第七章拱橋

1、7 7 拱橋拱橋7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 拱橋的受力特點拱橋的受力特點7.4 7.4 拱橋的構(gòu)造拱橋的構(gòu)造7.3 7.3 拱橋的組成和分類拱橋的組成和分類7.5 7.5 拱橋的設(shè)計拱橋的設(shè)計圖圖7-1 趙州橋趙州橋圖圖7-2 7-2 山西丹河大橋山西丹河大橋 20012001年，跨徑年，跨徑146m146m，是目前是目前世界上跨徑最大世界上跨徑最大的石拱橋。的石拱橋。 圖圖7-37-3 萬縣長江大橋萬縣長江大橋世界最大跨徑的鋼筋混凝土拱橋，主跨世界最大跨徑的鋼筋混凝土拱橋，主跨420420米米 。 圖圖7-47-4 重慶巫山長江大橋重慶巫山長江大橋 鋼管混凝土拱橋，跨徑鋼管混凝土

2、拱橋，跨徑492m492m，同類橋梁當(dāng)今世界之最，同類橋梁當(dāng)今世界之最。圖圖7-5 7-5 重慶朝天門大橋重慶朝天門大橋20092009年，主跨年，主跨552m552m，世界上世界上跨徑最大的系桿拱橋跨徑最大的系桿拱橋 。 （2）能充分就地取材，可以節(jié)省大量的鋼材和水）能充分就地取材，可以節(jié)省大量的鋼材和水泥。泥。（1）跨越能力范圍較大。）跨越能力范圍較大。 7.1 7.1 概述概述（3）耐久性好，維修、養(yǎng)護(hù)費用少。）耐久性好，維修、養(yǎng)護(hù)費用少。（4）外形美觀。）外形美觀。（5）構(gòu)造較簡單。）構(gòu)造較簡單。 7.1.1拱橋的主要優(yōu)缺點拱橋的主要優(yōu)缺點 （7 7）拱橋一般都采用有支架施工的方法修建

3、，隨）拱橋一般都采用有支架施工的方法修建，隨著跨徑和橋高的增大，支架或其它輔助設(shè)備的費用著跨徑和橋高的增大，支架或其它輔助設(shè)備的費用也大大增加，從而增加了拱橋的總造價。也大大增加，從而增加了拱橋的總造價。 （8 8）由于拱橋水平推力大，在連續(xù)多孔的大中橋）由于拱橋水平推力大，在連續(xù)多孔的大中橋梁中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全，需要采梁中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全，需要采用較復(fù)雜的措施，也會增加造價。用較復(fù)雜的措施，也會增加造價。 （9 9）與梁式橋相比，上承式拱橋的建筑高度較高，）與梁式橋相比，上承式拱橋的建筑高度較高，易造成增大造價或?qū)π熊嚥焕挠绊?。易造成增大造價或?qū)π熊嚥焕挠?/p>

4、響。 （6 6）自重較大，相應(yīng)的水平推力也較大，增加了）自重較大，相應(yīng)的水平推力也較大，增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量。下部結(jié)構(gòu)的工程量。 7.2 7.2 拱橋的受力特點拱橋的受力特點圖圖7-6 拱和梁受力比較拱和梁受力比較圖圖7-7 拱和梁受力分析拱和梁受力分析圖圖7-8 拱橋的主要組成部分拱橋的主要組成部分7.3 7.3 拱橋的組成和分類拱橋的組成和分類7.3.1 7.3.1 拱橋的主要組成拱橋的主要組成（1 1）拱橋的上部結(jié)構(gòu)）拱橋的上部結(jié)構(gòu)主拱圈和拱上建筑（拱上結(jié)構(gòu)）主拱圈和拱上建筑（拱上結(jié)構(gòu)）（2 2）拱橋的下部結(jié)構(gòu)）拱橋的下部結(jié)構(gòu)橋墩、橋臺、基礎(chǔ)橋墩、橋臺、基礎(chǔ) 拱上建筑拱上建筑: :上承

