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第二章拱桥的构造与设计

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第二章 拱桥的设计

第二章 拱桥的设计

第二节 拱轴系数的选择和拱上建筑的布置
2、悬链线 实腹式拱桥的恒载压力线是一条悬链线。当不 计拱圈在恒载弹性压缩产生的影响时，拱圈截面 将只承受中心压力而无弯矩。 对于空腹式拱桥，由于拱上建筑的形式发生变 化，其相应的恒载压力线不再是悬链线，而是在 腹孔墩处有转折的多段曲线。如仍采用相应的悬 链线作拱轴线，恒载压力线与拱轴线将有偏离。 但是，理论证明，这种偏离对拱圈的控制截面的 内力是有利的。并且,已有现成完备的计算图表可 供使用，所以，悬链线是目前我国大、中跨径拱 桥采用最普遍的拱轴线型。
•拱圈的厚度
对钢筋混凝土拱
拱顶厚度 hd = (1 / 60 ~ 1 / 70 ) L 拱脚厚度 h j = hd / cos φ j 其中
φ j = 2tg −1 (2 f / L)
•拱圈截面的变化规律 截面变化规律
等截面（常用） 变截面（构造复杂）
拱截面正应力
N My σ= ± A I
其中 N自拱顶向拱脚逐渐增大，但M变化复杂与结构体系和截 面惯性矩I有关，下图为结构体系和截面惯性矩对弯矩的影响。
矩形，肋高h＝(1/40~1/60)L，宽b=(0.5~2.0)h
肋拱截面形式
工字形截面肋高h＝(1/25~1/35)L，宽b=(0.4~0.5)h 管形肋拱 箱形肋拱（后面介绍）
4、箱形板拱
箱形板拱：主拱圈由多室箱构成的拱，箱形拱通常采用预制拼装 施工。
截面挖空率大 中性轴居中
主要特点
抗弯和抗扭刚度大，整体性好 制作要求高，吊装设备多 由多条U形肋组成的多室箱形截面 多条工形肋组成的多室箱形截面
E:\photos\桥梁工程插图\138.jpg
第二节 拱轴系数的选择和拱上建筑的布置
一、拱轴系数的确定 拱轴线的形状不仅直接影响着拱圈的内力分布 及截面应力的大小，而且它与结构的耐久性、经 济性和施工安全性等都有密切的关系。 选择拱轴线的原则，就是尽可能降低由于荷载 产生的弯矩数值。最理想的拱轴线是与拱上各种 荷载作用下的压力线相吻合。

圬工和钢筋混凝土拱桥设计 拱桥构造

圬工和钢筋混凝土拱桥设计 拱桥构造

钢筋混凝土板拱
n据桥宽需要可采用整体式 板拱或分割成若干板块
第二节 拱桥构造 一、主拱圈的构造 2、肋拱
纵梁
横梁
立柱
横系梁
拱肋
拱肋
第二节 拱桥构造 一、主拱圈的构造 2、肋拱 （1）材料
筋混凝土
混凝土
混凝土
普通钢筋
钢管
混凝土
管混凝土
混凝混土凝混凝土土
普通钢筋
型钢
拱肋的材 料形式
普通钢筋
混混凝凝土土
梁式拱上 建筑
第二节 拱桥构造 2、空腹式拱上建筑 1）腹孔
第二节 拱桥构造 二、拱上建筑的构造
2、空腹式拱上建筑 1）腹孔
（1）拱式拱上建筑
特点：构造简单，外形美观，重量较大。 布置：一般对称布置在靠近拱脚侧的一定区段内（1/3~1/4跨径 范围），一般3~6跨，也有采用全空腹型式。 跨径：根据主拱的受力条件确定，中小跨径2,5~5.5m，大跨径 （1/8~1/15）l。
2、伸缩缝与变形缝（※）
作用：使结构的计算图式尽量与实际的受力情况相符合；避免 拱上建筑不规则的开裂，以保证结构的安全使用和耐久性。 伸缩缝与变形缝的做法区别： 伸缩缝0.02—0.03m，施工时将木屑与沥青按1：1的比例配合压制 而成的预制板嵌入砌体或埋入现浇混凝土中即可。 变形缝:不留缝宽，可干砌、用油毛毡隔开或用低标号砂浆砌 筑。 设置位置区别：通常在相对变形（位移或转角）较大的位置 设置伸缩缝，在相对变形较小处设置变形缝。
第二节 拱桥构造 三、拱桥的其他细部构造
4、拱中铰的设置
（2）平铰
平铰接缝间可用低标号的砂浆填塞，也可用垫衬油毛毡或者 直接干。 中小跨径钢筋混凝土整体式拱桥。
第二节 拱桥构造 三、拱桥的其他细部构造

