《上承式拱橋》課件

上承式拱橋上承式拱橋，也稱為“下承式拱橋”。拱橋的橋面直接鋪設(shè)在拱肋上，沒有橋墩支撐，僅依靠拱肋的強(qiáng)度和穩(wěn)定性來承載荷載。課程目標(biāo)了解上承式拱橋的基本結(jié)構(gòu)熟悉上承式拱橋的組成部分、受力原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。掌握上承式拱橋的設(shè)計(jì)原理學(xué)習(xí)上承式拱橋的設(shè)計(jì)方法、計(jì)算分析和施工工藝。分析上承式拱橋的優(yōu)缺點(diǎn)比較上承式拱橋與其他橋梁類型的優(yōu)缺點(diǎn)，并了解其應(yīng)用范圍?；窘Y(jié)構(gòu)介紹上承式拱橋主要由拱肋、橋臺(tái)、橋墩、橋面系組成。拱肋是上承式拱橋的核心，橋臺(tái)和橋墩用于支撐拱肋，橋面系則用于連接橋臺(tái)、橋墩，并為車輛提供行車道。拱肋承受著橋面荷載和自身重量，通過拱腳傳遞給橋臺(tái)和橋墩。橋臺(tái)和橋墩則將拱肋的壓力傳遞給地基，使橋梁穩(wěn)定可靠。上承式拱橋的定義1結(jié)構(gòu)形式上承式拱橋是指橋面鋪設(shè)在拱肋上的拱橋類型。拱肋是主要承重結(jié)構(gòu)，橋面直接通過橋面系與拱肋連接。上承式拱橋的結(jié)構(gòu)簡單，施工便捷，造價(jià)相對(duì)低廉。2典型特征拱肋通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橋面由鋼筋混凝土板或鋼板組成。上承式拱橋的跨度一般在20米至100米之間，適用于跨越河流、溝谷、道路等各種地形。3結(jié)構(gòu)優(yōu)勢與下承式拱橋相比，上承式拱橋的拱肋受力更合理，橋面鋪設(shè)更加方便，并且結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，抗震性能較好。4廣泛應(yīng)用上承式拱橋是現(xiàn)代橋梁建設(shè)中常見的一種橋梁類型，廣泛應(yīng)用于公路橋、鐵路橋、人行橋等各種橋梁工程中。上承式拱橋的歷史發(fā)展1古代起源上承式拱橋的雛形最早出現(xiàn)在古代中國，例如秦代的趙州橋，是中國古代橋梁的杰作，其結(jié)構(gòu)形式奠定了上承式拱橋的基石。2中世紀(jì)發(fā)展中世紀(jì)歐洲的羅馬式建筑中，上承式拱橋得到廣泛應(yīng)用，例如法國的PontduGard，是上承式拱橋的典型代表，展現(xiàn)了其承重能力和耐久性。3近代發(fā)展19世紀(jì)工業(yè)革命時(shí)期，上承式拱橋技術(shù)不斷發(fā)展，出現(xiàn)了許多大型上承式拱橋，例如美國的St.LouisArch，是世界上最高的拱橋之一，標(biāo)志著上承式拱橋的進(jìn)步。上承式拱橋的分類石拱橋石拱橋是上承式拱橋的常見類型，其歷史悠久，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐用性強(qiáng)。鋼筋混凝土拱橋鋼筋混凝土拱橋是現(xiàn)代建筑中常見的上承式拱橋類型，具有強(qiáng)度高、耐久性好的特點(diǎn)。組合拱橋組合拱橋采用多種材料，如鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、木材等，兼具不同材料的優(yōu)點(diǎn)。懸鏈線拱橋懸鏈線拱橋橋拱呈懸鏈線形狀，具有良好的受力特性，常用于跨度較大的橋梁。上承式拱橋的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)輕巧上承式拱橋的橋面直接由拱肋承載，不需要額外的橋墩或橋臺(tái)，減輕了橋梁的重量。施工簡便上承式拱橋的施工工藝相對(duì)簡單，可節(jié)省工期和成本，適合在一些復(fù)雜地形或特殊環(huán)境中建造。上承式拱橋的受力機(jī)理上承式拱橋的受力機(jī)理相對(duì)復(fù)雜，主要依靠拱圈自身的結(jié)構(gòu)和材料特性來承受荷載，并將其傳遞到橋墩上。拱圈的形狀和尺寸對(duì)受力性能有重要影響。拱橋的受力主要分為三個(gè)方面：拱圈自身重量、橋面荷載以及其他外力，例如風(fēng)力、地震力等。拱圈的受力模式主要包括彎曲、剪切和拉伸三種。1彎曲拱圈承受橋面荷載和自身重量時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲變形2剪切拱圈在承受橫向荷載時(shí)會(huì)產(chǎn)生剪切變形3拉伸拱圈在承受拉力時(shí)會(huì)產(chǎn)生拉伸變形上承式拱橋的構(gòu)造要素拱肋拱肋是拱橋的主要承重構(gòu)件，承受橋面荷載和自身重量。橋臺(tái)橋臺(tái)是拱橋兩端的支撐結(jié)構(gòu)，將拱肋的水平推力傳遞到基礎(chǔ)。橋墩橋墩是拱橋跨越河流或溝壑時(shí)的支撐結(jié)構(gòu)，將拱肋的水平推力傳遞到基礎(chǔ)。橋面橋面是拱橋的走行面，由橋面鋪裝、橋面系和橋面防撞設(shè)施組成。上承式拱橋的設(shè)計(jì)基本原則結(jié)構(gòu)安全拱橋結(jié)構(gòu)應(yīng)確保穩(wěn)定性，能夠承受荷載并經(jīng)受時(shí)間考驗(yàn)。