橋梁施工技術(shù)教學(xué)大綱-

1、武漢理工大學(xué)教案橋梁工程第四篇 拱橋第一章 拱橋概第一章 拱橋概述【教學(xué)要點(diǎn)】拱橋的主要組成部分及各部分的名稱(chēng)；拱橋的主要類(lèi)型；拱橋與梁橋的區(qū)別；拱橋的一般特點(diǎn)；拱橋的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍?！窘虒W(xué)要求】掌握拱橋的特點(diǎn)和適用范圍?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：拱橋各部分名稱(chēng)、拱橋特點(diǎn)和適用范圍?！颈菊轮R(shí)點(diǎn)】第一節(jié)拱橋特點(diǎn)和適用范圍拱橋的發(fā)展古代拱橋：拱軸曲線造型的千變?nèi)f化，其中最具有代表意義的是建于公元 595-606年的趙州橋。當(dāng)代拱橋：結(jié)構(gòu)型式與施工方法的豐富多彩，如重慶萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋、廣州丫髻沙大橋、澳大利亞悉尼鋼拱橋、上海盧浦大橋、重慶朝天門(mén)大橋。拱橋主要特點(diǎn)拱橋在豎向荷載作用下，兩端支承處除有豎向反力

2、外，還產(chǎn)生水平推力。正是這個(gè)水平推力，使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，大大減小跨中彎矩，使之成為偏心受壓構(gòu)件。截面應(yīng)力分布與受彎梁應(yīng)力相較為均勻，可充分利用主拱截面材料強(qiáng)度，使跨越能力5001200右。主要優(yōu)點(diǎn)能就地取材，與鋼筋混凝土梁橋相比，可節(jié)省大量鋼材和水泥?？缭侥芰^大。構(gòu)造較簡(jiǎn)單，尤其是圬工拱橋，技術(shù)容易被掌握，有利于廣泛采用。耐久性能好，維修、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少。主要缺點(diǎn)自重較大，相應(yīng)水平推力也較大，增加了下部結(jié)構(gòu)工程量。當(dāng)采用無(wú)鉸拱，基礎(chǔ)發(fā)武漢理工大學(xué)教案橋梁工程第四篇 拱橋第一章 拱橋概生位移或沉降所產(chǎn)生附加力大，對(duì)地基條件要求高。平力不平衡而相繼毀壞。高，而使橋兩頭接線工程量增大，或使橋面縱坡增

3、大，既增加了造價(jià)又對(duì)行車(chē)不利?；炷凉笆┕ば枰?jiǎng)趧?dòng)力較多，建橋時(shí)間較長(zhǎng)等。拱橋缺點(diǎn)正在改善：如地質(zhì)條件不好處建拱橋，可從結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)造型式采取措施， 以及利用輕質(zhì)材料來(lái)減輕結(jié)構(gòu)自重，或采取措施提高地基承載能力。為節(jié)約勞動(dòng)力，加快施工進(jìn)度，可采用預(yù)制裝配及無(wú)支架施工。這有效擴(kuò)大拱橋適用范圍，提高跨越能力。200-600m 范圍，拱橋仍然是懸索橋和斜拉橋的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。第二節(jié)拱橋組成及主要類(lèi)一、拱橋的基本組成拱橋由橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)）和下部結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)橋面位置的不同，分為上承式拱橋、中承式拱橋、下承式拱橋。上承式拱橋上部結(jié)構(gòu)由主拱圈和拱上建筑組成，主拱圈是拱橋主要承重結(jié)構(gòu)。拱圈是曲線形，一般情況

4、下車(chē)輛無(wú)法直接在弧面上行駛，在橋面系與拱圈之間需要有傳遞壓力的構(gòu)件和填充物，以使車(chē)輛能在平順的橋道上行駛。橋面系和這些傳力構(gòu)件或填充物統(tǒng)稱(chēng)為拱上結(jié)構(gòu)或拱上建筑。拱上建筑完全填實(shí)充滿(mǎn)的上承式拱橋?yàn)閷?shí)腹式拱橋，否則為空腹式拱橋。拱圈的最高處稱(chēng)為拱頂，拱圈與墩臺(tái)連接處稱(chēng)為拱腳或起拱面，拱圈各橫向截面或換算截面的形心連線稱(chēng)為拱軸線，拱圈的上曲面稱(chēng)為拱背，下曲面稱(chēng)為拱腹，起拱面和拱腹相交的直線稱(chēng)為起拱線，拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離稱(chēng)為計(jì)算矢高，拱頂截面下緣至起拱線連線的垂直距離稱(chēng)為凈矢高，相鄰兩拱腳截面形心點(diǎn)之間的水平距離稱(chēng)為計(jì)算跨徑，每孔拱跨兩個(gè)起拱線之間的水平距離稱(chēng)為凈跨徑，拱