第二章拱桥构造

第二章拱桥构造

（二）空腹式拱上建筑
空腹式拱上建筑由多孔腹孔结构和桥面组成。由于 腹孔结构分为拱式腹孔和梁式腹孔，因此空腹式拱上建 筑又分为拱式和梁式两种（如下图）。
空腹式拱桥 a）拱式腹拱 b）梁式腹拱
1．拱式拱上建筑
拱式拱上建筑构造简单，外形美观，但重 量较大，一般多用于圬工拱桥（如下图a）。 目前也有采用全空腹形式，即在全拱内用腹拱 连续跨越，没有跨中实腹段，此时腹孔以奇数 孔为宜，（如下图b）所示。
拱圈与墩台及腹孔墩连接
（二）肋拱
用两条或多条分离的平行窄拱圈--即拱肋作 为主拱圈的拱称为肋拱（如下图）。在分离的肋 拱之间，需设置足够数量和刚度的横系梁，以保 证各拱肋的横向稳定性和整体性。
肋拱桥
拱肋是肋拱桥的主要承重结构，其肋数和间 距以及拱肋的截面形式主要根据桥梁宽度、所用 材料、施工方法与经济性等方面综合考虑决定。
拱肋的截面形式，根据跨度大小和载重等级， 可以选用实体矩形、工字形、箱形、管形等，如 图所示。
肋拱拱肋截面形式
管形肋拱是指采用钢管混凝土结构作为拱肋 的拱桥，一般有单管式、双管式（哑铃形）和四 管式（梯形、矩形），如下图所示。
钢管混凝土具有强度高、重量小、塑性好、 耐疲劳和抗冲击等优点，已广泛使用在中、下承 式拱桥中。目前，在上承式肋拱中也开始使用。
（３）由于是闭合空心截面，抗弯和抗 扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均 匀；
（４）单条拱肋刚度较大，稳定性较好， 能单箱肋成拱，便于无支架吊装；
（５）预制构件的精度要求较高，吊装设 备较多，适用于大跨径拱桥的修建。
因此箱形截面是大跨径拱桥一种比较经、 济合理的截面形式。
1．箱形拱截面的组合方式
腹孔墩
腹孔与墩台连接的两种做法：一是直接支 承在墩台上；一种是跨过墩顶，使桥墩两侧的 腹孔相连，如图所示。

桥梁工程-拱桥题库(含解答)

桥梁工程-拱桥题库(含解答)

第一节概述1．拱桥与梁桥相比在受力性能上有哪三点差异？答：①竖向荷载作用下，支承处存在水平推力H，且全拱均相等②由于水平推力使拱桥截面弯矩比同截面的梁桥小③主拱主要承受弯压内力2．拱桥按拱上结构的形式可分为哪两种类型？答：分为①实腹式拱桥②空腹式拱桥3．拱桥按结构体系可分为哪两类？各自受力特点是什么？答：如下表4．拱桥按主拱圈的横截面形式可分为哪四类？答：分为①板拱桥②肋拱桥③双曲拱桥④箱形拱桥5．何谓计算矢跨比？何谓净矢跨比？答：计算矢跨比（D）：拱圈（或拱肋）的计算矢高（f）与计算跨径（l）的比值净矢跨比（D。

）：拱圈（或拱肋）的净矢高（f。

）与净跨径（l。

）的比值拱顶截面第二节拱桥的构造与设计1.何谓板拱？答：主拱圈为矩形实体截面的拱桥，称为板拱2.何谓肋拱桥？其上部结构由哪几部分组成？答：肋拱桥是由两条或多条分离的平行拱肋，以及在拱肋上设置的立柱和横梁支承的形成部分组成的拱桥，其上部结构由横系梁、立柱、横梁、纵梁及桥面板组成。