材料選擇采用優(yōu)質(zhì)材料，如鋼筋混凝土、鋼材等，確保結(jié)構(gòu)耐久性。美觀協(xié)調(diào)拱橋設(shè)計(jì)應(yīng)與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，并注重美觀性，成為城市景觀的一部分。施工工藝采用合理的施工工藝，確保拱橋建造質(zhì)量和施工安全。上承式拱橋的計(jì)算分析上承式拱橋的計(jì)算分析是設(shè)計(jì)和建造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、承載力、材料強(qiáng)度和施工誤差等因素。通常采用有限元分析方法進(jìn)行計(jì)算，考慮拱橋的幾何形狀、材料特性、荷載條件和邊界條件，預(yù)測拱橋的受力狀態(tài)和變形情況。計(jì)算方法有限元分析分析內(nèi)容結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、承載力、變形軟件工具ANSYS、ABAQUS、SAP2000上承式拱橋的施工工藝基礎(chǔ)施工基礎(chǔ)施工需要確保拱橋的穩(wěn)定性，并能承受橋梁的荷載。常見的施工方法有：打樁、鉆孔灌注樁、CFG樁等。拱肋施工拱肋通常采用預(yù)制混凝土或鋼筋混凝土，并使用模板和支架進(jìn)行組裝和澆筑。橋面鋪設(shè)橋面鋪設(shè)包括：鋪設(shè)防水層、鋪設(shè)橋面鋪裝層、安裝伸縮縫和排水系統(tǒng)等。附屬設(shè)施安裝附屬設(shè)施包括：橋梁照明系統(tǒng)、交通安全設(shè)施、橋梁監(jiān)控系統(tǒng)等。上承式拱橋的檢查與養(yǎng)護(hù)1定期檢查定期檢查拱橋結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，檢查橋面、橋墩、拱肋等部位是否存在裂縫、沉降、位移等問題。2防腐處理對(duì)拱橋的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐處理，防止鋼筋銹蝕，延長橋梁的使用壽命。3排水系統(tǒng)維護(hù)拱橋的排水系統(tǒng)，確保雨水及時(shí)排出，防止雨水浸泡橋體，影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全。4橋面維護(hù)對(duì)橋面進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)，清除雜物，修補(bǔ)破損部位，確保橋面平整、安全。上承式拱橋的典型案例分析上承式拱橋的典型案例分析，可以幫助我們更深入地了解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、受力特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原則以及施工工藝。這些案例可以作為學(xué)習(xí)和參考的寶貴資源，為我們提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和啟示。分析典型案例可以讓我們更好地理解上承式拱橋的優(yōu)缺點(diǎn)，并將其應(yīng)用于實(shí)際工程中，更好地解決工程問題。上承式拱橋的優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定抗震性強(qiáng)跨度大美觀缺點(diǎn)施工難度高造價(jià)高維護(hù)要求高上承式拱橋的應(yīng)用前景城市交通上承式拱橋在城市交通建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，可用于建造跨越河流、道路和鐵路的橋梁，改善交通流量，緩解擁堵。景觀建筑上承式拱橋的優(yōu)美曲線和獨(dú)特的外觀使其成為景觀建筑中的熱門選擇，可用于建造景觀橋、步行橋和人行天橋，提升城市景觀。鄉(xiāng)村道路上承式拱橋在鄉(xiāng)村道路建設(shè)中也發(fā)揮著重要作用，可用于建造跨越山谷、河流和溝渠的橋梁，方便交通出行。特殊用途上承式拱橋還可以用于建造特殊用途的橋梁，例如機(jī)場跑道橋、高速公路橋和大型水庫橋。上承式拱橋相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性文件《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2015）技術(shù)規(guī)范《公路橋涵設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TD61-2015）施工規(guī)范《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF12-2004）養(yǎng)護(hù)規(guī)范《公路橋涵養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG/TH20-2011）上承式拱橋的設(shè)計(jì)難點(diǎn)拱軸線確定拱軸線位置直接影響拱橋結(jié)構(gòu)受力，需要綜合考慮地形、地質(zhì)、水文、交通等因素，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。