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1、【模块编号】MU-06-02MU-06-021Modular Unit-0602 拱 桥 的 设 计【模块编号】MU-06-02MU-06-022主 要 内 容一、拱桥的总体布置一、拱桥的总体布置二、拱轴线型选择二、拱轴线型选择三、拱圈截面变化规律及截面尺寸拟定三、拱圈截面变化规律及截面尺寸拟定【模块编号】MU-06-02MU-06-023一、 拱桥的总体布置1-1、桥、桥址址方案比较确定桥位；方案比较确定桥位；1-2、根据地质、通航等确定桥梁长度、跨径、孔数、桥、根据地质、通航等确定桥梁长度、跨径、孔数、桥面设计标高、主拱圈矢跨比；面设计标高、主拱圈矢跨比；【模块编号】MU-06-02MU-
2、06-0241-3、确定桥梁的设计标高和矢跨比标高：标高：桥面标高拱顶底面标高起拱线标高基础底面标高【模块编号】MU-06-02MU-06-025矢跨比矢跨比根据跨径、拱顶、拱脚标高确定矢跨比（f/l)【模块编号】MU-06-02MU-06-026不等跨的处理不等跨的处理多跨拱桥的多跨拱桥的“不等跨不等跨”问题，可以采用的措施有问题，可以采用的措施有：大跨用较大的矢跨比、小跨用较小的矢跨比；大跨用较大的矢跨比、小跨用较小的矢跨比； 大跨采用较低的拱脚标高、小跨采用较高的拱脚标高；大跨采用较低的拱脚标高、小跨采用较高的拱脚标高；大跨采用较轻的拱上填料、小跨采用较重的拱上填料；大跨采用较轻的拱上填
3、料、小跨采用较重的拱上填料；【模块编号】MU-06-02MU-06-027二、 拱轴线型的选择2.1 选择的总原则选择的总原则 尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。【模块编号】MU-06-02MU-06-0282.2 拱轴线选择应满足的条件拱轴线选择应满足的条件1、尽量减小拱圈截面弯矩，使截面在附加内力影响下各、尽量减小拱圈截面弯矩，使截面在附加内力影响下各主要截面的应力相差不大，并不出现拉应力；主要截面的应力相差不大，并不出现拉应力；2、对于无支架施工，不用临时性施工措施，能满足各施、对于无支架施工，不用临时性施工措施，能满足各施工阶段的要求；工阶段的要求；3、计算方法简便；、计算方法简便；4、
4、线型美观，便于施工；、线型美观，便于施工；【模块编号】MU-06-02MU-06-0292.3 合理拱轴线与压力线合理拱轴线与压力线合理拱轴的概念合理拱轴的概念 若拱轴线与某种荷载的压力线相吻合；则此时的若拱轴线与某种荷载的压力线相吻合；则此时的拱圈截面上只有轴向力，无弯矩作用，应力均匀；拱圈截面上只有轴向力，无弯矩作用，应力均匀；【模块编号】MU-06-02MU-06-02102.3（续）（续） 压力线作为拱轴线？从合理拱轴线的概念出发，从合理拱轴线的概念出发，我们希望我们希望“拱轴线拱轴线”能与能与荷载的压力线重合。荷载的压力线重合。但是，但是，“压力线压力线”是于某是于某种荷载对应的。种
5、荷载对应的。桥梁在结构重力及活荷载桥梁在结构重力及活荷载等多种荷载作用下，采用等多种荷载作用下，采用某一荷载的压力线作为拱某一荷载的压力线作为拱轴线，也不可能与所有变轴线，也不可能与所有变化的荷载的压力线重合化的荷载的压力线重合现实的桥梁中，并无现实的桥梁中，并无“合合理拱轴线理拱轴线”公路拱桥恒载所占比重公路拱桥恒载所占比重大，一般采用恒载压力大，一般采用恒载压力线作为拱轴线；线作为拱轴线；特殊情况，活载较大时，特殊情况，活载较大时，如铁路拱桥，可用恒载如铁路拱桥，可用恒载加一半活载的压力线作加一半活载的压力线作为拱轴线。为拱轴线。【模块编号】MU-06-02MU-06-02112.4 常用
