第36講拱橋構造

項目1拱橋構造陜西鐵路工程職業(yè)技術學院《橋梁施工》課程組主講：羅建華《橋梁施工》精品資源共享課情境四

拱橋施工項目任務拱橋的分類；拱橋的構造及傳力途徑；拱橋主拱圈的截面類型及適用范圍。認識拱橋的形式了解拱橋的類型掌握拱橋的構造掌握主拱圈截面類型及適用范圍目標1目標2目標3目標4能力目標準備施工1.拱橋與其他橋型相比有何優(yōu)點？2.拱橋有哪幾部分組成？3.拱橋有哪些類型？任務一認識拱橋拱橋（archbridge）定義：指的是在豎直平面內以拱作為上部結構主要承重構件的橋梁。圖1趙州橋古代拱橋:拱軸曲線造型的千變萬化，其中最具有代表意義的是建于公元595-605年的趙州橋，跨徑L=37m。當代拱橋：結構型式與施工方法的豐富多彩如，1997年建成的重慶萬縣長江大橋（圖2所示，L=420m），廣州丫髻沙特大橋（圖3，L＝360m），1932建成的澳大利亞悉尼鋼拱橋（圖4，L＝503m），2003年建成的上海盧浦大橋（圖5，L=550m），2009年建成的重慶朝天門鋼拱橋（圖6，L＝552m）。圖21997建成的四川萬縣長江大橋（L=420m)圖3360m廣州丫髻沙特大橋圖41932澳大利亞503m悉尼鋼拱橋圖52003年建成的550m上海盧浦鋼拱橋圖62009年建成的552m重慶朝天門鋼拱橋拱橋的受力特點上承式拱橋三峽庫區(qū)香溪拱橋拱橋的優(yōu)缺點跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，養(yǎng)護、維修費用??；外形美觀；構造較簡單，有利于廣泛采用?！局饕獌?yōu)點】答案解析拱橋的優(yōu)缺點水平推力力，自重較大，對地基要求高；圬工拱橋不能采用機械化和工業(yè)化的施工，需要較多的勞動力，施工工期長；連續(xù)多孔的大、中橋，需要采取較復雜的措施，或設置單向推力墩，工程造價高；上承式拱橋的建筑高度較高?！局饕秉c】答案解析拱橋的組成拱橋的主要組成部分拱橋的類型拱橋類型建筑材料圬工拱橋，鋼筋混凝土拱橋，鋼拱橋拱軸線型式圓弧拱橋，拋物線拱橋，懸鏈線橋橋面位置上承式拱橋，中承式拱橋，下承式拱橋結構體系簡單體系拱橋：三鉸拱，兩鉸拱，無鉸拱組合體系拱橋：無推力拱橋，有推力拱橋主拱圈截面拱上建筑形式實腹式拱橋，空腹式拱橋板拱橋，肋拱橋，雙曲拱橋，箱形拱橋沋河公園實腹式拱橋鋼筋混凝土箱肋中承式拱下承式鋼管混凝土預應力系桿拱橋雙曲拱橋拱橋的組成主拱圈；拱頂、拱腳、拱軸線、拱腹、拱背、起拱線拱上建筑；拱上側墻、防水層、拱腔填料、橋面及附屬結構欄桿、路緣石、橋面防水層、錐坡、盲溝、變形縫橋墩及基礎答案解析拱橋的分類建筑材料圬工拱橋，鋼筋混凝土拱橋，鋼拱橋結構體系簡單體系拱橋：三鉸拱，兩鉸拱，無鉸拱組合體系拱橋：無推力拱橋，有推力拱橋主拱圈截面板拱橋，肋拱橋，雙曲拱橋，箱形拱橋拱軸線形式圓弧拱橋，拋物線拱橋，懸鏈線橋橋面位置上承式拱橋，中承式拱橋，下承式拱橋拱上建筑形式實腹式拱橋，空腹式拱橋答案解析1.簡單體系拱有何特點？2.組合體系拱有何特點？3.主拱圈截面各類型拱橋特點及適用范圍？任務二了解拱橋簡單體系拱三次超靜定，剛度大，構造簡單，附加應力大。廣泛用于石拱橋和鋼筋混凝土拱橋之中，尤其是基礎較好、跨徑較大時。一次超靜定結構，拱頂無鉸，結構整體剛度比三鉸拱大。由基礎位移、溫度變化、混凝土收縮徐變等引起的附加內力比無鉸拱小，可用于地基條件較差或坦拱中。靜定，無附加應力，鉸構造復雜，橋面在鉸處需設置伸縮縫，橋面縱坡在伸縮縫處折角，不利行車與養(yǎng)護。三鉸拱兩鉸拱無鉸拱組合體系拱無推力的拱梁組合橋（a）柔性系桿剛性拱—系桿拱（b）剛性梁柔性拱—藍格爾拱（c）剛性系桿剛性拱—洛澤拱組合體系拱有推力的拱梁組合橋剛性梁剛性拱（倒洛澤拱）

