橋梁工程拱橋的設計與構造ppt課件

1、第一節(jié) 普通型污工及鋼筋混凝土上承式拱橋設計與構造第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造上承式拱橋可分為普通型上承式拱橋和整體上承式拱橋。上承式拱橋可分為普通型上承式拱橋和整體上承式拱橋。普通式上承式拱橋：由主拱普通式上承式拱橋：由主拱圈、拱上傳載構件或填充物圈、拱上傳載構件或填充物、橋面系組成，主拱圈是主、橋面系組成，主拱圈是主要承重構件。要承重構件。整體式上承式拱橋：這類拱整體式上承式拱橋：這類拱橋是由主拱片指由拱圈與橋是由主拱片指由拱圈與拱上傳載構件組成的整體構拱上傳載構件組成的整體構造、橋面系組成，主拱片造、橋面系組成，主拱片是主要承重構件。是主要承重構件。第一章第一章 拱橋的

2、設計與構造拱橋的設計與構造普通上承式拱橋普通上承式拱橋萬縣長江公路大橋萬縣長江公路大橋整體型上承式拱橋整體型上承式拱橋江界河橋江界河橋桁式組合拱橋桁式組合拱橋o 一、主拱圈第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造根據(jù)截面方式分為板拱、板肋拱、肋拱、箱形拱、雙曲拱等。根據(jù)截面方式分為板拱、板肋拱、肋拱、箱形拱、雙曲拱等。一板拱板拱是指主拱圈采用整板拱是指主拱圈采用整體實心矩形截面的拱。按主體實心矩形截面的拱。按主拱所采用的資料不同，可分拱所采用的資料不同，可分為石板拱、混凝土板拱、鋼為石板拱、混凝土板拱、鋼筋混凝土板拱等。筋混凝土板拱等。1 1、板拱主拱的截面寬度、板拱主拱的截面寬度、厚度

3、和變化規(guī)律厚度和變化規(guī)律1 1板拱的寬度板拱的寬度o 拱圈寬度小于橋面寬度的拱圈，稱為窄拱圈。o 擬定拱圈寬度時，要使橋面懸出長度適當；普通懸出1.02.5m。o 思索采用窄拱圈時，為使拱圈橫向穩(wěn)定性滿足要求，拱圈寬度不宜小于跨徑的1/20。第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造2拱圈的厚度o等厚度的小跨徑石板拱，初擬厚度時可按以下閱歷公式：o對變厚度的小跨徑石板拱橋，拱頂厚度可按下式估算：3045hmk l0(1)dhalo 鋼筋混凝土拱：o 拱頂厚度 普通采用跨徑的1/601/70。o 拱腳厚度 估算 ， ，對于 o 中小跨徑無鉸拱， 可取為1.21.5 。第一章第一章 拱橋的設計

4、與構造拱橋的設計與構造dh/cosjdjhh12tan (2/ )jfljhdh3拱圈的截面變化規(guī)律截面變化規(guī)律等截面常用變截面構造復雜第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造拱截面正應力yMNAI其中N自拱頂向拱腳逐漸增大；但M變化復雜與構造體系和截面慣性矩I有關，以下圖為構造體系和截面慣性矩對彎矩的影響第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造無鉸拱通常采用的一種慣性矩變化是從拱腳向拱腳逐漸增大，計算公式可采用Ritter公式：1 (1) cosdIIn式中：I拱圈恣意截面的慣性矩； 拱頂截面慣性矩；拱圈恣意截面的拱軸程度傾角；n 拱厚變化系數(shù)，可用拱腳處 =1求得；dIcosd

5、jjInI第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造1、石板拱按照砌筑主拱圈的石料規(guī)格不同，分為料石板拱、塊石板拱、片石板拱以及亂石板拱等。石板拱對石料質量、強度等級、形體尺寸、砂漿與砌筑工藝有要求。拱圈砌筑構造要求1錯縫2限制砌縫寬度3五角石設置第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造拱石編號第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造3、混凝土板拱混凝土板拱采用整表達澆和預制砌筑。整體澆注板拱混凝土等級不低于C25；預制塊混凝土的強度等級不得低于C30，砌筑砌塊所用砂漿不得低于M10。4、鋼筋混凝土板拱配筋縱向受力鋼筋：最小配筋率0

6、.2%0.4%，上下翼緣通常布置。箍筋：應將上下主筋銜接起來。分布鋼筋：應設在主筋內側。第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造二板肋拱板肋拱是由板和肋組成整體拱圈截面的拱。圖 板肋拱橫截面第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造三肋拱p肋拱是指用兩條或多條平行窄拱橋肋拱是指用兩條或多條平行窄拱橋即拱肋作為主拱圈的拱。即拱肋作為主拱圈的拱。p肋拱具有自重輕，恒載內力小的優(yōu)肋拱具有自重輕，恒載內力小的優(yōu)點，可以充分發(fā)揚鋼筋混凝土等資料點，可以充分發(fā)揚鋼筋混凝土等資料的性能，大中型拱橋中得到廣泛運用的性能，大中型拱橋中得到廣泛運用。1.肋拱截面方式的選擇矩形截面工字截面箱型界面管狀截面

