(精品)第一章拱桥概述

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,拱桥,第一章 概述,1,掌握常用的圬工及钢筋混凝土拱式桥的结构体系、构造原理、计算理论和主要施工方法,了解现代大跨度混凝土拱桥的,构造、计算和施工特点,2,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,3,拱桥的受力特点：拱式结构在竖向荷载的作用下，支承处不仅产生竖向反力，而且还产生水平推力。由于这个水平推力的存在，拱的弯距将比同跨径的梁的弯距小很多，因而使整个拱主要承受压力。拱是一个偏心受压构件。,跨越能力大；,能充分做到就地取材；,优点,耐久性好，养护维修费用少；,外形美观；,构造简单，易于掌握。,4,自重较大，相应的水平推力大；,支架施工多、施工工序多、不便于,机械化施工、施工周期长；,缺点,多孔拱桥需设单向推力墩；,上承式拱桥建筑高度高。,拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服,：,1）从结构体系、构造形式上采取措施；,2）用轻质材料减轻自重；,3）设法提高地基的承载能力；,4）提高预制构件所占的比重,大块件制造与运输方法,2,00600m,范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手,5,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,6,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）,7,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（L360m），,1932建成的澳大利亚悉尼钢拱桥（L 503m,）,及,卢浦大桥（L=550m）。,1997建成的四川万县长江大桥,（L=420m),360m 广州丫髻沙特大桥,。,8,1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥,9,1、宜宾长江大桥,12、重庆李家沱长江大桥,23、丰都长江大桥,2、江安长江大桥,13、重庆鹅公岩长江大桥,24、忠县长江大桥,3、泸州长江大桥,14、重庆菜园坝长江大桥,25、万州长江大桥,4、泸州长江二桥,15、重庆石板坡长江大桥1,26、万州长江二桥,5、隆纳铁路泸州大桥,16、重庆石板坡长江大桥2,27、宜万铁路万州大桥,6、泸州泰安长江大桥,17、重庆朝天门长江大桥,28、云阳长江大桥,7、江津长江大桥,18、重庆大佛寺长江大桥,29、奉节长江大桥,8、江津地维长江大桥,19、长寿长江大桥,30、巫山长江大桥,9、重庆白沙沱长江大桥,20、渝怀铁路长寿大桥,31、巴东长江大桥,10、重庆鱼洞长江大桥,21、涪陵长江大桥,32、西陵长江大桥,11、重庆马桑溪长江大桥,22、涪陵李渡长江大桥,33、夷陵长江大桥,长江干流（宜宾以下）跨江大桥一览表,（截止2004年底）,10,第二节 拱桥的组成及主要类型,一、拱桥的主要组成,拱桥的组成,桥跨结构,拱圈,拱上建筑,下部结构,桥墩,桥台,基础,11,拱式桥,上承式拱桥的基本组成,1-主拱圈,2-拱顶,3-拱脚,4-拱轴线,5-拱腹,6-拱背,7-起拱线,11-拱上建筑,L,0,-,净跨径,L -,计算跨径,f,0,-,净矢高,f -,计算矢高,f/L - 矢跨比,12,1-拱圈；2-拱顶；3-拱脚；4-拱轴线；5-拱腹；6-拱背；7-栏杆；8-路缘石；9-变形缝；10-拱上侧墙；11-防水层；12-拱腹填料；13-桥面防水层；14-桥墩；15-基础；16-侧墙；17-盲沟；18-锥坡,13,拱桥,建桥材料,圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，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,力学体系,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,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,二、拱桥的主要类型,14,1、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,：,主要承重结构是裸拱，桥面系结构不参与主拱受力,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。,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,15,三铰拱实例,16,两铰拱实例,17,无铰拱,：,拱的内力分布较均匀,三次超静定结构,用材较三铰拱省,构造简单，施工方便，整体刚度大，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,钢筋混凝土无铰拱是大跨径桥梁的主要型式之一,。,18,箱拱与桥台形成无铰拱,19,2、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,20,柔性系杆刚性拱(简称系杆拱，图a),刚性系杆柔性拱(即蓝格尔拱，图b),刚性系杆刚性拱(图c)。,对于有斜吊杆的柔性系杆刚性拱桥，又可称为尼尔森拱(图d)。,21,1990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.,22,1992 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。,23,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,。,桁架拱桥,24,3、拱片桥,行车道系与拱肋刚性连接在一起，共同承受荷载。,仅能用于上承式桥梁。,拱片桥可做成三铰、两铰、无铰拱桥，,其推力由墩台承受,25,26,（二）按照主拱的截面型式分类,拱桥的主拱圈，沿拱轴线可以做成等截面或变截面的形式,等截面拱,沿桥跨方向主拱圈采用相同截面尺寸,变截面拱,主拱圈截面从拱顶,到拱脚是逐渐变化的。,无铰拱，通常是采用由拱顶向拱脚逐渐增大的形式,两铰拱 通常是采用拱顶向拱脚逐渐减小(镰刀形)的截面变化形式,由于其最大内力的截面位置分别约四分之一跨径或跨中处,27,1、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.这种桥横截面面积较小，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,28,板拱桥,Plate Bridges,29,中承装配式铁路钢筋混凝土拱，矢高40m，两片拱肋中心距7.5m。拱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-腹板-顶板，使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,）,30,1988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。,31,3、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,。,32,结构纤细轻盈适宜于软土地基上建造,。,1969江苏无锡卫东桥,33,34,4、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%-70%，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,35,1997四川万县长江大桥 L=420m),劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥,36,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1.7m，拱上建筑对称布置5个空腹拱，两边设岸孔37m，拱圈厚1.1m。下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 ),37,世界上跨径最大的石拱桥。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=1.543） ，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）,38,2）双曲拱桥,（中国首创的一种拱桥型式）,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,39,3）肋拱桥,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。,40,1983 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，拱圈为抛物线。,41,1994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。,42,43,44,4）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。,45,1989四 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。,46,47,48,49,50,5）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。,51,拱式桥,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。,52,7）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。,53,360m 广州丫髻沙特大桥,三跨连续自锚式中承式钢管混凝土拱桥。以高强预应力钢铰线作为系杆，拱座基础只有较小水平推力。主拱采用中承式双肋悬链线无铰拱，矢跨比为1/4.5。每片拱肋由6,750钢管混凝土组成，由横向平联板、腹杆连接成为钢管混凝土桁架。边拱采用上承式双肋悬链线半拱，每片拱肋由钢筋混凝土单箱单室截面组成。转体施工法。,54,55,56,8）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，矢高15.6m；边跨矢跨比1/4.5，矢高11.87m 。,57,1990四川旺苍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。,58,1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥,1977美国518.2m New River,桥,9）钢拱桥,59,上海卢浦大桥,60,