5、圈或拱肋的矢高或凈矢高與計(jì)算跨徑或凈跨徑之比稱(chēng)為矢跨比。拱橋的下部結(jié)構(gòu)由橋墩、橋臺(tái)及基礎(chǔ)等組成。拱橋與梁橋的區(qū)別：武漢理工大學(xué)教案橋梁工程第四篇 拱橋第一章 拱橋概述二、拱橋的主要類(lèi)型二、拱橋的主要類(lèi)型按拱上建筑形式分為：實(shí)腹式拱橋和空腹式拱橋；按主拱圈線形分為：圓弧線拱橋、拋物線拱橋和懸鏈線拱橋；按橋面位置分為：上承式拱橋、中承式拱橋和下承式拱橋；按有無(wú)水平推力分為：有推力拱橋和無(wú)推力拱橋；按結(jié)構(gòu)受力圖式分為：簡(jiǎn)單體系拱橋、組合體系拱橋和拱片橋；凝土拱橋、勁性骨架混凝土拱橋。（一）按結(jié)構(gòu)受力圖式分類(lèi)簡(jiǎn)單體系拱橋定義：在簡(jiǎn)單體系拱橋中，上承式拱橋的拱上結(jié)構(gòu)或中、下承式拱橋的拱下懸吊結(jié)構(gòu)（統(tǒng)稱(chēng)為

6、行車(chē)道系結(jié)構(gòu)以裸拱的型式作為主要承重結(jié)構(gòu)，拱的水平推力直接由墩臺(tái)基礎(chǔ)承受。分類(lèi)：按照主拱的靜力體系，簡(jiǎn)單體系拱橋又可分為：三鉸拱計(jì)算時(shí)不考慮體系變形對(duì)內(nèi)力的影響，適合于在地基條件很差的地區(qū)修建。鉸的構(gòu)造復(fù)雜，施工困難，維護(hù)費(fèi)用高，減小了結(jié)構(gòu)的整體剛度，降低了抗震能力又由于拱的撓度曲線在頂鉸處有轉(zhuǎn)折，對(duì)行車(chē)不利，三鉸拱一般較少采用。兩鉸拱外部一次超靜定結(jié)構(gòu)。由于取消了拱頂鉸，結(jié)構(gòu)整體剛度較相應(yīng)三鉸拱大。附加內(nèi)力比對(duì)無(wú)鉸拱的影響要小。武漢理工大學(xué)教案橋梁工程第四篇 拱橋第一章 拱橋概在地附基條件較差時(shí)或坦拱中采用。無(wú)鉸拱修建在地基良好的條件下。組合體系拱橋（或立柱（板拱式組合體系橋?qū)⒘汉凸皟煞N基本

7、結(jié)構(gòu)組合起來(lái)，分為有推力的和無(wú)推力。無(wú)推力的組合體系拱無(wú)推力拱（也稱(chēng)系桿拱）是外部靜定結(jié)構(gòu)，兼有拱橋的較大跨越能力和簡(jiǎn)支梁對(duì)地基適應(yīng)能力強(qiáng)的兩大特點(diǎn)。拱的推力由系桿承受，系桿是一個(gè)將兩拱腳相互聯(lián)系在一起的水平構(gòu)件，因而墩臺(tái)不承受水平推力。豎直吊桿的柔性系桿剛性拱稱(chēng)系桿拱；具有豎直吊桿的剛性桿柔性拱稱(chēng)藍(lán)格爾拱； 具有豎直吊桿的剛性系桿剛性拱稱(chēng)洛澤拱；以上三種拱，當(dāng)用斜吊桿來(lái)代替豎直吊桿時(shí)，稱(chēng)為尼爾森拱。有推力的組合體系拱沒(méi)有系桿，由單獨(dú)的梁和拱共同受力，拱的推力仍有墩臺(tái)承受。剛性梁柔性拱倒藍(lán)格爾拱；剛性梁剛性拱倒洛澤拱。拱片橋上邊緣與橋面縱向平行，下邊緣是拱形的有推力結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為拱片，拱片的立面一