7、拱肋自艱苦小截面特性壓、彎、扭施工方便性輪廓美觀性鋼管混凝土拱橋第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造2.肋拱的輪廓尺寸鋼筋混凝土拱肋矩形截面工字性截面箱型截面肋高肋寬h=(1/401/60)Lb=(0.5-2.0)hh=(1/251/35)Lb=(0.4-0.5)h參考工字形斷面參考箱拱截面設計，思索箱拱數(shù)量少的因數(shù)后計算確定第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造三箱拱箱拱：主拱圈由多箱室構成的拱，箱形拱通常采用預制拼裝施工。鋼筋混凝土箱形拱主要特點截面挖空率大中性軸居中抗彎和抗扭剛度大，整體性好制造要求高，吊裝設備多第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造鋼筋混凝土箱

8、板拱拱圈截面尺寸擬定拱圈高度拱圈寬度箱肋寬度頂?shù)装搴透拱?100 xlh h:拱圈高度m) :拱圈凈跨徑m) :常數(shù)，0.70.9m0lx普通取橋寬的1.00.6倍普通不小于跨徑的1/20與吊裝才干有關，普通1.21.7m頂?shù)装搴穸绕胀?5cm22cm兩外腹板普通為12cm15cm內外腹板普通為4cm5cm為保證平安，應進展壓潰及部分應力驗算第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造箱拱內橫隔板設置思索箱拱橫格板作用設置位置設置厚度提高抗扭才干，保證箱壁的部分穩(wěn)定性；協(xié)助集中力在箱內的分散。箱肋段端部、吊點、拱上立柱處其他部為每隔3m-5m設一道68cm第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋

9、的設計與構造箱拱間的橫向銜接細節(jié)橫向接頭的作用：保證各預制箱形拱肋構成拱圈的整體受力才干。o 二、拱鉸第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造1當拱橋主拱圈按兩鉸拱或三鉸拱設計主拱圈；2按構造要求需求采用兩鉸拱或三鉸拱的腹拱圈；3需設置鉸的矮小腹孔墩，即將鉸設置在墩上端與頂梁和下端與底梁的銜接處；4在施工過程中，為消除或減小主拱圈的部分附加內力，以及對主拱圈內力作適當調整時，需求在拱腳處設置暫時鉸。拱拱 橋橋 中中 鉸鉸 的的 設設 置置 兩鉸拱兩鉸拱 三鉸拱三鉸拱 構造要求：兩鉸或三鉸腹拱構造要求：兩鉸或三鉸腹拱 矮矮 小小 腹腹 孔孔 墩墩 設設 鉸鉸 暫時鉸暫時鉸暫時鉸暫時鉸無鉸拱

10、無鉸拱腹拱第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造不完全拱鉸不完全拱鉸拱鉸的主要類型有：弧形鉸、鉛墊鉸和平鉸等?；⌒毋q平鉸第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造o 三、拱上建筑的構造拱上建筑普通上承式拱橋：橋面系和傳承構件或填充物統(tǒng)稱拱上建筑整體式上承式拱橋：橋面系拱上建筑的作用：(1)拱橋的重要組成部分，2約束主拱圈由溫度變化和混凝土收縮等引起的變形。拱上建筑的方式普通分為實腹式和空腹式兩大類o 一實腹式拱上建筑第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造實腹式拱橋實腹式拱橋建筑由填料、側墻、護拱、變形縫、防水層、泄水管以及橋面系

11、組成。構造特點：構造簡單、施工方便，調料數(shù)量較多，恒載較多。受力特點：拱上建筑與拱圈共同受力。o 二空腹式拱上建筑第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造空腹式拱橋建筑由多腹孔構造和橋面系組成。分拱式和梁式?？崭故焦笆娇崭构吧辖ㄖ谝徽碌谝徽?拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造空腹式梁式空腹拱上建筑第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造1.拱式拱上建筑(1)構造特點：構造特點，外形美觀，質量大。(2)受力特點：拱上建筑與拱圈共同受力。(3)布置：對稱布置在拱上建筑高度所允許的自拱腳向拱頂一定范圍內。拱式拱上建筑第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造4腹孔和腹孔墩 腹孔對稱布

12、置在主拱圈建筑高度所允許的自拱腳，普通每半跨不宜超越主跨徑1/4-1/3。 腹孔跨數(shù)或跨徑隨徑隨橋跨大小而不同，對中小跨徑的拱橋，普通為3-6孔。 腹孔墩由底梁、墩身和墩帽組成；分橫墻式和排架式。橫墻式腹孔墩排架式腹孔墩第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造a)將腹拱的拱鉸直接支承在墩(臺上b)跨過墩頂，使橋墩兩側的腹孔相連5腹拱圈：石砌、預制混凝土或現(xiàn)澆混凝土圓形弧拱。6腹拱與墩臺的銜接有兩種做法：第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造2.梁式拱上建筑特點：使橋梁外型更加輕巧美觀，減輕拱上重力和地基特點：使橋梁外型更加輕巧美觀，減輕拱上重力和地基承壓力，以便獲得更好的技術經(jīng)濟

