拱桥拱架设计与承载验算

【tips】本文由李雪梅老师精心收编整理，同学们定要好好复习！
拱桥设计计算内容及方法
拱桥设计计算内容及方法
拱桥实用计算计算内容
需要计算的部位：
主拱、拱上建筑；
组合体系拱：主拱圈、系梁、吊杆；
桁架拱：上下弦杆、斜杆；
主要荷载：
结构重力、预应力、活载、常年及日照温差、拱脚水平位移
推力；
计算项目：
主拱强度设计、验算；
拱上建筑强度设计、验算；
系梁、吊杆强度设计、验算；
横梁、桥面板强度设计、验算；
主拱稳定性验算；
主拱变形计算、预拱度计算；
关键局部应力验算；
主拱内力调整计算。
拱桥实用计算计算方法
合理拱轴线：
按照拱轴线的形状直接影响主拱截面内力大小、分布的原则
选取拱轴线。尽可能降

拱桥的设计原那么及计算分析拱桥的设计原那么及计算分析【摘要】拱桥是我国城市桥梁上使用很广的一种桥型。

拱桥和梁桥的区别不仅在于外形，更重要的在于受力性能方面的不同。

在自重和竖向活荷载作用下，梁在支撑处将仅受到竖向反力作用，而拱桥在竖向荷载作用下，支撑处将同时承受水平和竖向反力。

拱承受的弯矩将比同跨径的梁桥小很多，拱圈主要承受轴向压力。

这样拱桥不仅可以充分利用钢材的抗拉性能，也可以充分发挥混凝土抗压性能好的特性。

【关键词】拱桥；拱肋；1、引言桥梁是市政工程建设中的重要构成局部，是城市路网建设的关键控制点，在当前城市交通迅速开展以及对城市桥梁景观要求越来越高的情况下，普通的梁桥已经不能满足城市桥梁开展的需要了。

拱桥作为景观和受力都比拟好的一种桥型，在城市桥梁中得到了广泛的运用。

2、拱桥的设计原那么2.1拱桥的组成和类型拱桥的组成拱桥和其他桥梁一致，也是由上部结构和下部结构两大局部组成。

拱桥的主要承重构件是拱圈，拱圈在横桥向有整体式和别离式两种。

根据桥面系在拱桥上部结构立面上的位置，拱桥可以分为：上承式、中承式、下承式。

上承式拱桥的桥面在拱圈之上，桥面板和拱圈之间通过传力构件或填充物过度形成平顺的桥面；中承式的桥面板在拱圈立面的中部，通过横梁处的吊杆和立柱将荷载传递到拱肋；下承式拱桥的拱圈由别离拱肋组成，拱肋立面的底部均由吊杆悬吊在拱肋上。

拱桥的类型拱桥的开展历史长，使用广泛，形式多样、构造各有差异，可以按照不同的方式将拱桥分类。

按照拱圈与桥面结构联接构造的方式，可以把拱桥分为简单体系拱桥和组合体系拱桥两大类。

简单体系拱桥按照不同的静力图式又可以分为：三饺拱、无饺拱和两饺拱；组合体系拱桥根据不同的组合方式及受力特点又可分为无推力的和有推力的外部静定和超静定的。

拱圈的横截面形式最常用的有以下几种：板拱、肋板拱、双曲拱、箱型拱等形式。

2.2 拱桥的计算过程分析设计高程确实定拱桥设计高程的控制因素主要有以下四方面：桥面高程、跨中底面高程、起拱线高程、根底底面高程。

中、小跨径钢筋混凝土拱桥现浇支架（拱架）设计指南1前言拱桥在桥梁设计中应用广泛，钢筋混凝土拱桥主要适用于中、小跨径的桥梁，拱桥的主要受力结构是主拱圈，在竖向荷载作用下，主拱圈主要承受轴向压力，但也承受弯剪，拱座支承反力不仅有竖向反力，也承受较大的水平推力。

中、小跨径钢筋混凝土拱桥现浇，需要搭设支架(拱架)，进行浇注施工，具体作法是：在支架（拱架）上立模、绑扎钢筋、浇注混凝土拱圈。

2支架（拱架）材料分类及有关资料支架（拱架）的种类很多，按结构形式可以分为：满堂式、排架式、撑架式、扇形式、桁架式、组合式、叠桁式、斜拉式等，其常用材料有木材、万能杆件、贝雷梁、扣件式钢管脚手架、碗扣支架、门式支架、型钢组合桁架。

