《上承式拱橋 》課件

上承式拱橋上承式拱橋是一種常見的橋梁類型，其特點是橋面直接架設(shè)在拱肋上。這種橋梁結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，且具有較高的承載能力。課程目標(biāo)了解上承式拱橋的定義和特點上承式拱橋是一種重要的橋梁類型，具有獨特的結(jié)構(gòu)特征和工作機理。掌握上承式拱橋的發(fā)展歷史了解上承式拱橋的發(fā)展歷程，從古代到現(xiàn)代，以及不同歷史時期的代表性拱橋。學(xué)習(xí)上承式拱橋的設(shè)計與施工技術(shù)深入理解上承式拱橋的設(shè)計原理，掌握相關(guān)的施工工藝和技術(shù)規(guī)范。掌握上承式拱橋的維護和保養(yǎng)方法了解上承式拱橋在使用過程中的維護和保養(yǎng)方法，確保橋梁的安全性和使用壽命。上承式拱橋的定義和特點結(jié)構(gòu)特點橋面直接鋪設(shè)在拱圈上，拱圈由拱肋組成。拱肋承受橋面荷載，并將荷載傳遞到拱臺和橋墩。主要特點結(jié)構(gòu)簡潔美觀大方施工方便造價較低上承式拱橋的發(fā)展歷史1古代起源上承式拱橋起源于古代，在羅馬帝國時期，羅馬人已經(jīng)廣泛使用拱橋技術(shù)。例如，羅馬的龐培城的拱橋，以及世界著名的羅馬斗獸場。2中世紀(jì)發(fā)展中世紀(jì)歐洲，拱橋技術(shù)得到進一步發(fā)展，出現(xiàn)了許多著名的拱橋，例如法國的圣米歇爾山修道院的拱橋，以及德國的科隆大教堂的拱橋。3近代應(yīng)用近代，上承式拱橋被廣泛應(yīng)用于公路和鐵路橋梁建設(shè)，并不斷改進設(shè)計和施工技術(shù)。例如，美國的金門大橋，以及中國的武漢長江大橋。上承式拱橋的工作機理拱券的壓力拱橋的荷載傳遞方式與梁式橋不同，拱橋的荷載主要由拱券承擔(dān)，拱券受到壓力，將荷載傳遞到拱腳。水平推力拱券受到的壓力會產(chǎn)生水平推力，拱腳需要足夠穩(wěn)固來抵消這個水平推力，防止拱橋失穩(wěn)。拱橋結(jié)構(gòu)拱橋的整體結(jié)構(gòu)，包括拱券、拱肋、拱臺、橋墩、橋臺，共同承擔(dān)荷載，共同抵消水平推力，保證拱橋的穩(wěn)定和耐久性。上承式拱橋的主要構(gòu)造拱圈拱圈是上承式拱橋的核心部分，它承受著來自橋面和橋臺的荷載。拱圈的形狀通常為圓弧形或拋物線形，拱圈的材料可以是鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)或磚石結(jié)構(gòu)。拱肋拱肋是連接拱圈和橋臺的結(jié)構(gòu)，它起到傳遞荷載的作用。拱肋通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其形狀和尺寸根據(jù)拱橋的跨度和荷載情況而定。拱臺拱臺是支撐拱圈的結(jié)構(gòu)，它將拱圈的荷載傳遞到地基。拱臺通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其形狀和尺寸根據(jù)拱橋的跨度和荷載情況而定。橋墩橋墩是支撐橋面的結(jié)構(gòu)，它將橋面的荷載傳遞到地基。橋墩通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其形狀和尺寸根據(jù)橋面的荷載情況而定。拱圈拱圈是上承式拱橋的核心結(jié)構(gòu)，承擔(dān)著橋面荷載的傳遞和拱橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。它由多個拱肋組成，共同承受著橋面荷載和拱橋自身的重量。拱圈的設(shè)計需要考慮材料強度、幾何形狀、荷載分布等因素，確保其能夠安全可靠地承受各種荷載。拱肋拱肋是拱橋結(jié)構(gòu)中承托拱圈的主要受力構(gòu)件。