5、式拱橋上部結(jié)構(gòu)中主拱圈以上結(jié)上承式拱橋上部結(jié)構(gòu)中主拱圈以上結(jié)構(gòu)的總稱。構(gòu)的總稱。 7.3.2 7.3.2 拱橋的主要類型拱橋的主要類型（1）按結(jié)構(gòu)受力圖示分類）按結(jié)構(gòu)受力圖示分類圖圖7-8 拱橋的主要組成部分拱橋的主要組成部分主拱圈按不同的靜力圖示分類主拱圈按不同的靜力圖示分類三鉸拱三鉸拱 除有時用于拱上建筑的除有時用于拱上建筑的腹拱圈腹拱圈外，外，一般不用作主拱圈。一般不用作主拱圈。 圖圖7-9 簡單體系拱圈圖示簡單體系拱圈圖示簡單體系的拱橋的拱，簡單體系的拱橋的拱，均為有推力拱。均為有推力拱。 1 1）簡單體系的拱橋）簡單體系的拱橋地基條件較差時或坦拱時選用。地基條件較差時或坦拱時選用。

6、二鉸拱二鉸拱鋼筋混凝土無鉸拱橋。鋼筋混凝土無鉸拱橋。無鉸拱無鉸拱l(fā) l l 圖圖7-11 簡單體系拱橋簡單體系拱橋 組合體系拱橋按對墩臺有無推力一般可劃分為組合體系拱橋按對墩臺有無推力一般可劃分為有推力的和無推力的兩種類型。有推力的和無推力的兩種類型。 2 2）組合體系拱橋）組合體系拱橋由由拱與梁拱與梁（或系桿）組成主要承重結(jié)構(gòu)的拱橋。（或系桿）組成主要承重結(jié)構(gòu)的拱橋。 圖圖7-12 無推力的無推力的組合體系拱組合體系拱無推力的組合體系拱橋無推力的組合體系拱橋拱的推力由拱的推力由系桿系桿承受。承受。 適用于地質(zhì)不良橋位處。適用于地質(zhì)不良橋位處。 圖圖7-13 有推力的有推力的組合體系拱組合體系

7、拱有推力的組合體系拱橋有推力的組合體系拱橋拱的推力由拱的推力由墩臺墩臺承受。承受。 圖圖7-13 有推力的有推力的組合體系拱組合體系拱（2 2）按主拱圈截面形式分類）按主拱圈截面形式分類 圖圖7-14 7-14 主拱圈截面變化形式主拱圈截面變化形式1 1）板拱）板拱圖圖7-15 7-15 主拱圈截面形式主拱圈截面形式 2 2）肋拱肋拱圖圖7-16 四川九溪溝橋四川九溪溝橋跨徑為116m，建成時是世界上跨徑最大的石拱橋圖圖7-17 流溪橋流溪橋圖圖7-18 蘭江橋蘭江橋圖圖7-19 紅旗橋橫截面紅旗橋橫截面主拱圈材料主拱圈材料圬工、鋼筋混凝土、鋼和鋼圬工、鋼筋混凝土、鋼和鋼- -混凝土混凝土組合

8、組合拱上建筑形式拱上建筑形式實腹式和空腹式拱橋?qū)嵏故胶涂崭故焦皹蛑鞴叭€型主拱圈線型圓弧線、拋物線和懸鏈線拱橋圓弧線、拋物線和懸鏈線拱橋橋面位置橋面位置上承式、中承式和下承式拱橋上承式、中承式和下承式拱橋有無水平推力有無水平推力有推力和無推力拱橋有推力和無推力拱橋（3 3）拱橋的其它分類）拱橋的其它分類7.4 7.4 拱橋的構(gòu)造拱橋的構(gòu)造7.4.1 7.4.1 1 1）石板拱）石板拱截面形式截面形式拱圈砌筑應(yīng)滿足拱圈砌筑應(yīng)滿足下列構(gòu)造要求：下列構(gòu)造要求：錯縫錯縫圖圖7-21 拱石的錯縫要求拱石的錯縫要求限制砌縫寬度限制砌縫寬度 圖圖7-20 等變截面拱的拱石編號等變截面拱的拱石編號圖圖7-22