13、效果。承壓力，以便獲得更好的技術經(jīng)濟效果。1)簡支腹拱特點：構造體系簡單，根本上不存在主拱與拱上建筑特點：構造體系簡單，根本上不存在主拱與拱上建筑構造的結協(xié)作用，受力明確。構造的結協(xié)作用，受力明確。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造2)延續(xù)腹拱橫浦橋道板梁特點：橋道板橫置，拱上建筑特點：橋道板橫置，拱上建筑與主拱共同作用明顯，建筑高與主拱共同作用明顯，建筑高度?。坏珮嬙煺w性及剛度較度?。坏珮嬙煺w性及剛度較低，容易構成單板受力，長期低，容易構成單板受力，長期動荷載作用下容易開裂且振感動荷載作用下容易開裂且振感劇烈。劇烈。延續(xù)腹拱布置3)框架腹拱橫浦橋道板梁特點：腹拱與主拱的結協(xié)作

14、用特點：腹拱與主拱的結協(xié)作用特別明顯，受力不夠明確。特別明顯，受力不夠明確?？蚣芨构安贾胦 三拱上立柱與主拱圈、蓋梁的銜接第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造立柱現(xiàn)澆接頭o 四拱頂填料、橋面鋪裝及人行道四拱頂填料、橋面鋪裝及人行道第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造普通情況下，主拱圈及腹拱圈普通情況下，主拱圈及腹拱圈的拱頂填料厚度包括橋面厚的拱頂填料厚度包括橋面厚度不宜小于度不宜小于30cm。當填料厚度包括路面厚度當填料厚度包括路面厚度等于或大于等于或大于50cm。設計計算。設計計算中不計汽車沖擊荷載。中不計汽車沖擊荷載。拱圈橋面鋪裝應根據(jù)橋梁所在的公路等級、運用要求、拱圈

15、橋面鋪裝應根據(jù)橋梁所在的公路等級、運用要求、交通量大小以及橋型等條件綜合思索確定。交通量大小以及橋型等條件綜合思索確定。o 五伸縮縫與變形縫五伸縮縫與變形縫第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造通常變形較大的位置設置伸通常變形較大的位置設置伸縮縫，而相對變形較小處設縮縫，而相對變形較小處設置變形縫。置變形縫。對小跨徑實腹式拱橋，伸縮對小跨徑實腹式拱橋，伸縮縫設在兩腳腳的上方，并在縫設在兩腳腳的上方，并在橋寬方向貫穿全寬和側墻全橋寬方向貫穿全寬和側墻全高及至行人道。高及至行人道。小跨徑實腹式拱橋伸縮縫小跨徑實腹式拱橋伸縮縫拱式腹孔的伸縮縫和變形縫拱式腹孔的伸縮縫和變形縫對拱式空腹拱橋，通

16、常緊靠墩臺的第一個腹拱做成三對拱式空腹拱橋，通常緊靠墩臺的第一個腹拱做成三鉸拱，并在緊靠墩臺的鉸拱上方設置伸縮縫，并貫同鉸拱，并在緊靠墩臺的鉸拱上方設置伸縮縫，并貫同全橋，而其他兩拱鉸上方設置變形縫。全橋，而其他兩拱鉸上方設置變形縫。對大跨徑實腹式拱橋，還應對大跨徑實腹式拱橋，還應將靠拱頂?shù)母构白龀蓛摄q或將靠拱頂?shù)母构白龀蓛摄q或三鉸拱，并在拱上設變形縫三鉸拱，并在拱上設變形縫，以使拱上建筑更好的順應，以使拱上建筑更好的順應主拱和變形。主拱和變形。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造梁式空腹式拱橋伸縮縫設置梁式空腹式拱橋伸縮縫設置對梁式腹孔，通常是在橋臺和墩頂立柱處設置規(guī)范伸對梁式腹孔

17、，通常是在橋臺和墩頂立柱處設置規(guī)范伸縮縫，而在其他立柱處采用橋面銜接?？s縫，而在其他立柱處采用橋面銜接。第一章第一章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造o 四排水和防水四排水和防水第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造圖圖 拱橋橋面排水安裝拱橋橋面排水安裝第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造圖圖 防水層與腹拱泄水管的設置防水層與腹拱泄水管的設置第二節(jié) 整體型上承式鋼筋混凝土拱橋設計與構造第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造桁架拱橋整體型上承式拱普通桁拱橋桁式組合拱剛架拱橋整體式上承式拱橋：由拱片指由拱圈與拱上傳載構件組成的整體構造與橋面系組成的整體，分不出主拱圈和拱上

18、構造，主拱片是主要承重構造。一、桁架拱橋一、桁架拱橋一普通桁拱橋普通桁架拱：普通桁架拱橋由桁架片、橫向結合系和橋面聯(lián)組成如以下圖。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造桁架拱橋上部構造表示圖第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造受力特征：1桁架拱在荷載作用下具有程度推力，使跨間彎矩減小，跨中實腹段以壓為主，具有拱的受力特征。2拱與拱上構造共同受力，各桿件主要接受軸力，具有桁架受力特征。優(yōu)點：1桁架拱橋可采用鋼筋混凝土和預應力混凝土資料建造，且構造剛度大、質量輕、節(jié)省資料，受力合理，構造輕巧。2通常采用兩鉸體系，根底位移、溫度變化等產(chǎn)生的附加內力相對無鉸拱要小、適宜于脆弱地基。3

