱腹填料、護拱、變形縫、防水層、泄水管及橋面等2、特點：構(gòu)造簡單，施工方便，恒載重3、適用：小跨徑拱橋拱腹填料

8、的做法：（1）填充式：拱腹填料：礫石、碎石、粗砂或卵類粘土，亦可用輕質(zhì)材料側(cè)墻：設于兩側(cè)，圍護填料，按擋土墻設計，采用漿砌塊、片石，也可采用鋼筋混凝土護壁式側(cè)墻。（2）砌筑式拱腹填料：干砌圬工或澆筑素混凝土側(cè)墻：用素混凝土澆筑時，可不設側(cè)墻而用砂漿飾面或設鑲面護拱：（2）空腹式拱上建筑組成：除與實腹式相同者外，還有腹孔和腹孔墩腹孔型式：拱式腹孔和梁式腹孔1）拱式拱上建筑特點：構(gòu)造簡單，外形美觀，重量較大，多用于圬工拱橋布置：一般對稱布置在靠近拱腳側(cè)的一定區(qū)段內(nèi)（1/31/4跨徑范圍），一般36跨，也有采用全空腹型式跨徑：根據(jù)主拱的受力條件確定，中小跨徑2.55.5m，大跨徑（1/81/15）l

9、腹拱圈：石砌、混凝土預制或現(xiàn)澆的板拱常用圓弧拱矢跨比常用1/21/5厚度：跨徑小于4m時，石板拱為30cm，混凝土板拱為15cm?？鐝酱笥?m時，依據(jù)板拱方法確定。在拱上建筑需要設置伸縮縫或變形縫的地方應設鉸(三鉸或兩鉸)，其余為無鉸拱。腹孔與墩臺的連接：a、將腹拱的拱腳直接支承在墩（臺）上；b、跨越墩頂，使兩側(cè)腹拱圈相連2）梁式拱上建筑特點：減輕拱上重量，降低拱軸系數(shù)，改善拱圈在施工過程中的受力狀況，獲得更好的經(jīng)濟效果?？鐝郊安贾茫阂笸笆?，一般采用全空腹式拱上建筑腹孔結(jié)構(gòu)形式（或橋道梁的形式）簡支連續(xù)連續(xù)剛架新橋規(guī)明確指出：為適應拱圈變形，空腹式拱上建筑的板或梁宜采用簡支結(jié)構(gòu)。2）腹孔

10、墩分為橫墻（立墻）式和排架（立柱）式（1）橫墻式：實體墻或橫向挖孔材料：石料、混凝土預制塊砌筑或現(xiàn)澆混凝土橫墻厚度：漿砌片、塊石時0.6m砼澆筑，腹拱圈厚度的一倍底梁尺寸：每邊尺寸較橫墻寬5cm，高度以使較矮一側(cè)為5cml0cm為原則來確定。適用：基礎較好，河流有飄浮物，多用于磚、石拱橋a)橫墻式腹孔墩（2）排架式：蓋梁和立柱組成的排架或剛架材料：鋼筋混凝土立柱：截面都用矩形順橋向：250400mm橫橋向：500900mm適用：河流無飄浮物或流冰的混凝土拱橋b)排架式腹孔墩說明：（1）兩種形式都設“底梁”（2）蓋梁（或墩帽）：一般整根預制或現(xiàn)澆拱式腹孔中，截面倒T型或削腳矩形梁式腹孔中，截面用

11、矩形（3）側(cè)面垂直（或不超過30：1）（4）上、下端設鉸其他細部構(gòu)造3、拱頂填料、橋面鋪裝（1）填料的作用：擴大車輛荷載作用面積；減小車輛荷載沖擊作用（2）厚度：不宜小于0.3m，大于0.5m時不計沖擊4. 伸縮縫與變形縫（1）為什么要設伸縮縫和變形縫？ 實際的受力情況符合計算圖式，避免拱上建筑不規(guī)則開裂（2）伸縮縫和變形縫有什么區(qū)別？伸縮縫：寬度2cm3cm，縫內(nèi)填入用鋸末瀝青按1：1的質(zhì)量比制成預制板，也可用瀝青砂等其他材料填縫；變形縫：不留縫寬，可干砌、用油毛氈隔開或用低標號砂漿砌筑。（3）各種拱橋結(jié)構(gòu)中，分別如何設置？ 通常在相對變形（位移或轉(zhuǎn)角）較大的位置設置伸縮縫，在相對變形較小處