9、 拱圈與墩臺及腹孔墩的連接拱圈與墩臺及腹孔墩的連接設(shè)五角石設(shè)五角石 圖圖7-23 鋼筋混凝土板拱的橫截面鋼筋混凝土板拱的橫截面圖圖7-24 肋拱橋立面布置圖肋拱橋立面布置圖圖圖7-25 肋拱拱肋截面型式肋拱拱肋截面型式圖圖7-26 箱形肋拱橫系梁布置形式箱形肋拱橫系梁布置形式圖圖7-27 流溪橋流溪橋（3 3）雙曲拱）雙曲拱 雙曲拱橋的主要特點是將拱圈以雙曲拱橋的主要特點是將拱圈以“化整為零化整為零”的的方法按先后順序進(jìn)行施工，再以方法按先后順序進(jìn)行施工，再以“集零為整集零為整”的組合的組合式整體結(jié)構(gòu)承重。式整體結(jié)構(gòu)承重。 圖圖7-28 雙曲拱橋主拱圈橫斷面雙曲拱橋主拱圈橫斷面圖圖7-29 雙

10、曲拱橋主拱圈斷面型式雙曲拱橋主拱圈斷面型式圖圖7-30 拱肋截面型式拱肋截面型式圖圖7-31 拱肋分段的接頭位置拱肋分段的接頭位置圖圖7-32 雙曲拱橋主拱圈橫斷面雙曲拱橋主拱圈橫斷面（4 4）箱形拱）箱形拱 圖圖7-33 箱形拱拱圈截面示意箱形拱拱圈截面示意圖圖7-34 箱形拱閉合箱的構(gòu)造箱形拱閉合箱的構(gòu)造1 1）箱形拱截面的組成方式）箱形拱截面的組成方式 圖圖7-35 箱形拱截面的組成方式箱形拱截面的組成方式2 2）箱形拱的施工方法箱形拱的施工方法 預(yù)制拱箱無支架吊裝或有支架現(xiàn)場澆筑。預(yù)制拱箱無支架吊裝或有支架現(xiàn)場澆筑。 圖圖7-36 紅旗橋橫截面紅旗橋橫截面7.4.27.4.2 拱上建筑

11、構(gòu)造拱上建筑構(gòu)造（1 1）實腹式拱上建筑實腹式拱上建筑 圖圖7-37 實腹式拱上建筑實腹式拱上建筑 實腹式拱上建筑由實腹式拱上建筑由拱腹填料、側(cè)墻、防水層、護(hù)拱腹填料、側(cè)墻、防水層、護(hù)拱、橋面拱、橋面等組成。等組成。 圖圖7-37 實腹式拱上建筑實腹式拱上建筑（2 2）空腹式拱上建筑）空腹式拱上建筑 空腹式拱上建筑除具有實腹式拱上建筑相同的空腹式拱上建筑除具有實腹式拱上建筑相同的構(gòu)造外，還具有構(gòu)造外，還具有腹孔腹孔和和腹孔墩腹孔墩。 圖圖7-38 拱式拱上建筑拱式拱上建筑1 1）腹孔）腹孔拱式腹孔拱式腹孔圖圖7-39 橋墩臺上腹拱的布置方式橋墩臺上腹拱的布置方式 緊靠橋墩臺的第一個腹拱，目前較

12、多的有兩種緊靠橋墩臺的第一個腹拱，目前較多的有兩種做法：做法：一種是將腹拱的一種是將腹拱的拱腳直接支承在墩臺上拱腳直接支承在墩臺上； 一種是跨越橋墩，使橋墩兩側(cè)的腹拱圈相連，一種是跨越橋墩，使橋墩兩側(cè)的腹拱圈相連，靠近墩臺的第一個腹拱應(yīng)做成靠近墩臺的第一個腹拱應(yīng)做成三鉸拱三鉸拱。 圖圖7-40 延安延河橋延安延河橋圖圖7-41 梁式腹孔拱上建筑梁式腹孔拱上建筑梁式腹孔梁式腹孔簡支腹孔簡支腹孔（縱鋪橋道板梁）（縱鋪橋道板梁） 圖圖7-41 梁式腹孔拱上建筑梁式腹孔拱上建筑連續(xù)腹孔連續(xù)腹孔框架腹孔框架腹孔圖圖7-42 梁式腹孔拱橋梁式腹孔拱橋圖圖7-43 腹孔墩腹孔墩2 2）腹孔墩）腹孔墩橫墻式橫