拱肋通常采用鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)形式，連接拱圈，并將荷載傳遞到拱臺或橋墩。拱肋的設(shè)計需要考慮拱橋的跨度、荷載和結(jié)構(gòu)形式等因素。拱臺拱臺是上承式拱橋的重要組成部分，承擔(dān)著拱圈的重量并將其傳遞至基礎(chǔ)。拱臺的形狀和尺寸根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)類型、荷載和地質(zhì)條件而定。拱臺通常由混凝土、砌石或鋼結(jié)構(gòu)組成，并具有良好的穩(wěn)定性和抗震性能。橋墩支撐拱橋橋墩是拱橋的重要組成部分，它支撐著拱圈，將荷載傳遞到地基。承重結(jié)構(gòu)橋墩通常采用混凝土或鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計要確保其強度和穩(wěn)定性。水下基礎(chǔ)橋墩的底部需要打入地基，以確保橋梁的穩(wěn)固性。連接拱圈橋墩通過特殊的連接方式與拱圈連接，確保結(jié)構(gòu)整體的受力平衡。橋臺橋臺是上承式拱橋的組成部分之一，它位于拱橋兩端，起著承托拱圈和傳遞荷載的作用。橋臺通常由臺身、臺帽、翼墻、護坡等組成，需要根據(jù)橋梁的具體情況進行設(shè)計。拱橋的優(yōu)點和應(yīng)用范圍11.高承載能力拱橋結(jié)構(gòu)可有效抵抗各種荷載，確保橋梁的安全性和穩(wěn)定性。22.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性拱橋結(jié)構(gòu)受力合理，具有較強的抗震性能，適用于地震多發(fā)地區(qū)。33.美觀大方拱橋造型優(yōu)美，線條流暢，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，具有較高的觀賞價值。44.廣泛應(yīng)用拱橋可用于公路、鐵路、城市景觀等多種領(lǐng)域，應(yīng)用范圍廣泛。荷載和作用分析11.永久荷載橋梁自重、填土重量、鋪裝重量等。22.活荷載車輛荷載、行人荷載、施工荷載等。33.溫度荷載溫度變化引起拱橋結(jié)構(gòu)膨脹或收縮，影響拱橋受力。44.風(fēng)荷載風(fēng)荷載對拱橋影響較大，尤其對高聳拱橋。永久荷載永久荷載是指在拱橋使用期間始終存在的荷載，包括橋本身的重量、橋面鋪裝、欄桿和照明設(shè)施的重量等。永久荷載是拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計中最重要的荷載之一，它對拱橋的結(jié)構(gòu)安全和使用壽命起著至關(guān)重要的作用。1橋體自重橋體本身的重量，包括拱圈、拱肋、拱臺和橋墩的重量。2橋面鋪裝橋面鋪裝材料的重量，包括瀝青混凝土、水泥混凝土和鋼筋混凝土等。3其他設(shè)施橋面上的欄桿、照明設(shè)施、排水系統(tǒng)和安全設(shè)施等重量?；詈奢d類型說明車輛荷載橋梁上行駛的車輛產(chǎn)生的荷載行人荷載橋梁上行人產(chǎn)生的荷載風(fēng)荷載風(fēng)力作用于橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載地震荷載地震作用于橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載溫度荷載溫度變化會影響拱橋結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，從而影響橋梁的安全性。夏季高溫會使拱橋膨脹，冬季低溫會使拱橋收縮，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。