12、設置變形縫。實腹式：伸縮縫設在兩拱腳上方實腹式拱橋的伸縮縫拱式空腹拱橋： 通常將緊靠墩(臺)的第一個腹拱做成三鉸拱，并在緊靠墩(臺)的拱鉸上方設置伸縮縫，而其余兩拱鉸上方設置變形縫。另外，對特大跨徑拱橋，還應將靠拱頂?shù)母构白龀蓛摄q或三鉸拱，并在拱鉸上方也設置變形縫。梁式或板式腹孔：通常是在橋臺和墩頂立柱處設置標準伸縮縫，而在其余立柱處采用橋面連續(xù)。5. 拱鉸（1）拱橋中哪些情況應設鉸？1）按兩鉸拱或三鉸拱設計的主拱圈2）按構(gòu)造要求需采用鉸的腹拱圈3）需設置鉸的矮小腹孔墩4）施工中，設置臨時鉸（2）鉸的分類：永久性鉸，臨時性鉸（3）常用的鉸的型式：1）弧形鉸材料：石、砼、鋼筋砼構(gòu)造：R2(凹）：

13、R1(凸）=1.21.5寬：等于構(gòu)件寬長：（1.151.2）倍拱厚適用：主要用于主拱圈（2）平鉸適用：空腹式拱上建筑的腹拱圈（3）不完全鉸適用：小跨徑或輕型的拱圈（主要是腹拱圈）、（立）柱鉸（4）鉛墊鉸適用：中小跨徑的板拱或肋拱，臨時鉸（5）鋼鉸適用：有鉸鋼拱橋，多數(shù)用于臨時鉸6. 排水及防水層1、橋面水的排除：同梁式橋2、滲入拱腹內(nèi)的水排除：防水層、泄水管3、防水層和泄水管的埋設方式：（與上部結(jié)構(gòu)形式有關）（1）實腹實拱橋防水層：泄水管：（2）空腹式拱橋防水層：泄水管：說明：（1）防水層在全橋范圍不宜斷開，通過變形縫和伸縮縫應妥善處理。（2）防水層類型（3）泄水管材料：鑄鐵管、混凝土管、陶瓷

14、管9.2.2 中、下承式拱橋構(gòu)造簡介拱肋：主要承重構(gòu)件；橫向聯(lián)系：增加橫向剛度和穩(wěn)定性；懸掛結(jié)構(gòu)：包括吊桿和橋面系等，傳力橋型特點：保持拱橋的力學特性，而且構(gòu)件輕巧，造型美觀，適用性廣。1拱肋1）材料：鋼筋混凝土、鋼管混凝土、勁性骨架混凝土或鋼材。2）拱肋空間布置：3）拱軸線形：一般采用二次拋物線或懸鏈線4）截面變化：等截面或變截面5）結(jié)構(gòu)體系：一般采用無鉸拱6）矢跨比：l/4l/7 （1）鋼筋混凝土拱肋（2）鋼管混凝土拱肋2橫向聯(lián)系作用：將拱肋聯(lián)接成整體，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。設置：只容許設置在橋面凈空高度范圍之外的拱段。拱頂、拱腳、拱肋與橋面系交接處。敞口式拱橋。型式：橫撐、對角撐或空格式構(gòu)造等。

15、在拱腳段多做成桁式K撐或X撐，在橋面系以上多采用直撐、K撐或H形撐。橫撐的寬度不應小于其長度的1/15，3吊桿（1）分類：剛性吊桿：用鋼筋混凝土或預應力混凝土制作；柔性吊桿：用冷軋粗鋼筋、高強鋼絲或鋼絞線等高強鋼材制作。吊桿間距一般為4m10m，通常等間距布置。4橋面板和縱梁行車道系由縱、橫梁和橋面板組成?？v梁多采用T形或形小梁，形成簡支梁結(jié)構(gòu)或連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，也可直接在橫梁上密鋪預制空心板或?qū)嵭陌?。橋面板一般為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也可采用預應力或部分預應力結(jié)構(gòu)。5橫梁分為：固定橫梁：橋面系與拱肋相交處，應盡量避免普通橫梁：通過吊桿懸掛在拱肋下，截面形式常用矩形、工字形或土字形或箱形。一般為鋼筋混

16、凝土構(gòu)件，跨度較大時，也可采用預應力混凝土構(gòu)件。剛架橫梁：通過立柱支承在拱肋上* 鋼管混凝土拱橋簡介一、鋼管混凝土拱橋的特點屬于鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中的一種1、結(jié)構(gòu)分類據(jù)鋼管與混凝土的組合關系，分為“內(nèi)填型”和“內(nèi)填外包型” （1）內(nèi)填型鋼管內(nèi)灌混凝土，鋼管表面外露，結(jié)構(gòu)含筋率較高，主要用于以受壓為主的結(jié)構(gòu)；（2）內(nèi)填外包型主要用于大跨度拱橋，解決“自架設問題”。2、特點：（1）優(yōu)點：強度高、塑性好、質(zhì)量輕、耐疲勞、耐沖擊，另外，還有以下獨特優(yōu)點：1）鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，2）鋼管兼有橫向鋼筋和縱向箍筋的作用3）鋼管施工階段起勁性骨架作用，運營階段又是主要承重結(jié)構(gòu)。4）在受壓構(gòu)件中采用，可節(jié)省

