混凝土拱桥

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1、第三篇 混凝土拱桥 第一章 拱桥的现状和发展 1、拱桥的发展 拱桥 国外： 石拱，木拱 十八世纪 铸铁拱 十九世纪 钢拱 钢筋混凝土拱 国内： 石拱，木拱 双曲拱 桁架拱 钢筋混凝土拱 刚架拱 桁式组合拱 钢管拱 新型组合体系拱 1964年 70年代 80年代 80年代中 古代拱桥 : 拱轴曲线造型的千变万化，其中最具有代表意义的是建于 公元 595图 1所示，跨径 L=37m） 图 1 赵州桥 当代拱桥 ：结构型式与施工方法的丰富多彩如， 97年 建成的重 庆万县长江大桥（图 2所示， L=420m）， 广州丫髻 悉尼钢拱桥（图 4， L 503m ） 及正在建设的 鲁浦大 桥（ L=550

2、m）。 图 2 1997建成的四川万县长江大桥 （ L=420m) 图 3 360m 广州丫髻沙特大桥 。 2、拱桥的受力特点 图 4 1932澳大利亚 503承重结构：主拱 拱桥的基本图示 支承处不仅产生竖 向反力，还产生水平推力，从而使拱主要受压 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 3、主要优缺点： 主要优点 跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养护、维修费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用 。 主要缺点： 1）是有推力的结构，而且自重较大，因而水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，对地基要求也高； 3）由于水平推力较大，在连续多孔的大、中桥中，为防止一孔破坏而影响全

3、桥的安全，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力墩，增加了造价； 4）上承式拱桥的建筑高度较高。 拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服 ： 200600桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手第二节 拱桥的结构体系及总体布置 一、拱桥的基本组成 根据行车道的位置 ， 拱桥可以分成：上承式 、 下承式和中承式三种类型如下图所示： 一般上承式拱桥 ， 桥跨结构是由主拱圈 、 拱上建筑等组成 。 拱桥的基本图示 桥梁工程 拱式桥 上承式拱桥的基本组成 123456711 净跨径 L 净矢高 f f/L - 矢跨比 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 三、拱桥的主要类型及其特点 拱桥 建桥材料 圬工拱桥，钢筋

4、混凝土拱桥，钢拱桥 拱轴线型式 圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥 桥面位置 上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥 结构体系分 简单体系拱桥 ：三铰拱，两铰拱，无铰拱 组合体系拱桥 ：无推力拱桥，有推力拱桥 主拱圈截面形式形式 拱上建筑形式 实腹式拱桥，空腹式拱桥 板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 1、简单体系拱桥和组合体系拱桥 拱桥按受力图式的分类 简单体系拱桥 ： 可以做成上承式，中承式，下承式，均为有推力拱。 三铰拱 ： 静定结构，在地基差的地区可采用。但构造复杂，施工困难，整体刚度小，主拱圈一般不采用 。 无铰拱 ： 三次超静定结构。拱的内力分布较

5、均匀，材料用量较三铰拱省；构造简单，施工方便，整体刚度大，实际中使用广泛。但超静定次数高，会产生附加内力，一般希望修建在地基良好处。跨径增大，附加力影响变小，故钢筋混凝土无铰拱仍是大跨径桥梁的主要型式之一 。 两铰拱 ： 一次超静定结构，介于三铰拱和无铰拱之间。 （一）按照结构体系分类 2、组合体系拱桥 组合体系拱桥： 在拱式桥跨中，行车系与拱组合，共同受力。同样，组合拱可以做成上承式、中承式和下承式。常用的有以下几种形式： 无推力拱 （使用较广泛）：拱的推力由系杆承受，墩台不受水平推力 有推力拱 ： 此种组合体系拱没有系杆，有单独的梁和拱共同受力，拱的水平推力任由墩台承受。 3、拱片桥 山东

6、交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 1、板拱桥 ： 主拱圈采用矩形实体截面。构造简单、施工方便，使用广泛。自重较大，不经济， 通常在地基较好的中小跨径圬工拱桥中采用 。 2、 肋拱桥： 肋拱桥由两条或两条以上分离式拱肋组成承重结构的拱桥 ， 拱肋之间靠横向联系梁连接成整体而共同受力 节省材料 ,自重轻 ,跨越能力大 ，多用于较大跨径的拱桥 。 可以用圬工 、 钢筋混凝土 、 钢材建造 。 （二）按照主拱的截面型式分类 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 3、双曲拱桥： 主拱圈横截面由一个或数个小拱组成 ， 其主拱圈在纵向和横向均呈曲线形。通常有拱肋、拱波、拱板和横向联系等几部分。 公路

7、双曲拱桥采用最多的是多肋波的截面形式；对于跨径和荷载较小的单车道桥可采用单波的形式。 双曲拱桥施工工序多，组合截面的整体性差，易开裂，因此，只宜在中小跨径桥梁中采用 。 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 4、箱形拱桥： 箱形拱桥拱圈横截面由几个箱室组成。截面挖空率大，可达全截面的 50%较实体板拱桥可减少圬工用料与自重，适用于大跨度拱桥 。截面抗扭刚度大，横向整体性和稳定性好，特别适用于无支架施工。 箱形拱闭合箱的构造 三、拱桥的总体布置 总体布置 确定桥梁长度及分孔 确定桥梁的设计标高和矢跨比 正确处理不等分孔问题 桥面标高，拱定底面标高，起拱线标高，基础标高 混凝土拱桥矢跨比 1/