拱肋截面選擇拱肋截面形式多樣，需要根據(jù)拱橋跨度、荷載、材料等因素進(jìn)行合理選擇，以確保結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟(jì)性。支座形式設(shè)計(jì)支座形式影響拱橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要根據(jù)拱橋類型、荷載、地基條件等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮支座的耐久性和可維護(hù)性。施工技術(shù)難度上承式拱橋施工需要采用特殊技術(shù)，如模板支撐、拱肋拼裝等，需要經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)精湛的施工團(tuán)隊(duì)進(jìn)行操作。上承式拱橋的施工要點(diǎn)11.拱肋施工拱肋施工應(yīng)采用分段澆筑或整體澆筑的方式，確保拱肋的平穩(wěn)和穩(wěn)定性。要注意拱肋的尺寸和形狀，避免出現(xiàn)偏差。22.拱頂施工拱頂施工應(yīng)與拱肋施工同步進(jìn)行，確保拱頂與拱肋的緊密結(jié)合，避免出現(xiàn)空隙或裂縫。33.支架拆除支架拆除前要進(jìn)行驗(yàn)收，確保拱橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)坍塌事故。拆除支架時(shí)應(yīng)分步進(jìn)行，保證安全。44.防水防滲上承式拱橋的防水防滲工作非常重要，要選擇合適的防水材料，并進(jìn)行仔細(xì)施工，防止出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。上承式拱橋的安全隱患結(jié)構(gòu)缺陷設(shè)計(jì)缺陷可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，例如拱圈厚度不足或拱腳支撐不牢固。施工質(zhì)量問題可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力下降，如材料質(zhì)量問題或施工工藝不當(dāng)。自然災(zāi)害地震、洪水、暴風(fēng)雪等自然災(zāi)害可能對(duì)拱橋造成嚴(yán)重?fù)p害，導(dǎo)致橋梁垮塌。惡劣環(huán)境，如高溫、低溫、冰凍、鹽堿等，會(huì)導(dǎo)致橋梁材料老化，降低其承載能力。上承式拱橋的加固加固方法裂縫修補(bǔ)針對(duì)拱橋結(jié)構(gòu)裂縫，采用灌漿、植筋、碳纖維布等方法進(jìn)行修補(bǔ)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。混凝土加固采用高性能混凝土或鋼筋混凝土加固，增加拱橋截面尺寸，提高承載能力。鋼板加固在拱橋關(guān)鍵部位添加鋼板，利用鋼板的高強(qiáng)度和韌性提高拱橋的抗彎抗剪能力。預(yù)應(yīng)力加固通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)，對(duì)拱橋結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，提高拱橋的抗壓強(qiáng)度和抗裂性能。上承式拱橋的可持續(xù)發(fā)展環(huán)境保護(hù)上承式拱橋建設(shè)中，應(yīng)盡量減少對(duì)環(huán)境的破壞和污染。安全生產(chǎn)確保施工安全，防止事故發(fā)生，保護(hù)工人的生命安全。資源利用合理利用資源，減少浪費(fèi)，提高材料的循環(huán)利用率。社會(huì)效益促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善民生，提高人民生活水平。上承式拱橋的創(chuàng)新發(fā)展方向與自然環(huán)境融合將上承式拱橋融入自然景觀，創(chuàng)造和諧共生的生態(tài)環(huán)境，打造獨(dú)特景觀。輕量化設(shè)計(jì)探索新型材料和結(jié)構(gòu)，降低橋梁重量，減少對(duì)環(huán)境的影響，提高經(jīng)濟(jì)效益。智能化管理應(yīng)用傳感器、監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，優(yōu)化橋梁運(yùn)行狀態(tài)，提升安全性和耐久性。多功能應(yīng)用將上承式拱橋與其他基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合，打造多功能綜合體，提升空間利用效率。上承式拱橋的未來趨勢展望智能化發(fā)展上承式拱橋?qū)⒅鸩饺谌胫悄芑夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)橋梁的智能監(jiān)控、預(yù)警和維護(hù)，提高安全性、可靠性和效率。可持續(xù)發(fā)展未來上承式拱橋?qū)⒏幼⒅乜沙掷m(xù)發(fā)展理念，采用環(huán)保材料，降低能耗，并與周圍環(huán)境和諧共處。