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1、拱桥构造一 拱桥分类（一）按照结构受力图式分类:简单体系拱桥和组合体系拱桥.简单体系拱桥拱圈分为三铰拱,无铰拱，两铰拱。组合体系拱桥分为无推力拱，有推力拱。（二）按照主拱的截面型式分类：板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥，钢管砼拱桥.按主拱圈的拱轴线的型式分类：圆弧拱桥、链线拱桥等按照桥面的位置可以分为：上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥按拱上建筑的形式分类：实腹式拱桥、空腹式拱桥按建桥材料(主拱圈的材料)分类：圬工拱桥、钢拱桥等按照有无水平推力可分为：有推力拱桥和无推力拱桥二 确定桥梁的设计标高：桥面标高，拱定底面标高，起拱线标 高，基础标高1.桥面标高 由两岸线路的纵断面设计来控制； 要保
2、证桥下净空能满足宣泄洪水或通 航的要求。对于无铰拱，可以将拱脚置于设计 水位以下，但通常淹没深度不得超过矢高的 2/3。 2.拱顶底面标高 当桥面标高确定后，由桥面标高减去拱顶填料厚度，就可得到拱顶上缘的标高，减去 主拱圈的厚度，可以推出拱顶底面标高。为了保证漂流物能正常通过，在任何情况下，拱 顶底面应高处计算水位（设计洪水位计入雍水、浪高等）1.0m。 3.起拱线标高 拟定起拱线标高，为了减小墩台基础底面的弯矩，节省墩台的圬工数量，一般宜选择低拱脚的设计方案。 对于有铰拱桥，拱脚需要高出计算水位以上 0.25m。 为了防止冰害，有铰或无铰拱的拱脚均应高出最高流冰面 0.25m。 当洪水带有大
3、量漂流物，若拱上建筑采用立柱时，应当将起拱线标高提高，使主拱圈 不要淹没过多，以防漂浮物对立柱的撞击或挂留。4.基础底面标高 主要根据冲刷深度、地基承载能力等因素确定。三 技术名称拱顶：拱圈最高点。 拱脚（起拱面） ：拱圈和墩台连接处。 拱轴线：拱圈各横向截面（或换算截面）的形心连线。 拱背：拱圈的上曲面。 拱腹：拱圈的下曲面。 起拱线：起拱面与拱腹相交的直线。 净跨径：每孔桥跨两个起拱线之间的水平距离； 计算跨径：相邻两拱脚截面形心点之间的的水平距离， 也就是拱轴线两端点之间的水 平距离。 净矢高：拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离； 计算矢高：拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距
4、离； 矢跨比：拱圈或（拱肋）的净矢高与净跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比。 一般将矢跨比大于或等于 1/5 的拱称为陡拱，矢跨比小于 1/5 的拱称为坦拱。四 双曲拱双曲拱圈由拱肋、拱波、拱板和横向联系等几部分组成它的最主要特点是：将主拱圈以“化整为零”的方法按先后顺序进行施工，再以“集零为整”的方式组合成承重的整体结构。因主拱圈分期形成，呈现组合结构的受力特征，整体性较弱，在地震荷载作用下容易破坏。 五 箱形拱箱形截面有以下特点：.截面挖空率大，大量减少体积，减轻重量;.抗扭刚度大，横向稳定性好、整体性强;.能够适应正负弯矩变化的要求，充分利用材料;.吊装时构件的刚度大、稳定性好，方便施工
5、。六 拱上建筑1 拱上建筑： 在桥面与主拱圈之间需要有传递压力的构件或填充物，以使车 辆能在平顺的桥道上行驶，桥面系和这些传力构件或填充物统称为拱上结构或拱上建筑。2 按照拱上建筑采用的不同构造方式，可将拱桥分为实腹式拱桥和空腹式拱桥两种实腹式拱上建筑分为填充与砌筑两种方式；空腹式拱上建筑除具有实腹式拱上建筑相同的构造外， 还具有腹孔和腹孔墩。腹孔结构分为拱式腹孔和梁式腹孔；腹孔墩可采用横墙式或排架式两种。七 拱桥其它细部构造1 拱铰常见的拱铰形式有：弧形铰、平铰、不完全铰、钢铰等。2 铰的设置通常拱桥中有三种情况需要设置铰。1、主拱圈按两铰拱或三铰拱设计时；2、空腹式拱上建筑，其腹拱圈按构造