19、主要采用預制裝配，工序少，工期短，橋梁分量輕。缺陷：桿件纖細、模板復雜、澆注和吊裝要求高。假設為鋼筋混凝土桁架，其受彎部位和剛結點常有開裂。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造1、普通桁架拱立面布置： 根據(jù)構造不同，桁架拱可以分為斜腹桿式、豎腹桿式、桁肋式三種。 1 1斜腹斜腹桿式桿式三角方式三角方式帶豎桿的三角方式帶豎桿的三角方式斜壓桿式斜壓桿式斜拉桿式斜拉桿式第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造2 2豎腹桿式豎腹桿式3 3桁肋式桁肋式第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造1、普通桁架拱主要構造及尺寸擬定1 1矢跨比：其凈矢跨比普通在矢跨比：其凈矢跨比普通在1/6

20、1/101/61/10之間選用。之間選用。2 2合理拱軸線：下弦桿的合力拱軸線應是在恒載作用下合理拱軸線：下弦桿的合力拱軸線應是在恒載作用下使下伸斜桿的拉應力為零或在允許范圍內的軸線。使下伸斜桿的拉應力為零或在允許范圍內的軸線。3 3桁架拱片的節(jié)間長度：節(jié)間長度普通不宜大于計算桁架拱片的節(jié)間長度：節(jié)間長度普通不宜大于計算跨徑的跨徑的1/81/121/81/12，且不超越，且不超越5m5m。4 4桁架拱片的片數(shù)及間距：桁架拱片的片數(shù)及間距：2050m2050m的桁架拱橋，拱片的桁架拱橋，拱片間距以間距以23.5m23.5m為宜。采用微彎板橋面時，雙車道可采用為宜。采用微彎板橋面時，雙車道可采用3

21、434片，采用空心板橋面時，那么可采用片，采用空心板橋面時，那么可采用2323片。片。5 5實腹段長度：實腹段長度實腹段長度：實腹段長度l1l1在計算跨徑的在計算跨徑的0.30.50.30.5倍倍之之間選用。間選用。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造6 6下弦桿截面面積，初擬時采用以下閱歷公式估算：下弦桿截面面積，初擬時采用以下閱歷公式估算：0 0002.2akB lAfRl7 7實腹段中央截面高度，初擬時可取凈跨徑的實腹段中央截面高度，初擬時可取凈跨徑的1/401/501/401/50，也可采用以下閱歷公式估算：也可采用以下閱歷公式估算：0(200)70lhk8 8上弦桿與橋面板

22、組合后的高度上弦桿與橋面板組合后的高度h1h1由上弦桿最大節(jié)間由上弦桿最大節(jié)間長長決議，普通為最大節(jié)間長度的決議，普通為最大節(jié)間長度的1/61/81/61/8。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造9桁拱片寬度桁拱片寬度b在在2550cm之間，跨徑較小，拱片較多之間，跨徑較小，拱片較多時可取較小值。時可取較小值。10斜桿和豎桿等腹桿常用矩形截面，寬度為斜桿和豎桿等腹桿常用矩形截面，寬度為b3和和b4,普通小于或等于拱片的寬度；高度分別為普通小于或等于拱片的寬度；高度分別為h3和和h4,普通為普通為下弦桿高度的下弦桿高度的1/1.51/2，通常取，通常取2040cm。11桁架拱片中的節(jié)點

23、構造在整個構造占重要位置，其桁架拱片中的節(jié)點構造在整個構造占重要位置，其方式與腹桿有關。需特別留意的是：方式與腹桿有關。需特別留意的是： (a)各桿件應在節(jié)點處交于一點，以免產(chǎn)生附加彎矩。各桿件應在節(jié)點處交于一點，以免產(chǎn)生附加彎矩。 (b)相鄰桿件外緣交角應以圓弧或者直線過度，過渡相鄰桿件外緣交角應以圓弧或者直線過度，過渡段不得出現(xiàn)銳角與直角，防止應力集中。段不得出現(xiàn)銳角與直角，防止應力集中。 (c)設置節(jié)點塊包絡筋，其伸入弦桿的錨固長度應滿設置節(jié)點塊包絡筋，其伸入弦桿的錨固長度應滿足要求，節(jié)點塊范圍箍筋加密間距不大于足要求，節(jié)點塊范圍箍筋加密間距不大于10cm。 (d)腹桿主筋應伸過桿件軸線

24、交點一定長度，對拉桿腹桿主筋應伸過桿件軸線交點一定長度，對拉桿應應30d，并帶彎鉤，對壓桿應，并帶彎鉤，對壓桿應20d。 (e)采用預制裝配時，現(xiàn)澆節(jié)點塊應將預制桿端面包采用預制裝配時，現(xiàn)澆節(jié)點塊應將預制桿端面包入不小于入不小于4cm。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造12桁架拱片與墩臺的銜接方式桁架拱片與墩臺的銜接方式懸臂方式懸臂方式過梁式過梁式伸入式伸入式受力明確受力明確下弦桿與墩臺的銜接普通下弦桿與墩臺的銜接普通是在墩臺帽上預留深是在墩臺帽上預留深10cm10cm左右或與肋高一樣的槽孔左右或與肋高一樣的槽孔，將下弦桿插入并封以砂漿。，將下弦桿插入并封以砂漿。在跨徑較大時，由于