8、般被挖空做成桁架的形成。拱片橋可由兩片以上的拱片組成，并用橫向聯(lián)結(jié)系將各拱片聯(lián)成整體，行車(chē)道板支承在拱片上。拱片橋：無(wú)鉸、兩鉸或三鉸結(jié)構(gòu)，推力均由墩臺(tái)承受。桁架拱橋主要承重結(jié)構(gòu)是桁架拱片，桁架拱橋由拱和桁架兩種結(jié)構(gòu)體系組合而成，具有桁架和拱的受力特點(diǎn)。即由于受推力的作用，跨間的彎矩得以大大減少；把一般拱橋的傳力構(gòu)件（ 拱上建筑）與承重結(jié)構(gòu)（拱肋）聯(lián)合成整體桁架，結(jié)構(gòu)整體受力，能充分發(fā)揮各部分構(gòu)武漢理工大學(xué)教案橋梁工程第四篇 拱橋第一章 拱橋概件的作用。桁架拱結(jié)構(gòu)剛度大、自重小、用鋼量省。桁架拱的拱腳一般采用鉸接方式，以減少次內(nèi)力影響。剛架拱橋剛架拱橋是在桁架拱橋斜腿剛架橋等基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的另一

9、種橋型，屬于有推力的高次超靜定結(jié)構(gòu)。具有構(gòu)件少、質(zhì)量小、整體性好、剛度大、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低和造型美觀等優(yōu)點(diǎn)。（二）按拱圈截面型式分類(lèi)可分為等截面拱和變截面拱，變截面拱又可分為：拱圈寬度不變而變厚度；厚度不變而改變拱圈寬度。板拱主拱圈采用矩形實(shí)體截面，其寬度和與之相配的道路寬度相當(dāng)。板拱橋構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，但在相同截面條件下，實(shí)體矩形截面比其他型式的抵抗矩小。為獲得與其他型式截面相同的截面抵抗矩，必須增大截面尺寸，相應(yīng)增加了材料用量和結(jié)構(gòu)自重，這是不經(jīng)濟(jì)的，通常只在地基條件較好的中、小跨徑圬工拱橋中。即板肋拱。肋拱通常是由兩個(gè)布置在橋面兩側(cè)或三個(gè)橋面兩側(cè)和中間分隔帶各一個(gè)相對(duì)較窄而高的截面組成

10、，肋與肋之間由橫系梁相連。優(yōu)點(diǎn)是用料不多，而抗彎剛度大大增加，從而減輕了拱橋的自重。因此多用于大、中跨徑的拱橋。雙曲拱主拱圈的橫截面是由數(shù)個(gè)橫向小拱組成，使主拱圈在縱向及橫向均是曲線形。截面抵抗矩較相同材料用量的板拱大，它的預(yù)制部件分得細(xì)，吊裝質(zhì)量輕，在公路橋梁上曾獲得廣泛的應(yīng)用。但由于其截面組成劃分過(guò)細(xì)，整體性能較差，建成后出現(xiàn)裂縫較多。箱形拱節(jié)省材料，減輕自重，減少下部結(jié)構(gòu)材料用量，對(duì)于大跨徑拱橋則效果更為顯著。武漢理工大學(xué)教案橋梁工程第四篇 拱橋第一章 拱橋概述閉口箱形截面，抗扭剛度大，橫向整體性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，特別適用于無(wú)支架施工。施工制作較復(fù)雜，大跨徑拱橋合適。鋼管混凝土拱凝土增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性，同時(shí)又利用鋼管對(duì)其混凝土的套箍作用，使填充混凝土處于三向受壓狀態(tài)，使其具有更高的抗壓強(qiáng)度和抗變形能力。勁性骨架混凝土拱以鋼骨桁架作為受力筋，它既可以是型鋼，也可以是鋼管。采用鋼管作為勁性骨架的混凝土拱又可稱(chēng)為內(nèi)填外包型鋼筋混凝土拱，主要解決大跨度拱橋施工的自架設(shè)問(wèn)題。首先架設(shè)自重輕，強(qiáng)度、剛度均較大的鋼管骨架，然后在空鋼管內(nèi)灌注混凝土