3各型支架适用范围满堂式支架主要采用扣件式钢管脚手架或碗扣支架，钢管直径一般为Φ48mm，壁厚为3.5mm。

满堂式支架对地基处理的要求比较高，原地面要求地形地势相对比较平整，适合旱桥施工。

排架式、撑架式、桁架式主要采用木材、万能杆件、门式支架、型钢组合桁架结构，这些方式支座不采用满堂布置，支架支点较少，支点数量和距离根据实际跨度和计算后得出。

跨河、跨较小的山沟都可以采用这些支架方式。

扇形式只在拱两端支座位置有两个支点，桁架采用贝雷梁、拼装梁或型钢连接成拱弧线形状。

这种支架和主拱圈一样，主要承受轴向压力，同时承受弯剪。

跨深沟，地形条件比较差的拱桥比较适合用这种支架。

斜拉式贝雷梁拱架一般应用在几跨连续施工的情况，在距边墩一定距离处设置临时墩，在中间墩墩顶各设一个塔柱，塔柱顶端伸出斜拉杆拉住贝雷梁，贝雷梁上设拱盔，形成几孔连续斜拉式贝雷梁拱架结构。

其主要构件均由常备式贝雷桁架、支撑架、加强弦杆等组成，结构构件处理方便。

由于整体拱架体系柔性多变，施工中应严格掌握和控制对称加载及塔柱、平梁的挠度变形，控制平梁、斜拉杆、塔柱的受力不得超过容许值。

组合式、叠桁式主要是支架组合的多样性，根据计算受力的需要，支架由不同类型的桁架组成。

拱桥设计计算内容及方法
2.拱桥整体受力计算：拱桥是一个整体结构，因此需要进行整体的受
力计算。

这包括确定整个拱桥受力的大小、方向和分布情况，以及确定拱
桥的整体稳定性。

常用的方法包括静力学平衡方法、弹性力学方法和有限
元方法等。

3.拱桥的固有频率计算：拱桥是一个动力结构，其固有频率对于设计
的安全性是非常重要的。

因此，需要计算拱桥的固有频率，以评估其在自
然频率下的抗风、抗震等性能。

4.应力和变形计算：拱桥在使用过程中会受到荷载的作用，因此需要
计算拱桥在荷载作用下的应力和变形情况，以评估拱桥的安全性能。

常用
的方法包括弹性力学法、有限元法等。

5.断面设计：根据拱桥的受力情况，进行断面设计，包括确定构件的
尺寸和材料。

断面设计需要满足强度和刚度的要求，同时还要考虑构件的
自重和施工的可行性等因素。

6.水力条件计算：对于水上拱桥来说，还需要计算水流对拱桥的冲击
力和涌浪力等水力条件，以评估拱桥的稳定性和安全性。

在进行拱桥设计计算时，常用的工具和软件包括AutoCAD、ANSYS、STAAD.Pro等。

这些工具可以帮助工程师进行受力分析、应力计算和断面
设计等。

同时，还需要参考相关的设计规范和规范，如公路桥梁设计规范、钢结构设计规范等，以确保拱桥的设计计算符合规范和标准的要求。

总之，拱桥设计计算是一项复杂而关键的工作，需要对拱桥结构进行
全面的受力、应力和变形分析，并根据工程实际要求和设计规范进行设计。

只有进行合理的设计计算，才能保证拱桥的安全性和可靠性。

拱桥设计计算内容及方法[精品文档首发]拱桥设计计算内容及方法拱桥实用计算计算内容需要计算的部位：主拱、拱上建筑；组合体系拱：主拱圈、系梁、吊杆；桁架拱：上下弦杆、斜杆；主要荷载：结构重力、预应力、活载、常年及日照温差、拱脚水平位移推力；计算项目：主拱强度设计、验算；拱上建筑强度设计、验算；系梁、吊杆强度设计、验算；横梁、桥面板强度设计、验算；主拱稳定性验算；主拱变形计算、预拱度计算；关键局部应力验算；主拱内力调整计算。

拱桥实用计算计算方法合理拱轴线：按照拱轴线的形状直接影响主拱截面内力大小、分布的原则选取拱轴线。

尽可能降低由于荷载产生的弯矩值，使拱轴线与拱上各种荷载的压力线相吻合，也就是合理拱轴线。

有推力主拱自重内力：无支架施工拱桥：按实际结构尺寸计算恒载集度，按施工方法确定各种荷载作用的体系与截面。

有支架施工拱桥：按一次落架计算，常采用弹性中心法。

有推力拱活载内力:利用弹性中心法公式查表计算，利用影响线加载计算。

多肋式主拱以及拱上建筑为排架的双曲拱必须考虑横向分布作用，箱形截面应作箱梁应力析。

有推力拱温差及拱脚水平位移内力：利用弹性中心法公式查表计算，或利用有限元结构计算程序进行。

拱上建筑计算：进行拱上建筑的计算时应该考虑联合作用的影响，否则是不安全的。

联合作用的计算必须与拱桥的施工程序相适应。

若是在拱合拢后即拆架，然后再建拱上建筑，则拱与拱上建筑的自重及混凝土收缩影响的大部分仍有拱单独承受，只有后加的那部分恒载和活载及温度变化影响才由拱与拱上建筑共同承担；如果拱架是在拱上建筑建成后才拆除，那么全部恒载和活载以及其它影响力可考虑都由拱与拱上建筑共同承受；拱与拱上建筑的联合作用计算是解高次超静定问题，可以应用平面杆件系统程序进行计算。

