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1、拱 桥,第一篇 混凝土拱桥,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 595-605年的赵州桥（如图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）， 广州丫髻沙特大桥（图3，L360m）， 1932建成的澳大利亚悉尼钢拱桥（图4，L 5
2、03m ）及正在建设的鲁浦大桥（L=550m）。,图2 1997建成的四川万县长江大桥,图3 广州丫髻沙特大桥,图 4 1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥,6,2、受力特点： 支座处存在水平推力 拱内产生轴向压力弯矩减少偏心受压应力较均匀,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； 2）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桥的安全，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力
3、墩，增加了造价； 3）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：200600m范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手,1-2 拱桥的组成及主要类型 一、拱桥的基本组成 1、上部结构： （1）主拱圈：主要承重构件 （2）拱上建筑：桥面系和传力构件或填充物 2、下部结构： 桥墩、桥台、基础,拱顶,拱脚,拱轴线,拱背,拱腹,起拱线,9,10,二、拱桥的主要类型及其特点,拱桥,板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥,（一）按照结构受力图式分 按主拱圈与行车系之间相互作用的性质和影响程度，分三种类型：简单体系拱桥、组合体系拱桥及拱片桥。 1、简单体系拱桥,三铰拱,两铰拱,无铰拱,2、
4、组合体系拱桥 特点：梁和拱组合起来，共同承受桥面荷载和水平推力 （1）无推力组合拱桥（静定结构）,柔性系杆刚性拱(系杆拱),刚性系杆柔性拱(蓝格尔拱),双刚性(洛泽拱),尼尔森系杆拱,尼尔森蓝格尔拱,尼尔森洛泽拱,（2）有推力组合拱桥,倒蓝格尔拱,倒洛泽拱,（3）拱片拱属有推力拱仅用于上承式拱桥,行车道系与拱肋刚性连成一整体，上边缘与桥面纵向平行，下边缘是拱形的有推力结构,（二） 按主拱圈截面形式分 1、沿拱轴线：（1）等截面 （2）变截面,等截面,等宽变高度截面,等高变宽度截面,2、横截面：,（1）板拱桥： 适用：地基好，中小桥,（2）板肋拱桥：拱圈由板和肋组成,（3）肋拱桥：拱圈由板和肋组
5、成 适用：多用于大、中跨桥,（4）双曲拱桥： 适用：多用于中、小跨桥,（5）箱形拱桥： 适用：用于大跨桥,17,三、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）,18,2）双曲拱桥（中国首创的一种拱桥型式）,19,3）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1/4.5，全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。,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143m及44m，拱圈为
6、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=1.0，单箱高1.5m，行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） 桥面由预制预应力混凝土单箱组成，并配以Y型悬臂拱圈，形成主跨为160m及2x100m无推力拱桥。引桥跨度分别为85m及57m，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/
7、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。,20,4）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2.0m，箱宽7.60m，矢跨比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84m，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3m宽的边箱，待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,21,5）
8、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23m预应力混凝土简支梁以过渡。,1993江西德兴130米太白桥 采用转体施工。,22,6）桁架拱桥,1976浙江宁海75米越溪桥 主孔为净跨75m的预应力混凝土桁架拱，拱矢度1/9；边孔为净孔40m的双曲拱，,1971浙江余杭50米里仁桥 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。,23,7）钢管混凝土拱桥,1998浙江义乌80米宾王桥