25、墩臺在跨徑較大時，由于墩臺位移等緣由，往往呵斥支承面位移等緣由，往往呵斥支承面部分承壓，引起反力偏心和構部分承壓，引起反力偏心和構造內力變化，故宜采用較完善造內力變化，故宜采用較完善的鉸接。的鉸接。 第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造1313桁架拱橫向聯(lián)絡的作用桁架拱橫向聯(lián)絡的作用是把各桁拱片聯(lián)成整體，使之是把各桁拱片聯(lián)成整體，使之共同受力。根據(jù)設置部位不同共同受力。根據(jù)設置部位不同分為橫系梁、橫拉桿和剪力撐分為橫系梁、橫拉桿和剪力撐幾種方式。幾種方式。1414橋面板既接受部分荷載，橋面板既接受部分荷載，又與桁架拱片構成整體，共同又與桁架拱片構成整體，共同受力。常采用的是預制微彎板

26、受力。常采用的是預制微彎板加混凝土填平式方式；為加強加混凝土填平式方式；為加強構造強度和整體性，防止板頂構造強度和整體性，防止板頂縱向裂痕，可采用上平下拱少縱向裂痕，可采用上平下拱少筋板。筋板。二桁式組合拱橋第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造桁式組合拱橋：跨中部分桁架拱橋支撐在兩邊懸臂桁架上的組合構造體系。桁式組合拱中跨與邊跨之比普通為0.20.4；主跨上弦桿斷點位置離拱腳的間隔普通為跨徑l的0.20.25。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造將全橋明顯地分成兩個受力區(qū)段，即斷縫至拱頂區(qū)段是將全橋明顯地分成兩個受力區(qū)段，即斷縫至拱頂區(qū)段是拱式受力體系，上弦及實腹段均受壓；

27、斷縫至橋墩是梁式拱式受力體系，上弦及實腹段均受壓；斷縫至橋墩是梁式受力體系，上弦受拉，下弦受壓。受力體系，上弦受拉，下弦受壓。桁式組合拱的上弦、斜桿、上弦的承載才干均得到充分桁式組合拱的上弦、斜桿、上弦的承載才干均得到充分發(fā)揚，全橋受力趨于均勻、合理。發(fā)揚，全橋受力趨于均勻、合理。上弦斷縫位置對全橋的內力的分配起著重要作用。上弦斷縫位置對全橋的內力的分配起著重要作用。受力特點：合理的斷縫位置設在第合理的斷縫位置設在第2323節(jié)間；節(jié)間；節(jié)間長度普通在跨徑的節(jié)間長度普通在跨徑的1/81/121/81/12，近拱腳處可大些，近拱腳處可大些，向跨中方向節(jié)間長度逐漸減??；向跨中方向節(jié)間長度逐漸減??；跨

28、徑小于跨徑小于160160米，矢跨比取米，矢跨比取1/81/8；跨徑；跨徑160160米，矢跨比米，矢跨比取取1/61/6為宜；為宜；主拱圈的截面高度普通為跨徑的主拱圈的截面高度普通為跨徑的1/1001/1201/1001/120；合理的上弦桿、下弦桿、實腹段跨中剛度比合理的上弦桿、下弦桿、實腹段跨中剛度比1:1.8:3.01:1.8:3.0左右；可充分發(fā)揚上弦桿的軸向力；左右；可充分發(fā)揚上弦桿的軸向力；第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造構造特點：第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造二、剛架拱橋1.1.剛架拱橋構造剛架拱橋構造剛架拱橋的上部構造是由剛架拱片、橫向結合系和橋

29、面系等剛架拱橋的上部構造是由剛架拱片、橫向結合系和橋面系等部分組成。部分組成。 剛架拱片剛架拱片橫橫 向向 聯(lián)聯(lián) 系系橋橋 面面 系系第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造主主 拱拱 腿腿次次 拱拱 腿腿主主 梁梁次次 梁梁第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造剛架拱橋屬于有推力的剛架拱橋屬于有推力的高次超靜定構造，具有高次超靜定構造，具有構件少、質量輕、整體構件少、質量輕、整體性好、剛度大、施工簡性好、剛度大、施工簡便、造價低、外型美觀便、造價低、外型美觀等優(yōu)點，可在軟土地基等優(yōu)點，可在軟土地基上建筑，被用于跨徑為上建筑，被用于跨

30、徑為25m25m70m70m的橋梁。的橋梁。 第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造2.2.剛架拱主要尺寸擬定：剛架拱主要尺寸擬定：1 1剛架拱跨中截面高度與跨徑、剛架片數(shù)或間距等有剛架拱跨中截面高度與跨徑、剛架片數(shù)或間距等有關，初擬時可采用以下閱歷公式：關，初擬時可采用以下閱歷公式： 0(350)100lhk2對于橋墩剛度較小的多跨剛架拱橋，跨中截面的高度通對于橋墩剛度較小的多跨剛架拱橋，跨中截面的高度通常在跨徑的常在跨徑的1/301/50之間取值。之間取值。3拱片間距普通為拱片間距普通為2.03.5m。4主節(jié)點的位置由實腹式長度和拱腿斜度確定；普通情況下實腹段長度約為橋梁跨徑的0.