（b）剛性梁柔性拱（倒藍格爾拱）（a）主拱圈截面類型板拱、肋拱、雙曲拱、箱形拱、鋼管混凝土拱、勁性骨架混凝土拱各有何特點？適用于什么情況？小組討論答案解析1.板拱橋：主拱圈采用矩形實體截面。構造簡單、施工方便，使用廣泛。自重較大，不經濟，通常在地基較好的中小跨徑圬工拱橋中采用。2.肋拱橋：肋拱橋由兩條或兩條以上分離式拱肋組成承重結構的拱橋，拱肋之間靠橫向聯(lián)系梁連接成整體而共同受力.這種橋橫截面面積較小，節(jié)省材料,自重輕,跨越能力大，多用于較大跨徑的拱橋。可以用圬工、鋼筋混凝土、鋼材建造。答案解析3.雙曲拱橋：主拱圈橫截面由一個或數(shù)個小拱組成，其主拱圈在縱向和橫向均呈曲線形。通常有拱肋、拱波、拱板和橫向聯(lián)系等幾部分。雙曲拱橋施工工序多，組合截面的整體性差，易開裂，只宜在中小跨徑橋梁中采用。（目前基本不用）答案解析4.箱形拱橋：拱圈橫截面由幾個箱室組成。截面挖空率大，可達全截面的50%-70%，較實體板拱橋可減少圬工用料與自重，適用于大跨度拱橋。截面抗扭剛度大，橫向整體性和穩(wěn)定性好，特別適用于無支架施工。1997四川萬縣長江大橋L=420m)勁性骨架鋼筋混凝土箱形拱橋1.主拱圈的構造？2.拱上建筑的構造？任務三掌握構造主拱圈的構造一、板拱二、肋拱三、箱形拱四、桁架拱五、剛架拱橋六、鋼管混凝土拱橋一、板拱構造1.拱圈截面：實體的矩形截面；2.拱軸線的類型：圓弧拱和懸鏈線拱；3.石料規(guī)格：料石拱，塊石拱和片石拱；石料強度等級不得小于300MPa；4.砌筑要求：(1)砌縫應是輻射方向，與拱軸線相垂直，且成通縫；(2)多層砌筑時要求垂直于受壓面的順橋向砌縫錯開，間距不小于10cm；拱石的編號a)圓弧拱；b)變截面懸鏈線拱；c)等截面懸鏈線拱一、板拱構造(3)橫截面內，豎向砌縫應當錯開，錯開寬度至少10cm；增加砌體的抗剪強度和整體性。(4)砌縫的縫寬不應大于2cm。拱石的錯縫要求（尺寸單位：cm）一、板拱構造(5)主拱圈與墩臺連接處，應采用五角石，以改善連接處的受力狀況。拱圈與墩臺及腹孔墩連接一、板拱構造二、肋拱構造組成：拱肋，以及立柱、橫梁、行車道。適用：大、中跨徑的拱橋。肋拱橋組成圖三、箱形拱構造在橫向將拱圏截面劃分成一些箱肋，在縱向箱肋分段，采用預制裝配施工方法，拼裝成拱后，再澆筑混凝土連成整體。槽形拱箱構造主要特點：

