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1、桥涵设计,拱桥基本知识 交通土木系 仇朝珍 2008.10,拱 桥,拱桥,拱桥的发展 拱桥的特点 拱桥的组成 拱桥的类型 拱桥实例,拱桥基本知识,1、拱桥的发展 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,拱桥,当代拱桥：结构型式与施工方法的丰富多彩如，2005年建成的重庆巫山 长江大桥（如图2所示，L=460m），2003年建成的卢浦大桥 （如图3所示，L=550m）。,图3 2003年建成的上海卢浦大桥 （L=550m）,拱桥,图2 2005年建成的重庆巫山长江大桥 （L=460m）,2、拱桥的
2、受力特点,承重结构：主拱圈,支承处不仅产生竖 向反力，还产生水平推力，从而使拱主要以受压为主的压弯构件。,3、主要优缺点： 主要优点 1）跨越能力大； 2）外形美观； 3）构造较简单，有利于广泛采用；,拱桥,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。,4）能充分做到就地取材；
3、 5）耐久性好，养护、维修费用小。,拱桥,拱桥的组成及建筑类型,一、拱桥的组成 拱桥的桥跨结构是由主拱圈、拱上建筑组成。,拱桥,拱桥,二、拱桥的类型,拱桥,拱桥按受力图式的分类,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。,1）按照静力图式分类,拱桥,1、
4、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。,2）按照主拱的截面型式分类,拱桥,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。,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。,4、箱形拱桥
5、： 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,5、钢管混凝土拱桥 属于钢-混凝土组合结构中的一种，主要用于以受压为主的结构。它一方面借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性，同时又利用钢管对核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使其具有更高的抗压强度和抗变形能力。,6、劲性骨架混凝土拱桥 钢骨拱桁架作为受力筋，它可以 是型钢，也可以是钢管。劲性骨 架混凝土拱桥跨越能力大、超载 潜力大、施工方便，是一种极具 发展前途的拱
6、桥结构形式。,拱桥,2005建成的重庆巫山长江大桥 （L=460m）,拱桥,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）,拱桥,2）双曲拱桥（中国首创的一种拱桥型式）,拱桥,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1/4.5，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，拱圈为抛物线。,1990江苏丹阳云阳桥（L
7、=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 (L=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
8、拱桥。该桥采用劲性钢骨架施工法，缆索吊装。,拱桥,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,拱桥,5）刚架拱桥,1989 江苏无锡100
9、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。,拱桥,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，,拱桥,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。,拱桥,8）钢管混凝土
10、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 。,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。,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6750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。,拱桥,1932 澳大利亚503m悉尼钢拱桥,1977 美国518.2m New River桥,9）钢拱桥,四、拱桥类型判别,拱桥 1,拱桥 2,拱桥 3,拱桥 4,小结：,本次课是拱桥的第一个知识点基础知识，即训练学生判别拱桥类型和初步识图的基本能力。要求学生通过课堂教学和课后学习掌握拱桥的受力特点、组成及各类拱桥的适用范围。,拱桥,谢谢观看！,希望提出宝贵的意见和建议！,