6、要求需要采用两铰拱或三铰拱，或高度较小的腹孔墩上、下端与顶梁、底梁连 接处需设铰时；3、施工过程中，为消除或减小主拱圈底部分附加内力，以及对主拱圈内力作适当调整时，往往在拱脚或拱顶设临时铰。3 拱顶填料、桥面铺装填料厚度均不宜小于 30cm，当拱上填料厚度(包括桥面铺装厚度)等于或大于 50cm 时，设计计算中不计汽车荷载的冲击力。4 伸缩缝、变形缝伸缩缝宽度一般为 2cm3cm，施工时在缝内填入用锯末沥青按 1：1 的质量比制成预制板，也可用沥青砂等其他材料填缝；变形缝不留缝宽，其缝可干砌、用油毛毡隔开或用低标号砂浆砌筑。对小跨径实腹拱，伸缩缝设在两拱脚的上方，并在横桥向贯通（包括侧墙、行车
7、道、人行道、栏杆等）。对拱式空腹拱桥，通常将紧靠墩(台)的第一个腹拱做成三铰拱，并在紧靠墩(台)的拱铰上方设置伸缩缝，且应贯通全桥宽，如图 9.27b)，而其余两拱铰上方设置变形缝。另外，对特大跨径拱桥，还应将靠拱顶的腹拱做成两铰或三铰拱，并在拱铰上方也设置变形缝，如图9.27b)，以使拱上建筑更好地适应主拱的变形。对梁式腹孔，通常是在桥台和墩顶立柱处设置标准伸缩缝(板式或毛勒伸缩缝)，而在其余立柱处采用桥面连续。八、不等跨连续拱桥的处理方法（1）采用不同的矢跨比在相邻两孔中，大跨径用较陡的拱（矢跨比较大），小跨径用较坦的拱（矢跨比较小）（2）采用不同的拱脚标高大跨径孔的矢跨比大，拱脚降低，减
8、小了拱脚水平推力对基底的力臂。大、小跨的恒载水平推力对基底的弯矩得到平衡。但拱脚不在同一水平，使桥梁外形欠美观，构造也复杂。（3）调整拱上建筑的恒载重量 如要满足美观要求等，可用调整拱上建筑的重量来减小相邻孔间的不平衡推力。于是大跨径可用轻质的拱上填料或空腹式拱上建筑，小跨径用重质的拱上填料或实腹式拱上建筑，以改变恒载重量来调整拱桥的恒载水平推力。三种措施中，从桥梁外观考虑，以第三种为好，在设计中，可将几种措施同时采用。如仍不能达到完全平衡推力的目的，则需设计成体型不对称的或加大桥墩和基础尺寸来解决。九 桁架拱桥桁架拱桥的上部结构一般由桁架拱片、横向联结系和桥面三部分组成桁架拱构造形式：斜杆式
9、，竖杆式，桁肋式和组合式。桁架片由上弦杆、腹杆、下弦杆和拱顶实腹段组成。腹杆包括斜杆和竖杆。根据腹杆的不同布置情况可分为：竖杆式、三角形、斜压杆和斜拉杆等 四种型式。横向联结系由拉杆，横系梁，横隔板，剪刀撑组成。拱桥计算一 名词联合作用：活载作用于桥跨结构时，拱上建筑参与主拱圈共同承受活载的作用，称为“拱上建筑与主 拱的联合作用”或简称“联合作用”连拱作用：多孔拱桥在荷载作用下，桥墩和拱跨结构都会产生弹性变形，各拱结点会产生相与的水平 位移和转角，这种将各拱跨结构与桥墩一起共同作用称为连拱作用。合理拱轴线：在巳知荷载作用下拱截面上只有轴向压力的拱轴线称为合理拱轴线。目前常用拱轴线型有圆弧线，悬
10、链线，抛物线。二 计算1、悬链线方程推导2、拱轴系数 m 值的确定拱轴系数 m：拱脚处荷载集度与拱顶处荷载集度之比。拱轴系数 m 的求解1）假定初始的 m0；2）根据已知的矢跨比和拱轴系数，查得相应的半拱悬臂自重对 1/4 截面和拱脚截面的弯矩，进一步计算整个拱上建筑对 1/4截面和拱脚截面的弯矩；3）由下式计算新的拱轴系数 m，并与 m0 比较。相差不大， 则可。空腹式拱拱轴系数的确定一般采用“ 五点重和法”确定悬链线的 m 值。即要求拱轴线在全拱（拱定、两 1/4l 点和两拱脚）与其三铰拱的压力线重和。其相应 的拱轴系数确定如下等截面悬链线无铰拱，当温度升高时，1/4 截面产生负弯矩。3、
11、悬链线无铰拱的弹性中心4、考虑弹性压缩引起的内力取悬臂曲梁为基本结构。引起的内力：（略）5、裸拱自重内力（早脱架施工或无支架施工）6、温度变化产生的附加内力（计算，参见习题）7、主拱验算：强度验算和稳定性验算强度验算：砌体圬工，拱圈不允许出现开裂钢筋混凝土材料，按偏心受压构件进行计算稳定性验算稳定性验算分为纵向（面内）稳定性和横向（面外）稳定性两方面。斜拉桥一 斜拉桥的构造类型1、斜拉桥的发展，大体经历了以下三个阶段：第一阶段特征是拉索为稀索体系，钢或混凝土梁以受弯为主。第二阶段特征是其特征是拉索逐步采用密索体系，并可以换索，钢或混凝土梁以受压为主，截面尺寸减小。第三阶段特征是拉索普遍采用密索