(1)截面挖空率大，可達全截面的50%-70%，可大量節(jié)省圬工體積，減輕重量；

(2)中性軸大致居中，對于抵抗正負變矩具有幾乎相等的能力，能夠適應各截面正負彎矩變化的情況；

(3)閉合空心截面，抗彎抗扭剛度大，拱圈的整體性好；

(4)單根箱肋的剛度大，穩(wěn)定性好，便于無支架吊裝；

(5)預制箱肋的寬度較大，施工操作方便，易于保證質量；

(6)制作要求高，起吊設備多；四、桁架拱橋構造20世紀80年代開始發(fā)展，在中小跨徑上運用；90年代，路徑逐步增大，最大達到330m；特點：外形輕巧美觀，在結構上兼有桁架和拱的特點，各部件截面尺寸較小，重力較輕，節(jié)省材料，整體性能好，裝配化程度高，施工程序少。組成：桁架拱片、橫向聯(lián)系和橋面系；其中：桁架拱片是主要承構件；四、桁架拱橋構造桁架拱橋的主要組成1.桁架拱片：上弦桿、下弦桿、腹桿(斜桿和豎桿)。四、桁架拱橋構造桁架拱橋a)豎桿式；b)斜壓桿式；c)斜拉桿式；d)三角形式2.橫向聯(lián)系：目的：為了將各桁架拱片連成整體，使之共同受力，并保證橫向的穩(wěn)定性，需要在桁架拱片之間設置橫向聯(lián)系；類型：橫系梁、橫隔板和剪力撐。3.橋面：橫向微彎板、縱向微彎板和預應力混凝土空心板。4.桁架拱與墩臺的連接：懸臂式、過梁式、伸入式；四、桁架拱橋構造五、剛架拱橋構造特點：有推力的高次超靜定結構，具有構件少、自重輕、整體性好、剛度大、施工簡便、經濟指標較先進，造型美觀等優(yōu)點。組成：剛架拱片、橫向聯(lián)系和橋面系等部分組成。剛架拱片：主要承重結構。由實腹段主梁、空腹段的次梁、主拱腿、次拱腿等構成。剛架拱橋的主要組成（尺寸單位：cm）a)立面圖；b)拱頂橫斷面圖六、鋼管混凝土拱橋構造1.優(yōu)點：一方面：提高了材料的強度；減輕了拱圈的自重；另一方面：主拱圈自成為自架設體系，勁性骨架便于無支架施工；2.主拱圈構造：

(1)單管截面；

(2)啞鈴形斷面；

(3)桁架拱肋；

(4)箱形拱肋；3.橫向聯(lián)系：中承式拱橋，橋面下，采用剛度較大的K式或X式橫撐，以加強拱腳段的橫向剛度；橋面上，考慮行車高度后，設置鋼管焊接；4.橋面系：梁板式結構；減輕自重，方便施工；5.立柱與吊桿：傳力結構；立柱：用于上承式和中承式拱橋上承部分；吊桿：中、下承式拱橋；六、鋼管混凝土拱橋構造一、實腹式拱上建筑；二、空腹式拱上建筑；三、其它細部構造；拱上建筑的構造一、實腹式拱上建筑的構造實腹式拱上建筑構造簡單，施工方便，但填料數(shù)量較多，恒載較重，小跨徑拱橋中多采用實腹式。實腹式拱橋構造圖（尺寸單位：cm）大、中跨徑拱橋多采用空腹式。空腹式拱上建筑由多孔腹孔結構和橋面系主成：以利于減小恒載，并使橋梁顯得輕巧美觀。根據(jù)腹孔的結構形式，空腹式拱上建筑又分為拱式和梁式兩種。二、空腹式拱橋1.拱形腹拱拱式拱上建筑a)帶實腹段的空腹拱；b)全空腹拱a)b)腹孔與墩（臺）的聯(lián)結1.拱形腹拱二、空腹式拱橋2.梁式腹拱：二、空腹式拱橋梁式空腹孔拱上建筑a)簡支腹孔布置；b)簡支腹孔布置；c)連續(xù)腹孔布置；d)框架腹孔布置3.腹孔墩：（1）橫墻（立墻）式：通常用石料或混凝土預制塊砌筑；（2）立柱式：由立柱和蓋梁組成的鋼筋混凝土排架結構；8.1拱橋的構造腹孔墩構造型式a)橫墻式；b)立柱式1.拱上填料、橋面及人行道：拱上填料作用：能起到擴大車輛荷載分布面積的作用的同時，還能減少車輛荷載的沖擊作用；石拱橋：厚度不小于50cm；雙曲拱橋：厚度不小于30cm；當填土厚度超過上述值時，可不計汽車荷載沖擊力的作用。拱橋的行車道和人行道的橋面鋪裝與梁橋的基本相同。三、其它細部構造2.伸縮縫與變形縫：作用：使拱上建筑適應主拱圈的變形，設置伸縮縫使拱上建筑與墩臺分離，并使拱上建筑和主拱圈一起自由的變形，避免引起腹拱、腹孔墩及側墻的開裂。相對變形大的位置設置伸縮縫；相對變形小的位置設置變形縫；了解伸縮縫與變形縫：實腹式：伸縮縫通常設置在拱腳的上方；拱式拱上結構的空腹式，一般在靠近第一個腹孔圈做成三鉸拱，并在靠近拱鉸上方的側墻上，相應地設置伸縮縫；其余設置變形縫；伸縮縫與變形縫的布置三、其它細部構造3.橋面排水和防水措施：

順橋縱坡排水；拱腹填料透水；防水層截水；泄水管泄水；盲溝引水；三、其它細部構造橋面排水布置防水層的類型：石灰三合土或膠泥防水層：瀝青麻布防水層：三、其它細部構造4.拱鉸：

設置拱鉸的情形：主拱圈設計為兩鉸拱或三鉸拱時