组合体系拱桥恒载内力：高次超静定结构必须采用有限元结构程序进行计算。

最优吊杆张拉力:通过吊杆张拉力和系梁内预应力大小的调整可以使主拱与系梁基本处于受压状态。

组合体系拱活载内力计算：采用影响线加载计算包络图，拱肋也必须用横向分布系数考虑车列的偏载。

1、拱架计算书1.1 设计依据1、《务川县本桥施工图设计》；2、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50－2011）；3、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；4、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）；5、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）；6、《公路桥涵钢结构和木结构设计规范》（JTJ 025-86）；7、《装备式公路钢桥使用手册》；8、《路桥施工计算手册》。

9、《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ 162-2008）10、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）11、《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）12、《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》，《拱桥》，《桥梁设计与计算》；13、其他相关规范手册；1.2 工程概况本桥位于务川县县郊，跨越龙塘河。

桥跨布置为1×16m(预应力混凝土空心板)+125m(钢筋混凝土箱拱)+ 1×16m(预应力混凝土空心板)，大桥全长170.6米。

桥梁平面位于直线上，桥面纵坡为双向1.0%，桥面横坡为双向2%。

1.3支架计算荷载的取用原则根据《公路桥涵施工技术规范》JTG/T TF50－2011第5.2.6条：模板、支架的设计应考虑下列各项荷载，并应按表1-3-1进行荷载组合。

⑴模板、支架自重；⑵新浇筑混凝土、钢筋、预应力筋或其他圬工结构物的重力；⑶施工人员及施工设备、施工材料等荷载；⑷振捣混凝土时产生的振动荷载；⑸新浇筑混凝土对侧模板的压力；⑹混凝土入模时产生的水平方向的冲击荷载；⑺其他可能产生的荷载。

如雪荷载、冬天保温设施荷载等。

表1-1 模板、支架和拱架设计计算的荷载组合普通模板荷载计算：⑴模板、支架和拱架的容重按设计图纸计算确定。

⑵新浇筑混凝土和钢筋混凝土的容重：混凝土24KN/m3；钢筋混凝土的容重可采用25KN/m3～26KN/m3（以体积计算的含筋量≤2%时采用25KN/m3，>2%时采用26KN/m3），本检算资料按26×1.2＝31.2KN/m3计。

拱桥模板支架架设及验算黎龙凤;徐长清【摘要】本文对高邮市清水潭湿地旅游度假区拱桥模板架设进行验证计算,分别从线荷载设计、集中荷载设计、抗压强度、受压截面最大毛截面抵抗距等方面进行验算,其验算结果可为相关工程施工提供一些经验.【期刊名称】《水利建设与管理》【年(卷),期】2015(035)004【总页数】3页(P22-24)【关键词】拱桥;支架架设及验算;荷载组合【作者】黎龙凤;徐长清【作者单位】高邮市水利局,江苏高邮 225600;高邮市水利局,江苏高邮 225600【正文语种】中文【中图分类】TU755.2高邮市清水潭湿地旅游度假区东入口主干路新建桥梁工程，设计桥长28m，桥宽12.5m，系一座3孔连续钢筋混凝土现浇拱桥，拱轴线线形采用圆弧形；孔拱板净跨径中孔为780cm、边孔为590cm，矢跨比为1/2；中跨拱圈厚度40cm，边跨拱圈厚度35cm，采用C30混凝土浇注成型。

下部结构桥墩、台均采用刚性扩大基础。

采用天然地基基础，地基承载力为150kPa。

下面将为该拱桥施工模板及支架的架设进行计算验证。

2.1 荷载标准值及分项系数(见表1)2.4 拱板模板计算模板面板采用15cm高强度多层板：E=4.5×103N/mm2 ，[σ]=14.84N/mm2；板底主龙骨采用φ48×3.2钢管；次龙骨采用50mm×100mm方木，E=9000N/mm2，[σ]=13N/mm2；[τ]=1.4N/mm2。

2.4.1 荷载计算a.模板及支架自重标准值： 0.35kN/m2b.混凝土标准值： 24kN/m3c.钢筋自重标准值： 1.648kN/m3d.施工人员及设备荷载标准值： 2.5kN/m2(集中荷载P=2.5kN)2.4.2 计算次龙骨间距(验算面模板承载能力、刚度)承载能力验算荷载组合：①+②+③+④(均布荷载取2.5kN/m2)；荷载标准值：F1=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2+2.5×1.4=19.31kN/m2；单位宽面板可视为梁，次龙骨作为梁支点按三跨连续梁考虑，取宽度1.0m，高度0.15m；弯距： Mmax=0.117ql2；挠度： Umax=0.990ql4/(100EI)(按最不利组合)。