6、的拱轴线型（能表达为拱轴线方程）（能表达为拱轴线方程）圆弧线圆弧线优点：优点： 拱轴各点曲率相同，线型拱轴各点曲率相同，线型简单；简单；缺点：缺点： 矢跨比较大时，矢跨比较大时， 与恒载与恒载压力线偏离较大，拱圈受压力线偏离较大，拱圈受力不均；力不均； 适合于适合于20m以下的小以下的小跨径拱桥；跨径拱桥；抛物线抛物线 均匀荷载下，拱的合理拱轴；均匀荷载下，拱的合理拱轴；适合于：适合于： 恒载分布比较接近均匀的拱桥，恒载分布比较接近均匀的拱桥，如矢跨比较小的大跨径空腹如矢跨比较小的大跨径空腹式拱桥、桁架拱、刚架拱等；式拱桥、桁架拱、刚架拱等；二次抛物线方程：二次抛物线方程：也可采用高次抛物线也
7、可采用高次抛物线【模块编号】MU-06-02MU-06-02122.4 常用的拱轴线型（续）（续）悬链线悬链线实腹拱桥的合理拱轴线实腹拱桥的合理拱轴线- 恒载集度（单位长度的恒载集度（单位长度的恒重）由拱顶向拱脚连恒重）由拱顶向拱脚连续分布、逐渐增大；续分布、逐渐增大；空腹拱桥恒载压力线在腹空腹拱桥恒载压力线在腹孔墩处有转折点，用悬孔墩处有转折点，用悬链线作拱轴线与恒载压链线作拱轴线与恒载压力线有偏离，但对拱圈力线有偏离，但对拱圈控制截面有利；控制截面有利； 悬链线作空腹拱的拱轴悬链线作空腹拱的拱轴线可采用线可采用“五点重合法五点重合法”即：在拱顶、跨径即：在拱顶、跨径1/4及拱脚处使拱轴线与
8、恒及拱脚处使拱轴线与恒载压力线重合；载压力线重合； 悬链线、高次抛物线是悬链线、高次抛物线是目前大、中跨径拱桥采目前大、中跨径拱桥采用最普遍的拱轴线型；用最普遍的拱轴线型；【模块编号】MU-06-02MU-06-0213三、拱圈截面变化规律和截面尺寸拟定 3.1 拱圈截面变化规律拱圈截面变化规律主拱圈：主拱圈：等截面及变截面型式；等截面及变截面型式；变截面：变截面：沿拱轴方向宽度不变，高度变化；或高度不变，宽度变化；沿拱轴方向宽度不变，高度变化；或高度不变，宽度变化；增大截面增大截面 的惯性矩的惯性矩 I ，对降低应力并非最有效选择恰对降低应力并非最有效选择恰当的拱轴线更重要。当的拱轴线更重要
9、。【模块编号】MU-06-02MU-06-02143.1（续）（续）对对大跨或很陡的大跨或很陡的圬工拱桥，根圬工拱桥，根据拱厚系数确定：据拱厚系数确定：拱厚系数拱厚系数n 与恒载与活载的比值有关：与恒载与活载的比值有关： 恒载比重大则恒载比重大则 n 较小（拱厚变化大）反之较大。较小（拱厚变化大）反之较大。 空腹空腹n=0.30.5；实腹实腹n=0.40.6；钢砼钢砼n=0.50.8； 【f/l 较小，上述的较小，上述的n取较小】取较小】【模块编号】MU-06-02MU-06-02153.2 截面尺寸拟定截面尺寸拟定拱圈宽度：拱圈宽度：拱圈的宽度，主要取决于桥面的宽度，即行车道宽度与人行道拱圈的宽度，主要取决于桥面的宽度，即行车道宽度与人行道宽度之和。宽度之和。 拱圈高度拱圈高度估算主拱圈高度的经验公式或数据，可作为设计计算时拟定截估算主拱圈高度的经验公式或数据，可作为设计计算时拟定截面尺寸的参考面尺寸的参考 ；拱圈构造尺寸拱圈构造尺寸