8、4 1/8 箱型拱桥矢跨比 1/6 1/10 采用不同的矢跨比 采用不同的拱脚标高 调整拱上建筑的重力 采用不同的拱跨结构 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 四、拱桥实例介绍 我国公路桥中 70%为拱桥。我国多山，石料资源丰富，拱桥取材以石料为主。 1）圬工拱桥 （石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥，跨越能力较小） 主拱圈为等截面悬链线。拱矢度为 1/5，拱圈厚 上建筑对称布置 5个空腹拱，两边设岸孔 37m，拱圈厚 部结构为重力式石砌墩台。该桥施工在主孔范围内设 3个临时墩，上立钢支架、拱架等，其上砌筑主拱圈。 1965广西南宁都安红渡桥（ L: 100m ) 世界上跨径最大的石拱桥

9、。桥宽 8m，双肋石拱桥，腹拱为 9孔 13m，南岸引桥 3孔 13m，北岸引桥 1孔 15m。主拱圈由两条分离式矩形石肋和 8条钢筋混凝土横系梁组成。拱轴线为悬链线（ m= ，拱矢度 1/5，拱肋为等高变宽度 。 1990湖南凤凰县的乌巢河桥 （ L=120m） 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 2）双曲拱桥 （中国首创的一种拱桥型式） 结构纤细轻盈，适宜于软土地基上建造。 1969江苏无锡卫东桥 构思独特，充分发挥双曲拱桥构造特点，组合拼装成三叉形的双曲拱桥。 1969江苏无锡民主桥 上承式无铰空腹拱，是当时我国跨径最大的双曲拱桥。拱矢度 1/10，拱轴线设计为悬链线。为提高横断面

10、刚度、增强双曲拱在组合过程中裸肋的稳定性，断面设计成高低拱肋，全桥 29道横隔板组成整体性好的拱肋格排，合拢后上面砌筑双层拱波。 1968河南嵩县前河桥 （ L=150m） 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 3）肋拱桥 1988广东广州流溪桥 （ L=90m） 钢筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度 1/桥采用喷塑装修工艺，建筑宏伟壮丽，已成为公园的重要景观。 中承装配式铁路钢筋混凝土拱，矢高 40m，两片拱肋中心距 轴线采用二次抛物线，拱肋为箱形截面，吊杆为预应力杆件。施工时先架设钢拱架，然后在拱架上由下而上分层施工，安装拱肋底板 先安装的拱肋底板与钢拱架共同受力。在拱顶进行应力调整，改善了

11、拱肋的受力状态。为保证结构的整体性，拱肋与桥面系相交处的一段拱肋在工地现浇 。 1966北京永定河七号桥 （ L=150m） 1983 台湾台北关渡桥 （ L=165m） 中承式 5孔连续系杆拱桥，中间孔跨度为 165m，两侧孔跨度为 1434m，拱圈为抛物线。 1990江苏丹阳云阳桥（ L=70m） 跨越京杭大运河，无粘结预应力系杆拱， 3根拱肋，矢度 1/5，拱轴系数 m=箱高 车道刚性纵梁和无粘结预应力柔性系杆分开。预制安装法施工 . 1992 广东开平三埠桥 （ L=60m） 单拱肋预应力混凝土系杆拱，单拱肋置于车行道中央分隔带上。 1994台湾台北碧潭桥（ L=160m） 桥面由预制

12、预应力混凝土单箱组成，并配以 成主跨为 160桥跨度分别为 857m，全桥以简洁明快的弧形曲线构成，与远山近水相协调。 1990 四川宜宾小南门桥 (=240m) 主桥系中承式钢筋混凝土肋拱桥，矢度 1/5，是当时国内跨径最大的钢筋混凝土拱桥。该桥采用劲性钢骨架施工法，缆索吊装。 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 4）箱 拱桥 1979四川省宜宾市金沙江大桥 （ L=150m） 中国采用缆索吊装施工、跨径最大的钢筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高 宽 跨比 1/7，全拱圈横向分 5个箱室；纵向分 5段预制，缆索吊装就位后再组合成整体箱。 1989四 川涪陵乌江大桥 （ L=200m） 桥高 8

13、4m，矢跨比 1/4，主拱圈采用 3室箱 。 涪陵乌江大桥采用转体法施工，先在两岸上、下游组成 3转体合拢后吊装中箱顶、底板，最后组成 3室箱。 1997四川万县长江大桥 L=420m) 劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 5）刚架拱桥 1989江苏无锡 100米下甸桥 变截面，四分点附近截面高度最大，分别向拱脚、跨中减小。取消斜撑，拱上建筑采用 23 1993江西德兴 130米太白桥 采用转体施工。 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 6）桁架拱桥 1976浙江宁海 75米越溪桥 主孔为净跨 75矢度 1/9；边孔为净孔 40 1971浙江余杭 50米

14、里仁桥 钢筋混凝土斜拉杆式桁架拱桥。拱圈矢跨比为 1/8。全桥布置 4片拱片，在上弦杆覆盖微弯板混凝土桥面。预制拱片卧置叠浇，分段用浮吊起吊、翻身和吊装，在三分点处设临时支托，浇筑湿接头混凝土。 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 7）桁式组合拱桥 中国首创的一种桥型，它除保持桁式拱结构用料省、竖向刚度大等特点外，更具有桁梁的特性和可以采用悬臂法施工、施工阶段和运营阶段的受力趋于一致等优点。 1990四川自贡 160米牛佛沱桥 桁式组合拱为三室箱形截面，桁架片按节段分件预制，采用人字扒杆悬拼安装。 主跨为组合预应力混凝土桁架拱。全宽 圈高 跨比为 1/6。采用起重量 120020级钢轧丝锚碇体系悬臂拼装 。 1995贵州省 330米江界河桥 山东交通学院土木工程系 桥梁工程 拱式桥 8）钢管混凝土拱桥 1998浙江义乌 80米宾王桥 单肋钢管混凝土系杆拱桥，中跨矢跨比 1/5，矢