13、墻式立柱式立柱式寶珠寺橋圖圖7-44 寶珠寺橋?qū)氈樗聵?1)(1)拱上填料、橋面及人行道拱上填料、橋面及人行道 一般情況下，主拱圈一般情況下，主拱圈及腹拱圈的拱頂填料厚度及腹拱圈的拱頂填料厚度（包括橋面厚度）不宜?。ò蛎婧穸龋┎灰诵∮谟?0cm。 圖圖7-45 拱上建筑拱上建筑7.4.3 7.4.3 當(dāng)填料厚度（包括路當(dāng)填料厚度（包括路面 厚 度 ） 等 于 或 大 于面 厚 度 ） 等 于 或 大 于50cm時，設(shè)計計算中時，設(shè)計計算中不不計入汽車荷載的沖擊力。計入汽車荷載的沖擊力。 圖圖7-46 小跨徑實腹拱伸縮縫布置小跨徑實腹拱伸縮縫布置（2）伸縮縫與變形縫伸縮縫與變形縫 通常在相對

14、變通常在相對變形較大的位置設(shè)置形較大的位置設(shè)置伸縮縫伸縮縫，而在相對，而在相對變形較小處設(shè)置變形較小處設(shè)置變變形縫形縫。 對小跨徑實腹對小跨徑實腹拱，伸縮縫設(shè)在兩拱，伸縮縫設(shè)在兩拱腳拱腳的上方，并在的上方，并在橫橋方向貫通全寬橫橋方向貫通全寬和側(cè)墻全高及至人和側(cè)墻全高及至人行道。行道。 圖圖7-47 拱式空腹拱橋伸縮縫及變形縫的布置拱式空腹拱橋伸縮縫及變形縫的布置 對拱式空腹拱橋，通常緊靠墩臺的第一個腹拱做成對拱式空腹拱橋，通常緊靠墩臺的第一個腹拱做成三鉸拱三鉸拱，并在緊靠墩臺的拱鉸上方設(shè)置，并在緊靠墩臺的拱鉸上方設(shè)置伸縮縫伸縮縫，且應(yīng)貫，且應(yīng)貫通全橋?qū)挘溆鄡晒般q上方設(shè)置通全橋?qū)?，而其余?/p>

15、拱鉸上方設(shè)置變形縫變形縫。 在大跨徑拱橋中，還應(yīng)將在大跨徑拱橋中，還應(yīng)將靠拱頂?shù)母构白龀蓛摄q或三鉸靠拱頂?shù)母构白龀蓛摄q或三鉸拱，并在拱鉸上方設(shè)拱，并在拱鉸上方設(shè)變形縫變形縫，以使拱上建筑更好地適應(yīng)主拱以使拱上建筑更好地適應(yīng)主拱的變形。的變形。 圖圖7-48 梁式空腹拱橋伸縮縫的布置梁式空腹拱橋伸縮縫的布置 對梁式腹孔，通常是在橋臺和墩頂立柱處設(shè)對梁式腹孔，通常是在橋臺和墩頂立柱處設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)置標(biāo)準(zhǔn)伸縮縫伸縮縫，而在其余立柱處采用，而在其余立柱處采用橋面連續(xù)橋面連續(xù)。 圖圖7-49 拱橋橋面排水裝置拱橋橋面排水裝置（3 3）排水與防水層排水與防水層（4 4）拱橋中鉸的設(shè)置）拱橋中鉸的設(shè)置2）按構(gòu)造要