上承式拱橋的設(shè)計需要考慮溫度荷載的影響，采取相應(yīng)的措施來減小溫度應(yīng)力。風(fēng)荷載風(fēng)荷載是指風(fēng)對拱橋結(jié)構(gòu)的作用力。風(fēng)荷載的大小和方向會受到風(fēng)速、風(fēng)向和橋梁形狀的影響。對于上承式拱橋，風(fēng)荷載主要作用在橋面、拱圈和拱肋上。風(fēng)荷載會造成拱橋的振動，從而影響其安全性和穩(wěn)定性。地震荷載地震荷載是上承式拱橋設(shè)計中必須考慮的重要因素，直接影響結(jié)構(gòu)安全和耐久性。地震荷載會導(dǎo)致拱橋產(chǎn)生水平和垂直方向的振動，引發(fā)結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，進而導(dǎo)致破壞。7.5級橋梁抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定，橋梁的設(shè)計抗震烈度不應(yīng)低于7.5度9級地震烈度越高，橋梁承受的地震荷載越大，抗震設(shè)計要求越嚴(yán)格。0.1g通常情況下，地震作用系數(shù)取0.1g，即地震荷載為橋梁自重的10%1.0g在一些高烈度地震區(qū)，地震作用系數(shù)甚至可以達到1.0g，即地震荷載為橋梁自重的100%。結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析拱體受力分析拱橋的拱體承受著自身重量，以及橋面和車輛的荷載。拱體在受力后會產(chǎn)生軸力、剪力以及彎矩。拱體受到的壓力會傳遞到拱腳，并通過拱腳傳遞到橋臺或橋墩。拱臺和橋墩受力分析拱臺和橋墩承受著拱體傳遞來的壓力，以及自身的重量和周圍土體的壓力。拱臺和橋墩需要足夠堅固，以承受來自拱體的壓力，并確保橋梁的穩(wěn)定性。橋面及構(gòu)件受力分析橋面承受著車輛的荷載，并將其傳遞到拱體和橋墩。橋面需要設(shè)計成能夠承受車輛的重量，并確保橋梁的安全性。拱體受力分析水平推力拱體承受著來自橋面和自身重量的垂直荷載，并將其轉(zhuǎn)化為水平推力，作用于拱腳。垂直壓力拱體自身重量以及橋面荷載會產(chǎn)生垂直壓力，主要作用于拱圈的上下邊緣。彎矩由于拱體受力不均勻，會產(chǎn)生彎矩，影響拱圈的穩(wěn)定性和安全。剪力在拱圈連接處以及拱腳位置，會產(chǎn)生剪力，影響拱體的強度和承載能力。拱臺和橋墩受力分析1垂直荷載橋面重量、車輛荷載2水平荷載風(fēng)荷載、地震荷載3溫度荷載熱脹冷縮影響拱臺和橋墩承受垂直荷載和水平荷載。垂直荷載主要來自橋面重量和車輛荷載，水平荷載主要來自風(fēng)荷載和地震荷載。溫度荷載也會對拱臺和橋墩產(chǎn)生影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生熱脹冷縮。拱臺和橋墩需要有足夠的承載能力，才能確保橋梁的安全運行。橋面及構(gòu)件受力分析1橋面均勻分布荷載2橫梁承受橋面荷載3縱梁傳遞荷載4支座支撐橋面橋面受力分析需考慮各種荷載的影響，包括車輛荷載、行人荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載等。橋面荷載通過橫梁和縱梁傳遞到拱圈、拱肋和橋墩。橫梁承受橋面荷載，縱梁將荷載傳遞到拱圈和拱肋。支座承受橋面荷載，并傳遞到橋墩和拱臺。橋面及構(gòu)件的受力分析是確保上承式拱橋結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵。上承式拱橋的設(shè)計拱圈設(shè)計拱圈是上承式拱橋的核心，承受著橋面和荷載的壓力。設(shè)計需要考慮拱圈的形狀、尺寸、材料和施工工藝，確保其強度和穩(wěn)定性。拱肋設(shè)計拱肋連接拱圈，將荷載傳遞至橋臺和橋墩。