9、单肋钢管混凝土系杆拱桥，中跨矢跨比1/5，矢高15.6m；边跨矢跨比1/4.5，矢高11.87m 。,1990四川旺苍115米东河桥 下承式钢管混凝土预应力系杆拱桥，矢度1/6。两片拱肋间用直径800mm横撑连接以保持其稳定性。活载作用下拱脚的水平推力由系杆及桥墩共同承担。钢管拱肋实际上是一种复合材料，在破坏荷载作用下，钢管不仅起纵筋的作用，而且对混凝土起螺旋箍筋的作用，以提高构件的承载能力。在施工阶段，钢管起着劲性骨架的作用。,24,8）劲性骨架混凝土拱桥,1997四川万县长江大桥 L=420m) 劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥,25,1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥,1977美国518.2m
10、 New River桥,9）钢拱桥,施工中的江汉五桥,第二章 拱桥的构造 2-1 主拱圈的构造 一、板拱按主拱材料不同分为石板拱、混凝土板拱和钢筋混凝土板拱。,板拱,二、肋拱肋拱桥的主要承重结构,立柱,拱肋,纵梁,横系梁,横梁,拱肋,1、材料：混凝土或钢筋混凝土，也可选用石材 2、拱肋数目和间距主要根据跨径、宽度、肋型、材料性能、荷载等级、施工条件、拱上结构等综合选定桥宽20m以内采用双肋式，超过20m以上，采用分离的双幅式双肋拱为保横向稳定，两外侧拱肋外缘间距l/20,3、拱肋截面 （1）矩形：构造简单、施工方便 （2）工字形：适用：大、中跨径 （3）箱型：适用：跨径大，桥面宽 （4）管形：
11、适用：钢管混凝土拱桥,三、双曲拱 主拱圈的组成： 拱肋、拱波、拱板、横向联系,拱肋,横向联系,拱板,拱波,1、主拱圈截面形式据桥梁跨度、宽度、设计荷载大小、材料类型和施工工艺等情况可采用： （1） 多肋多波形式：多用 （2）单波的形式：用于小跨径,2、拱肋： （1）作用：主拱圈的重要组成部分，施工中作为砌筑拱波和浇筑拱板的支架 （2）要求：强度、刚度、稳定性 （3）截面形式：,（4）拱肋一般为预制的钢筋混凝土构件，分段数目和长度取决于桥梁跨径大小、运输设备和吊装能力。接头不宜布置于拱顶，布置于拱肋自重作用下弯矩最小的地方，一般在跨径的0.3倍附近。一般分为三段。当跨径超过80m，可分为5段。,
12、3、拱波 （1）作用：主拱圈的组成部分，拱板混凝土浇筑时的模板 （2）一般用混凝土预制成圆弧形（不低于C20）,4、拱板 （1）作用：“集零为整”，加强拱圈整体性 （2）现浇混凝土（不低于C20）,平板形,折线形,波形,5、横向联系构件 （1）作用：使拱肋变形在横桥向均匀，避免拱波顶纵裂，保证横向稳定 （2）形式：横系梁和横隔板 （3）布置：拱顶、腹孔墩下、接头处，间距35m。拱顶部分可适当加密。,四、箱形拱 箱形截面的组成方式：可为单室箱或多室箱，每一闭合箱又由箱壁、顶板、底板及横隔板组成,多条U形肋,多条工字形肋,多条闭合箱肋,单箱多室截面,3、设计与构造 （1）截面尺寸高度h：取决于拱跨
13、及混凝土强度（目前常用C30C40）宽度：可采用窄拱圈形式其他细部尺寸见P265,2-2 拱上建筑的构造据构造方式不同，分为实腹式和空腹式 一、实腹式拱上建筑,组成：侧墙、拱腹填料、护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面等,3、拱腹填料的做法：（1）填充式：,（2）砌筑式 4、护拱：,二、空腹式拱上建筑组成：除与实腹式相同者外，还有腹孔和腹孔墩,1、腹孔型式：拱式腹孔和梁式腹孔,腹孔,腹孔墩,腹孔,腹孔墩,（1）拱式腹孔, 特点：构造简单，外形美观，重量较大，多用于圬工拱桥 布置：一般对称布置在靠近拱脚侧的一定区段内也有采用全空腹型式, 腹拱圈：石砌、混凝土预制或现浇的圆弧形板拱 靠近桥墩（台）的
14、第一腹拱做法：a、将腹拱的拱脚直接支承在墩（台）上；,b、跨越桥墩，使两侧腹拱圈相连,（2）梁式腹孔, 特点：减轻拱上重量，降低拱轴系数，改善拱圈在施工过程中的受力状况，获得更好的经济效果。 跨径及布置：要求同拱式,2、腹孔墩 分为横墙（力墙）式和排架（立柱）式,（1）横墙式：实体墙或横向挖孔 （2）排架式：盖梁和立柱组成的排架或刚架,2-3 拱桥其他细部构造,一、拱上填料、桥面及人行道 1、填料的作用 （1）扩大车辆荷载作用面积； （2）减小车辆荷载冲击作用,二、伸缩缝与变形缝 1、为什么要设伸缩缝和变形缝？ 2、伸缩缝和变形缝有什么区别？ 3、各种拱桥结构中，分别如何设置？（1）实腹式：两
15、拱脚上方,（2）拱式拱上结构：,（3）梁式或板式拱上结构：,4、伸缩缝和变形缝隙如何处理？伸缩缝一般宽23cm，其缝内填料可采用锯末屑与沥青按照1:1比例制成预制板，在施工时嵌入，并在上缘设置能活动但不透水的覆盖层，另外也可采用其它材料填塞伸缩缝。变形缝不留缝宽，其缝可干砌、用油毛毡或低强度等级的砂浆砌筑。,三、排水及防水层 1、桥面水的排除：同梁式桥 2、渗入拱腹内的水排除：防水层、泄水管3、防水层和泄水管的埋设方式： （与上部结构形式有关）（1）实腹式拱桥 防水层：拱背护拱、侧墙铺设 泄水管：跨径的14,（2）空腹式拱桥防水层：沿腹拱上方与主拱圈跨中实腹段的拱背布置泄水管：跨径的14,四、
16、拱桥中的铰 1、拱桥中哪些情况应设铰？ （1）按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈 （2）按构造要求需采用铰的腹拱圈 （3）需设置铰的矮小腹孔墩 （4）施工中，设置临时铰 2、铰的分类：永久性铰，临时性铰,（4）铅垫铰：利用铅的塑性变形达到支撑面的自由转动。中小跨径的板拱或肋拱，也可作为临时铰。,（5）钢铰：多作为临时铰。,钢管混凝土拱桥简介,钢管混凝土拱肋,立柱（或吊杆）,横撑,行车道系,下部构造,一、钢管混凝土拱桥的特点属于钢混凝土组合结构中的一种 1、结构分类据钢管与混凝土的组合关系，分为“内填型”和“内填外包型”,（2）内填外包型,（1）内填型,2、特点： （1）优点：强度高、塑性好、质量轻、耐疲劳、耐冲击， 另外，还有以下独特优点：（1）钢管本身就是耐侧压的模板，（2）钢管兼有横向钢筋和纵向箍筋的作用（3）钢管施工阶段起劲性骨架作用，运营阶段又是主要承重结构。（4）在受压构件中采用，可节省材料。 （2）缺点： （1）钢管膨胀，混凝土脱空 （2） 泵送混凝土密实性难保（3）钢管表面防锈 （4）钢管制造、安装要求高,