16、求需采用兩鉸拱或三鉸拱的腹拱圈。）按構(gòu)造要求需采用兩鉸拱或三鉸拱的腹拱圈。1）按兩鉸拱或三鉸拱設(shè)計的主拱圈。）按兩鉸拱或三鉸拱設(shè)計的主拱圈。防水層在全橋范圍內(nèi)防水層在全橋范圍內(nèi)不宜斷開不宜斷開。 3）需設(shè)置鉸的矮小腹孔墩。）需設(shè)置鉸的矮小腹孔墩。圖圖7-50 防水層與拱腹泄水管的設(shè)置防水層與拱腹泄水管的設(shè)置4）在施工過程中，在拱腳或拱頂設(shè)置臨時鉸。）在施工過程中，在拱腳或拱頂設(shè)置臨時鉸。 圖圖7-51 拱橋中鉸的設(shè)置拱橋中鉸的設(shè)置圖圖7-52 拱鉸拱鉸圖圖8-63-1 弧形鉸弧形鉸圖圖7-52 拱鉸拱鉸7.5.1 拱橋的總體設(shè)計拱橋的總體設(shè)計7.5 7.5 拱橋的設(shè)計拱橋的設(shè)計（1）確定橋長和

17、分孔）確定橋長和分孔 （2）確定橋高與矢跨比）確定橋高與矢跨比 基礎(chǔ)底面標(biāo)高基礎(chǔ)底面標(biāo)高：河流沖刷深度、地質(zhì)情況及承載力要求。：河流沖刷深度、地質(zhì)情況及承載力要求。 起拱線標(biāo)高起拱線標(biāo)高：一般選擇：一般選擇低低拱腳。拱腳。 1 1）采用不同的矢跨比）采用不同的矢跨比2 2）采用不同的拱腳標(biāo)高）采用不同的拱腳標(biāo)高3 3）調(diào)整拱上建筑的恒載重量）調(diào)整拱上建筑的恒載重量4 4）采用不同類型的拱跨結(jié)構(gòu)）采用不同類型的拱跨結(jié)構(gòu)（3 3）不等跨連續(xù)拱橋的處理方法不等跨連續(xù)拱橋的處理方法拱頂?shù)酌鏄?biāo)高拱頂?shù)酌鏄?biāo)高橋面標(biāo)高：橋面標(biāo)高：一方面由兩岸線路的一方面由兩岸線路的縱斷面設(shè)計縱斷面設(shè)計來控制，另一方來控制，

18、另一方面保證面保證橋下凈空橋下凈空能滿足通航、泄洪及立交等的要求。能滿足通航、泄洪及立交等的要求。 圖圖7-53 不等跨分孔的拱橋不等跨分孔的拱橋矢跨比大時，拱腳處過陡，砌筑和現(xiàn)澆困難；矢跨比小時，附矢跨比大時，拱腳處過陡，砌筑和現(xiàn)澆困難；矢跨比小時，附加內(nèi)力大。加內(nèi)力大。 圖圖7-54 羅依溪橋羅依溪橋2020m m以下的小跨徑拱橋。以下的小跨徑拱橋。 圖圖7-55 拱橋拱軸線型拱橋拱軸線型（1 1）圓弧線圓弧線7.5.2 7.5.2 拱軸線的選擇拱軸線的選擇實腹式拱橋?qū)嵏故焦皹?（2 2）懸鏈線懸鏈線 鋼筋混凝土桁架拱鋼筋混凝土桁架拱和剛架拱等輕型拱橋。和剛架拱等輕型拱橋。 （3 3）拋物線拋物線 以以恒載壓力線恒載壓力線為設(shè)計拱軸為設(shè)計拱軸線，認(rèn)為基本上是適宜的。線，認(rèn)為基本上是適宜的。圖圖7-56 桁架拱橋的主要組成部分桁架拱橋的主要組成部分7.6.1桁架拱橋桁架拱橋7.6 7.6 桁架拱橋上部結(jié)構(gòu)由桁架拱橋上部結(jié)構(gòu)由桁架拱片、橫向聯(lián)結(jié)系和橋桁架拱片、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面系面系組成。組成。 根據(jù)構(gòu)造不同，桁架拱可以分為根據(jù)構(gòu)造不同，桁架拱可以分為斜（腹）桿式、斜（腹）桿式、豎（腹）桿式、桁肋式和組合式豎（腹）桿式、桁肋式和組合式四種。四種。 圖圖7-56 桁架拱橋的主要組成部分桁架拱