設(shè)計需要考慮拱肋的形狀、尺寸、材料和連接方式，確保其強度和穩(wěn)定性。拱臺和橋墩設(shè)計拱臺和橋墩支撐拱圈，承受著來自拱圈的壓力。設(shè)計需要考慮拱臺和橋墩的尺寸、形狀、材料和基礎(chǔ)形式，確保其強度和穩(wěn)定性?？拐鹪O(shè)計上承式拱橋需要考慮地震力的影響，設(shè)計需要采用抗震措施，確保橋梁在地震情況下能保持安全運行。拱圈設(shè)計形狀和尺寸根據(jù)橋梁的跨度、荷載和結(jié)構(gòu)形式確定拱圈的形狀和尺寸，拱圈形狀通常為拋物線、圓弧或多心圓弧。材料選擇常用的拱圈材料有鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土，根據(jù)橋梁的跨度、荷載和施工條件選擇合適的材料。結(jié)構(gòu)分析采用有限元方法或其他結(jié)構(gòu)分析軟件進行拱圈的受力分析，計算拱圈的內(nèi)力、變形和穩(wěn)定性。施工工藝拱圈的施工工藝需要根據(jù)材料選擇、結(jié)構(gòu)形式和施工環(huán)境確定，確保施工安全和質(zhì)量。拱肋設(shè)計拱肋類型拱肋類型多種多樣，包括實心拱肋、空心拱肋、組合拱肋等。實心拱肋結(jié)構(gòu)簡單、強度高，但材料消耗量較大。空心拱肋重量輕、節(jié)省材料，但強度較低。組合拱肋結(jié)合了實心和空心拱肋的優(yōu)點，可以根據(jù)橋梁荷載和跨度進行選擇。拱肋材料拱肋材料主要包括鋼筋混凝土、鋼材、預(yù)應(yīng)力混凝土等。鋼筋混凝土拱肋經(jīng)濟實用，廣泛應(yīng)用于公路和鐵路橋梁。鋼拱肋強度高、重量輕，適合跨度較大的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土拱肋具有良好的抗裂性和耐久性，常用于大型橋梁工程。拱肋設(shè)計要點拱肋設(shè)計要點包括確定拱肋形狀、計算拱肋截面尺寸、確定拱肋的配筋方案等。拱肋形狀應(yīng)根據(jù)橋梁跨度、荷載分布和施工條件等因素綜合考慮。拱肋截面尺寸和配筋方案應(yīng)滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求。拱臺和橋墩設(shè)計1基礎(chǔ)類型考慮地質(zhì)條件和荷載，選擇合適的拱臺和橋墩基礎(chǔ)類型，例如樁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等。2結(jié)構(gòu)形式根據(jù)拱橋的規(guī)模、跨度和荷載，設(shè)計合理拱臺和橋墩結(jié)構(gòu)形式，如單柱式、多柱式、組合式等。3尺寸計算根據(jù)荷載和結(jié)構(gòu)形式進行詳細(xì)的尺寸計算，確保結(jié)構(gòu)的強度、穩(wěn)定性和耐久性。4抗震設(shè)計根據(jù)當(dāng)?shù)氐卣鹆叶群涂拐鹨?guī)范要求，進行抗震設(shè)計，確保拱臺和橋墩在地震作用下安全可靠?？拐鹪O(shè)計抗震設(shè)計上承式拱橋抗震性能非常重要。結(jié)構(gòu)設(shè)計要能有效抵抗地震荷載，保證橋梁安全性。地震荷載根據(jù)地震烈度和橋梁位置，確定地震荷載。設(shè)計抗震措施，提高結(jié)構(gòu)抵抗能力?？拐鸫胧┘訌娀A(chǔ)固結(jié)、設(shè)置阻尼器、采用抗震型材料等，提高橋梁抗震性能。維護與養(yǎng)護定期檢查定期檢查拱橋的結(jié)構(gòu)，包括拱圈、拱肋、拱臺和橋墩等。清理雜物及時清理橋面上的雜物，防止雜物堆積影響橋梁排水，導(dǎo)致橋梁腐蝕。修復(fù)損壞及時修補拱橋的裂縫和損壞部位，防止損壞部位擴大，影響橋梁安全。案例分析中國古代拱橋中國古代建筑中，上承式拱橋應(yīng)用廣泛。例如