31、40.5倍，拱腳與程度線夾角在30左右，主節(jié)點位于0.250.3l附近。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造5實腹段普通采用變截面構件，其底緣弧線可采用矢跨實腹段普通采用變截面構件，其底緣弧線可采用矢跨比為比為1/161/20的二次拋物線或其他曲線，此時的拱腿可采的二次拋物線或其他曲線，此時的拱腿可采直桿或微曲桿。直桿或微曲桿。6剛架拱片的厚度普通為剛架拱片的厚度普通為2040cm;斜撐高度約為其寬度斜撐高度約為其寬度的的2.53.5倍。倍。 第三節(jié)第三節(jié) 中、下承式鋼筋混凝土拱橋中、下承式鋼筋混凝土拱橋的設計與構造的設計與構造第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造中承式拱橋

32、的行車道位于拱肋的中部，橋面系行車中承式拱橋的行車道位于拱肋的中部，橋面系行車道、人行道、欄桿等一部分用吊桿懸掛在拱肋下，道、人行道、欄桿等一部分用吊桿懸掛在拱肋下，一部分用剛架立柱支承在拱肋上一部分用剛架立柱支承在拱肋上 。下承式拱橋的橋跨構造由拱肋、懸吊構造和橫向結合下承式拱橋的橋跨構造由拱肋、懸吊構造和橫向結合系三部分組成，經(jīng)過吊桿將一切縱梁和橫梁系統(tǒng)懸掛系三部分組成，經(jīng)過吊桿將一切縱梁和橫梁系統(tǒng)懸掛在拱肋下，在縱梁、橫梁上設置行車道板，組成橋面在拱肋下，在縱梁、橫梁上設置行車道板，組成橋面系。系。一、概述一、概述第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造橫橫 梁梁主主 拱拱 圈圈(

33、 (拱肋拱肋) )剛架立柱剛架立柱中中 承承 式式 拱拱 橋橋第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造下下 承承 式式 拱拱 橋橋第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造中中 下下 承承 式式 拱拱 橋橋 特特 點點 堅持了上承式拱橋的根本力學堅持了上承式拱橋的根本力學特性。拱圈混凝土資料抗壓。特性。拱圈混凝土資料抗壓。 更易滿足凈空要求更易滿足凈空要求 更易平衡程度推力更易平衡程度推力 降低橋面高度降低橋面高度 美觀美觀 o 二、中、下承式拱橋的根本組成和構造二、中、下承式拱橋的根本組成和構造中、下承式拱橋的主要承重構件是兩個分別式的

34、拱肋，兩中、下承式拱橋的主要承重構件是兩個分別式的拱肋，兩片拱肋普通在兩個相互平行的平面內；有時也可使兩拱肋片拱肋普通在兩個相互平行的平面內；有時也可使兩拱肋平面內傾，使之在程度面上的投影呈平面內傾，使之在程度面上的投影呈“X X型即提籃式拱型即提籃式拱以提高拱肋的橫向穩(wěn)定性和承載力。以提高拱肋的橫向穩(wěn)定性和承載力。1.1.拱肋拱肋第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造拱肋截面：矩形、工字型或箱形。拱肋截面：矩形、工字型或箱形。拱頂肋高拱頂肋高1000Lh 1000Lhh h： 拱頂肋高拱頂肋高: : 取為取為0.60.61.01.0 ：取為：取為0.60.61.01.0 L0L010

35、0m)100m) 取為取為2.02.02.52.5 L0=100300m)L0=100300m)第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造L0 L0 ：凈跨徑：凈跨徑 100m 100mL0 L0 ： 100m 100m 凈跨徑凈跨徑 300m 300m 拱肋高度約為跨徑的拱肋高度約為跨徑的1/401/701/401/70，拱肋寬度約為肋高的，拱肋寬度約為肋高的0.51.00.51.0。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造2.2.橫向聯(lián)絡橫向聯(lián)絡為了保證兩片拱肋的橫向剛度和穩(wěn)定為了保證兩片拱肋的橫向剛度和穩(wěn)定, ,以接受作用在拱以接受作用在拱. .肋、肋、橋面及吊桿上的橫向程度力

36、，普通須在兩片分別的拱肋間橋面及吊桿上的橫向程度力，普通須在兩片分別的拱肋間設置橫向聯(lián)絡。設置橫向聯(lián)絡。橫向聯(lián)絡有橫撐、K形撐、X形撐和格構式撐等方式。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造一字橫撐K形撐X形撐格構式撐第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造3.3.吊桿吊桿剛性吊桿：剛性吊桿：除接受軸力外，還必需除接受軸力外，還必需抵抗上下節(jié)點處的部分抵抗上下節(jié)點處的部分彎矩。為了減小剛性吊彎矩。為了減小剛性吊桿接受的彎矩，其截面桿接受的彎矩，其截面尺寸在順橋方向應設計尺寸在順橋方向應設計得小一些，而在橫橋向得小一些，而在橫橋向為了添加拱肋的穩(wěn)定性為了添加拱肋的穩(wěn)定性，尺寸應該設