經(jīng)典上承式拱橋案例賞析本次講座將帶大家欣賞一些經(jīng)典的上承式拱橋案例，比如法國的亞歷山大三世橋，這是一座雙層鋼桁架拱橋，橋面裝飾精美，展現(xiàn)了歐洲建筑藝術(shù)的巔峰之作。此外，我們還會(huì)介紹中國的趙州橋，它是世界上現(xiàn)存最早的石拱橋，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和精湛的工藝水平令人嘆服。通過這些經(jīng)典案例的賞析，我們能夠更好地了解上承式拱橋的發(fā)展歷史，并從中汲取設(shè)計(jì)和建造經(jīng)驗(yàn)。上承式拱橋設(shè)計(jì)優(yōu)化策略優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)使用輕質(zhì)材料，降低自重，減小拱圈的應(yīng)力。同時(shí)，優(yōu)化拱圈的形狀，使之更符合力學(xué)原理，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。改進(jìn)橋梁材料采用高性能鋼材、混凝土等材料，提高橋梁的強(qiáng)度、耐久性和抗震性能。同時(shí)，積極探索新型材料，提高橋梁的綜合性能。優(yōu)化橋梁施工采用先進(jìn)的施工技術(shù)，保證施工質(zhì)量和效率，降低施工成本。同時(shí)，注意施工安全，確保橋梁的質(zhì)量和壽命。加強(qiáng)橋梁維護(hù)定期對(duì)橋梁進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理隱患，延長橋梁的使用壽命。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)橋梁的管理，確保橋梁的正常運(yùn)營。上承式拱橋技術(shù)發(fā)展歷程1古代古羅馬時(shí)期，上承式拱橋出現(xiàn)，用于道路和水渠建設(shè)。2中世紀(jì)歐洲中世紀(jì)，上承式拱橋技術(shù)不斷發(fā)展，并應(yīng)用于橋梁建筑。3近代工業(yè)革命時(shí)期，上承式拱橋采用鋼結(jié)構(gòu)，提高了橋梁的承載能力。4現(xiàn)代現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于上承式拱橋，包括高強(qiáng)度材料、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等。上承式拱橋國內(nèi)外對(duì)比分析日本上承式拱橋日本在拱橋建造方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，尤其是在上承式拱橋的設(shè)計(jì)和施工領(lǐng)域，發(fā)展較為成熟。日本的上承式拱橋以其精密的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)異的耐久性和精湛的施工工藝著稱，并充分考慮了抗震性能和環(huán)境保護(hù)因素。意大利上承式拱橋意大利在拱橋建造方面擁有悠久的歷史和深厚的文化底蘊(yùn)。意大利上承式拱橋以其優(yōu)美的造型和藝術(shù)性著稱，體現(xiàn)了古典建筑的獨(dú)特魅力，并融合了現(xiàn)代科技，在安全性和功能性方面也取得了顯著進(jìn)步。中國上承式拱橋近年來，中國在橋梁建造技術(shù)方面取得了長足進(jìn)步，上承式拱橋在高速公路、鐵路、城市交通等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。中國上承式拱橋以其高性價(jià)比、安全性和效率著稱，并不斷創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念和施工工藝。上承式拱橋智能化建設(shè)11.結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測運(yùn)用傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測拱橋結(jié)構(gòu)的健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)。22.交通流量管理通過智能交通系統(tǒng)，優(yōu)化交通流量分配，提高通行效率，并根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀況調(diào)整橋梁荷載。33.環(huán)境監(jiān)測預(yù)警監(jiān)測橋梁周邊的環(huán)境因素，例如氣溫、濕度、風(fēng)力等，及時(shí)預(yù)警惡劣天氣對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響。44.智能運(yùn)維管理利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，優(yōu)化橋梁養(yǎng)護(hù)方案，提高運(yùn)維效率，延長橋梁使用壽命。上承式拱橋建設(shè)可持續(xù)性環(huán)境保護(hù)合理選材，減少資源消耗，降低環(huán)境