17、材料。(2）缺點：1）鋼管膨脹，混凝土脫空2）泵送混凝土密實性難保3）鋼管表面防銹4）鋼管制造、安裝要求高二、鋼管混凝土拱橋的基本構(gòu)造1 1、鋼管混凝土拱肋、鋼管混凝土拱肋單圓管型（小跨徑）扁圓管型（中小跨度）啞鈴型（最常用）跨徑較大時：三肢桁式三角形格構(gòu)四肢桁式四肢格構(gòu)型混合式 橫啞鈴桁式另外，還有25個鋼管集合而成的肋拱（直接焊接）2、橫撐設置：主要設于拱頂、拱腳和拱肋與橋面系交接處作用：材料：鋼管桁架，空心的或內(nèi)填混凝土鋼管混凝土拱肋的橫撐多采用鋼管桁架，鋼管可以是空心的，也可以內(nèi)填混凝土，做成鋼管混凝土橫撐。3、吊桿：柔性吊桿：（中、下承式），平行鋼絲，平行鋼絞線、平行鋼絲束、單根鋼絞

18、纜、封閉鋼纜等；剛性吊桿：鋼筋混凝土、預應力混凝土，鋼管（內(nèi)不填混凝土）。四川旺蒼東河大橋四川旺蒼東河大橋 我國第一座鋼管混凝土系桿拱橋 跨度115m，1990年建成四川巫峽長江大橋四川巫峽長江大橋n中承式鋼管砼拱橋，主跨460mn2005年建成9.2.39.2.3拱橋施工簡介拱橋施工簡介 有支架施工法就地灌注或砌筑，建造拱橋的支架，又叫拱架。石拱橋（木支架），鐵路橋（常備式拱形鋼結(jié)構(gòu)），費工費料，施工工序多，工期長 實現(xiàn)大跨度鋼筋混凝土拱橋的關鍵問題：不在設計，而在施工。施工所需解決的問題，是在如何承擔尚未成拱的拱圈（肋）的材料自重。按支架施工的老辦法難以解決問題。新辦法則是兩條：一是增加拉

19、索（斜索、力筋），使拱圈能夠懸拼；一是及早讓部分材料成圈（成拱），使其具有承受隨后增加的材料重量的能力。 無支架施工法懸臂施工，纜索吊裝，轉(zhuǎn)體施工 勁性骨架施工懸臂施工懸臂施工 安裝鋼拱橋所最常用的方法，1874年就開始采用 1932年建成的澳大利亞悉尼港橋，1979年建成的南斯拉夫KrK橋，1995年建成的江界河桁架式拱橋，均采用懸臂施工（拼裝）法。Krk橋施工示意纜索吊裝纜索吊裝將一拱分成若干段，用纜索吊機起吊，從兩岸拱趾懸拼伸出，并用斜索扣住其懸出端，直至合龍。隨后，填筑工地混凝土，完成整個拱圈纜索吊裝（續(xù)）纜索吊裝（續(xù)） 對鋼筋混凝土拱橋，用纜索吊裝方法或懸臂法讓幾條較輕的拱圈合龍，再

20、在合龍的拱圈上填筑其余的混凝土截面。 轉(zhuǎn)體施工轉(zhuǎn)體施工 以半拱為單元，分別在兩岸預制，隨后，可以讓半拱繞拱趾水平線豎轉(zhuǎn)，也可以繞拱端豎直線平轉(zhuǎn)，讓半拱在拱頂合龍轉(zhuǎn)體施工實例轉(zhuǎn)體施工實例勁性骨架法勁性骨架法 勁性骨架指埋在混凝土拱之中的鋼骨架拱式結(jié)構(gòu)。先讓這拱式骨架合龍，再用這拱式骨架為支架，在其下掛模板，以澆注混凝土拱 1942年，西班牙建造Esla鋼筋混凝土拱橋（跨度210m）時就采用此法。 若采用鋼管作為勁性骨架，則是先將空鋼管（包括其他勁性鋼材）分段用纜索吊機拼裝就位直至骨架合龍，然后壓注鋼管混凝土，最后現(xiàn)澆外包混凝土成拱。 萬州長江大橋，例子四川萬州長江大橋：交界墩翻模施工四川萬州長江大橋：交界墩翻模施工四川萬州長江大橋：拱圈勁性骨架分段吊裝四川萬州長江大橋：拱圈勁性骨架分段吊裝四川萬州長江大橋：骨架吊裝四川萬州長江大橋：骨架吊裝四川萬州長江大橋：骨架合龍四川萬州長江大橋：骨架合龍四川萬州長江大橋：澆筑箱形拱圈混凝土四川萬州長江大橋：澆筑箱形拱圈混凝土四川萬州長江