37、計得大一，尺寸應該設計得大一些。些。柔性吊桿柔性吊桿柔性吊桿普通采用高強鋼絲索、柔性吊桿普通采用高強鋼絲索、鋼絞線或冷軋粗圓鋼制造，只接鋼絞線或冷軋粗圓鋼制造，只接受軸力。關鍵是保證鋼索的耐久受軸力。關鍵是保證鋼索的耐久性，防止鋼絲的銹蝕非常重要。性，防止鋼絲的銹蝕非常重要。鋼索的防護方法很多，主要有纏鋼索的防護方法很多，主要有纏包法和套管法等。目前主要用包法和套管法等。目前主要用PEPE熱擠索套防護工藝，直接在工廠熱擠索套防護工藝，直接在工廠制成廢品索，簡單可靠，且較經(jīng)制成廢品索，簡單可靠，且較經(jīng)濟。濟。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與

38、構造4 4 橫梁橫梁橋面橫梁橋面橫梁 橋面橫梁橋面橫梁 橋面橫梁橋面橫梁 橋面橫梁橋面橫梁 剛架橫梁剛架橫梁 剛架橫梁剛架橫梁 吊桿橫梁吊桿橫梁 吊桿橫梁吊桿橫梁 吊桿橫梁吊桿橫梁 吊桿橫梁吊桿橫梁 第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造縱縱 梁梁 縱縱 梁梁 5 5 縱梁與行車道系縱梁與行車道系橫梁的間距普通在橫梁的間距普通在4m4m10m10m之間，縱梁多采用之間，縱梁多采用T T形、形、形小形小梁，設計成簡支梁構造或延續(xù)梁構造，或直接在橫梁上滿梁，設計成簡支梁構造或延續(xù)梁構造，或直接在橫梁上滿鋪空心板、實心板鋪空心板、實心板 。第三節(jié)第三節(jié) 鋼管混凝土拱橋鋼管混凝土拱橋 的設計與

39、構造的設計與構造第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造一、概述一、概述1 1強度高、塑性好、分量輕、耐疲勞、耐沖擊；強度高、塑性好、分量輕、耐疲勞、耐沖擊；2 2鋼管本身就是耐側壓的模板鋼管本身就是耐側壓的模板; ;3 3鋼管兼有橫向鋼筋和縱向箍筋的作用鋼管兼有橫向鋼筋和縱向箍筋的作用; ;4 4鋼管施工階段起勁性骨架作用，運營階段又鋼管施工階段起勁性骨架作用，運營階段又 是主要承重構造。是主要承重構造。5 5在受壓構件中采用，可節(jié)省資料。在受壓構件中采用，可節(jié)省資料。1.1.鋼管混凝土優(yōu)點：鋼管混凝土優(yōu)點：2.2.鋼管混凝土拱橋得到開展緣由：鋼管混凝土拱橋得到開展緣由：1 1跨越才干

40、大；跨越才干大；2 2承載力大，施工快捷；承載力大，施工快捷；3 3地基順應性強；地基順應性強；4 4外型優(yōu)美；外型優(yōu)美；5 5有較成熟的施工技術做支撐。有較成熟的施工技術做支撐。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造二、根本組成和總體布置二、根本組成和總體布置第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造鋼管混凝土拱肋立柱或吊桿橫撐行車道系下部構造一、根本組成一、根本組成二、總體布置二、總體布置1.1.橋型布置橋型布置鋼管混凝土拱橋常用的構造方式有上承式拱橋、中承式拱鋼管混凝土拱橋常用的構造方式有上承式拱橋、中承式拱橋、飛燕式拱橋、拱梁組合體系拱橋和下承式剛架系桿拱。橋、飛燕式拱橋、

41、拱梁組合體系拱橋和下承式剛架系桿拱。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造飛燕式拱橋飛燕式拱橋鋼管混凝土拱橋的拱軸系數(shù)宜經(jīng)過優(yōu)化設計后確定。使拱在荷載作用下軸向力的偏心距較小。1上承式鋼管混凝土拱橋，拱軸線宜采用懸鏈線，拱軸系數(shù)普通取1.42.8。2中承式、飛燕式拱，拱軸線宜采用二次拋物線或低拱軸懸鏈線，拱軸系數(shù)普通不超越1.9。3下承式剛架系桿拱、拱梁組合體系的拱軸線宜采用二次拋物線或懸鏈線，拱軸系數(shù)普通不大于1.5。4矢跨比：上承式拱橋普通采用1/51/6，中承式拱橋和飛燕式拱橋普通采用1/41/5，下承式剛架系桿拱、拱梁組合體系拱橋普通采用1/4.51/5.5。第二章第二章 拱橋