12、体系，梁体轻型化。2、斜拉桥的孔跨布置形式：双塔三跨式（边跨 l1/中跨 l2=0.20.5）与独塔双跨式（边跨 l1/中跨 l2=0.51.0）。3、 索面形状 (一) 辐射式:斜索集中塔顶,锚固困难. (二) 竖琴式:斜索相互平行,倾角相同,外形美观. (三) 扇式:介于两者之间,采用最多4、索塔从桥梁行车方向看,塔柱可做成独柱式,双柱式,门式,斜腿门式,倒 V 式,宝石式 和倒 Y 式等多种型式二 斜拉桥的结构体系1、斜拉桥的主要组成部分为斜索, 塔柱和主梁, 这三者可按相互的结合方式组成四种不同 的结构体系： 悬浮体系 ，半悬浮体系， 塔梁固结体系 ，刚构体系，T 构体系，部分地锚体系
13、，矮塔部分斜拉桥体系。悬浮体系塔墩固结，塔梁分离 sin,cos,cos,sin,0, 0, 1333222111NQxMNQyMNQM半漂浮体系-塔墩固结，塔梁分离，但塔墩处主梁下设置竖向支承塔梁固结体系塔梁固结，塔墩分离刚构体系梁塔墩三者互为固结矮塔斜拉桥的特点：（1）塔较矮。常规塔高与跨度比为 1/41/5，部分斜拉桥为 1/81/12。（2）梁无索区较长，无端锚索。(3)边跨与主跨比值较大，一般大于 0.5。(4)梁高较大，高跨比 1/301/40，甚至做成变高度梁。(5)拉索对竖向恒活载分担率小于 30%，受力以梁为主，索为辅。(6)由于梁刚度大，活载作用下斜拉索应力变幅较小，可按体
14、外预应力索设计。2、斜拉索拉索种类：平行钢筋索，钢丝索，钢绞线，封闭式钢缆，单根钢缆。钢丝索分为平行钢丝股索，平行钢丝索，半平行钢丝索：钢绞线分为平行钢绞线索和半平行钢绞线索。斜拉索锚具有热铸锚，墩头锚，冷铸镦头锚，夹片群锚等几种。拉索的减振措施：气动控制法，阻尼减振法，改变拉索动力特征法。3、主梁构造主梁截面形式：实体梁式和板式主梁。横截面形式：实体双主梁截面 板式边主梁截面 分离双箱截面 整体箱形截面 板式箱形截面三 斜拉桥设计计算1、结构分析内容包括静力分析，稳定性分析，和动力分析三大类。静力分析：整体分析和局部分析。动力分析：抗风分析和抗震分析。2、等效弹性模量：每一根索用一个杆单元模
15、拟，采用修正斜拉索弹性模量的方法来描述索的非线性行为。等效弹性模量的建立：假定：（1）索完全柔性；（2）自重沿全长均匀分布；（3）索形状假定为抛物线3、合理成桥状态：指斜拉桥在施工完成后，在所有恒载作用下，各构件受力满足某种理想状态，如梁 、塔中弯曲应变能最小。（1）恒载平衡法索力初拟 exeeq ElEE322121（2）用恒载平衡法计算主梁合理受力状态a) 利用影响矩阵法调整后得到的成桥状态，进行活载计算，除了车辆荷载和其它可变荷载（温度、风等）外，还应包括运营过程中的混凝土收缩徐变影响力。由于影响矩阵法获得的成桥状态并非最终结果，并且也未计施工过程的影响，因此，混凝土收缩徐变的计算是近似
16、的。b)预应力设计先根据影响矩阵法获得的成桥状态主梁恒载轴力 ，以及第 a 步的主梁活载应力包络图，计算主梁合理预加力 ；然后布置主梁中的预应力。c)主梁成桥恒载弯矩可行域在影响矩阵法获得的成桥状态基础上加入配置好的预应力，获得一个新的成桥状态，相应的主梁轴力为 + 。根据 + 以及第 a 步的主梁活载应力包络图计算主梁弯矩可行域。（3）可行域法调索计算步骤初拟成桥状态；索力适度调匀或调整；计算主梁活载应力包络图；确定合理预加力和相应恒载弯矩可行域。4、合理施工状态正装法：先假定一组控制张拉索力，按正装计算得到一个成桥状态，将该成桥状态与事先定好的合理成桥状态比较，按最小二乘法原理使两个成桥状态相差最小，以此来修倒拆法：从成桥状态出发，按施工工序的逆过程，对结构进行虚拟倒拆并逐阶段进行分析，计算每次卸除一个施工段对剩余结构的影响。5、主梁最小预应力：使恒载弯矩可行域大于规定值需要的最小预应力。桥梁墩台一、 桥梁墩台类型与构造1、桥墩由墩帽、墩身和基础构成。2、桥墩形式大体上按受力可以归纳