42、的設計與構造拱橋的設計與構造2.2.拱軸線形與矢跨比拱軸線形與矢跨比1 1變高度拱肋，其截面高度變化也可采用變高度拱肋，其截面高度變化也可采用RitterRitter公式公式計算。設計時，先擬定拱頂和拱腳截面高度，由計算。設計時，先擬定拱頂和拱腳截面高度，由計算拱厚系數(shù)，再代入下式計算各截面位置的高度：計算拱厚系數(shù)，再代入下式計算各截面位置的高度：第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造coscjjInI1 (1) coschhn 桁式拱肋的寬度可采用0.50.6hc,弦管直徑為0.190.23hc,隨拱肋高度的增大而增大。00120.2()1.2100100cllhk k3.3.拱肋高

43、度拱肋高度2 2采用等高度桁式截面的拱橋，拱肋拱頂高度可按下式采用等高度桁式截面的拱橋，拱肋拱頂高度可按下式估算：估算：3 3采用變高度桁式截面，初步擬定拱頂截面中心高度采用變高度桁式截面，初步擬定拱頂截面中心高度時，可采用上式計算值的時，可采用上式計算值的0.80.8，拱腳截面中心高度普通為，拱腳截面中心高度普通為拱頂中心高度的拱頂中心高度的1.62.01.62.0。4 4采用等高度啞鈴型截面的拱橋，拱肋高度可按采用等高度啞鈴型截面的拱橋，拱肋高度可按1-2-1-2-3 3估算，其弦管直徑取估算，其弦管直徑取0.370.450.370.45hchc。5 5單管圓形截面的小跨徑拱橋，拱肋高度可

44、按下式進展單管圓形截面的小跨徑拱橋，拱肋高度可按下式進展估算：估算：第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造094120.58lchk k e4.4.拱上立柱與吊桿的間距拱上立柱與吊桿的間距1 1上承式鋼管混凝土拱橋，拱上立柱間距普通在上承式鋼管混凝土拱橋，拱上立柱間距普通在2030m2030m 之間；之間；2 2吊桿間距：單管和啞鈴型截面，吊桿間距通常在吊桿間距：單管和啞鈴型截面，吊桿間距通常在6.0m6.0m以內，桁式截面吊桿，吊桿間距普通在以內，桁式截面吊桿，吊桿間距普通在5.012.0m5.012.0m。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造三主拱圈構造三主拱圈構造單圓管

45、型單圓管型小跨徑小跨徑扁圓管型中扁圓管型中小跨度小跨度啞鈴型最常用啞鈴型最常用三肢桁式三肢桁式三角形格構三角形格構四肢桁式四肢桁式四肢格構型四肢格構型混合式混合式跨徑較大時：跨徑較大時：橫啞鈴桁式橫啞鈴桁式1、截面方式、截面方式1單肢圓管適用于跨徑小于單肢圓管適用于跨徑小于80m的鋼管混凝土拱橋。的鋼管混凝土拱橋。2雙肢啞鈴截面常用于雙肢啞鈴截面常用于60150m的鋼管混凝土拱橋。的鋼管混凝土拱橋。3三肢桁架式適用跨徑為三肢桁架式適用跨徑為80120m.4四肢桁架式常用于跨度大于四肢桁架式常用于跨度大于150m的鋼管混凝土拱橋。的鋼管混凝土拱橋。第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造2

46、、資料要求、資料要求鋼管資料：宜采用鋼管資料：宜采用Q235、Q345、Q370鋼或者橋鋼，即鋼或者橋鋼，即可采用無縫鋼管，已可采用鋼板卷制而成，鋼板不宜小可采用無縫鋼管，已可采用鋼板卷制而成，鋼板不宜小于于12mm，弦管直徑普通在，弦管直徑普通在6001300mm之間。之間?；炷粒禾坠肯禂?shù)不宜小于混凝土：套箍系數(shù)不宜小于0.6;不超越不超越3.0，D/t應小于應小于100，混凝土強度等級不低于混凝土強度等級不低于C30，普通在，普通在C40C60間范圍。間范圍。第五節(jié)第五節(jié) 拱式組合體系橋的設計和構造拱式組合體系橋的設計和構造第二章第二章 拱橋的設計與構造拱橋的設計與構造一、概述一、概述拱式組合體系：拱與其他構造向結合，可以構成不同方拱式組合體系：拱與其他構造向結合，可以構成不同方式的拱式組合體系，如：拱梁組合體系拱橋、斜拉拱橋式的拱式組合體系，如：拱梁組合體系拱橋、斜拉拱橋和懸索拱橋等。和懸索拱橋等。拱梁組合體系：橋將梁和拱兩種根本構造組合起來，共拱梁組合體系：橋將梁和拱兩種根本構造組合起來，共同接受橋面荷載和程度推力，充分發(fā)揚梁受彎、拱受壓同接受橋面荷載和程度推力，充分發(fā)揚梁受彎、拱受壓的構造特性及其組協(xié)作用，到達節(jié)省資料的目的。拱式的構造特性及其組協(xié)作用，到達節(jié)省資料的目的。拱式組合體系橋普通可劃分為無推力的和有推力的兩種類型組合體系橋普通可劃