3.箱形拱的主要特点有哪五点？答：①截面挖空率大，减轻了自重②箱形截面的中性轴大致居中，对于抵抗正负弯矩具有几乎相等的能力，能较好地适应主拱圈各截面的正负弯矩变化的需要③由于是闭合空心截面，抗弯和抗扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均匀④单条肋箱刚度较大，稳定性好，能单箱肋成拱，便于无支架吊装⑤制作要求较高，吊装设备较多，主要用于大跨径拱桥4.箱形截面常用的组成方式有哪四种？各种的优缺点是什么？答：① U型肋组成的多室箱形截面优点：预制不需要顶模，吊装稳定性好缺点：浇筑顶层砼时需要侧模，安装不方便② I型肋组成的多室箱形截面优点：无需浇筑顶层砼（不需要侧模），施工工序少缺点：吊装稳定性差③箱形肋组成的多室箱形截面优点：吊装稳定性好，抗弯、抗扭刚度大缺点：吊装自重大5.实腹式拱上建筑的特点是什么？答：①构造简单②施工方便③填料数量较多④恒重大6.拱上侧墙、护拱的作用各是什么？答：侧墙的作用是承受拱腹填料及车辆荷载所产生的侧压力（推力）护拱的作用是加强拱脚段拱圈，同时便于在多孔拱桥中敷设防水层和排出积水7.空腹式拱上建筑的特点是什么？答：空腹式拱上建筑的最大特点是除了具有实腹拱上建筑相同构造外，还具有腹孔和腹孔墩，减轻了拱桥恒重，同时增加了美观性8.拱上腹孔的布置原则是什么？答：①应对称布置在靠拱脚侧的一定区段内②一般为奇数孔③腹孔构造宜统一，以便与施工和有利于腹孔墩的受力④腹拱高度应布置在主拱圈允许的高度内⑤应尽量减轻贡上建筑恒重，不使腹孔墩过分集中或者过分分散9.伸缩缝与变形缝的作用是什么？答：①符合受力图式②避免不规则开裂10．排除拱桥腹内积水有哪两个重要性？答：①避免含水量的增大，确保路面强度②防止雨水渗到主要结构内，使其发生冻胀破坏11．拱桥中铰按性质可分为哪两种类型？答：分为①永久性铰②临时性铰12．拱桥的主要设计标高有哪四个？答：①桥面标高（主要有三个：桥梁起点、终点及跨中点的桥面标高）②拱顶底面标高③起拱线标高④基底标高13．为什么说拱桥的主拱的矢跨比是拱轴设计中的主要参数之一？答：①拱桥的水平推力与垂直反力之比值，随矢跨比的减小而增大②当矢跨比减小时，拱的推力增大，反之则水平推力减小③无铰拱随矢跨比减小其弹性压缩、温度变化、混凝土收缩及墩台位移产生的附加内力越大④拱的矢跨比过大使拱脚段施工困难⑤矢跨比对拱桥的外形及周围景观的协调产生影响14．不等跨拱桥的主要受力特点是什么？在处理不等跨分孔时应注意控制的实质性问题是什么？如何作？答：不等跨拱桥的主要受力特点是：恒载产生的相邻跨的水平推力不等处理不等跨分孔时应注意控制的实质性问题是：尽量减小因恒载引起的不平衡推力对桥墩基底的偏心作用处理不等跨分孔的方法：采用不同的矢跨比；采取不同的起拱线标高；15．什么是拱轴线？什么是合理拱轴线？拱轴线的种类有哪些？各对应哪种荷载模式？答：拱轴线是拱圈横截面形心点的连线将恒载作用下的压力线作为主拱圈的设计拱轴线则称为合理拱轴线圆弧拱轴线：等静水压力；抛物线拱轴线：均布荷载；悬链线：与竖坐标成比例的荷载。

《桥梁工程》讲义第二章第三节拱桥计算(1)

《桥梁工程》讲义第二章第三节拱桥计算(1)

2、拱上构造尺寸计算 ①腹拱圈 根据矢跨比f′/ L′，查《拱桥》 （上）表 （III）-2得：Sinφ0、cosφ0； 计算水平投影：X′= d′ Sinφ0 计算竖向投影：Y′＝d′ cosφ0 若为梁式腹孔不进行此项计算。
②腹拱墩（若为梁式腹孔，则为腹孔墩） 计算各腹拱墩高度h（或腹孔墩高）
1） 五点弯矩为零的条件：
（1）拱顶弯矩为零条件：
M d 0,Qd 0 ，只有轴力H g
（2）拱脚弯矩为零：
Hg
M
f
j
（3）1/4点弯矩为零：H g
M1/ 4
y1/ 4
（4）M j M1/ 4
f
y1/ 4
主拱圈恒载的 M1/4,M j 可由《拱桥（上）》
第988页附录III表(III)-19查得。
4） 拱轴线的水平倾角
tg dy1 dy1 2 fk shk dx l1d l(m 1)
k ln(m m2 1)
拱轴线各点水平倾角只与f/l和m有关，该值可从 《拱桥》 （上）第577页表（III）-2查得。
5）拱轴系数的计算 （1）拟定上部结构尺寸
1、计算主拱圈几何尺寸 ①截面几何特性计算 截面高度：d 主拱圈横桥向取1米单位宽度计算： 横截面面积：A 截面惯性矩：I 截面抵抗矩：W 截面回转半径：rw
（1）不考虑弹性压缩的恒载内力--实腹式拱
认为实腹式拱轴线与压力线完全重合，拱圈
中只有轴力而无弯矩，按纯压拱计算：
恒载水平推力：Hg
m 1 4k 2
gdl f
2
kg
gd l 2 f
(0.128~ 0.18)
gdl2 f
拱脚竖向反力为半拱恒载重力：
l1
m2 1

第二章-拱桥的构造及设计

第二章-拱桥的构造及设计
桁 架 拱 桥： 结 构 构 造 (桥面系) 桁架拱桥桥面板既承受局部荷载，又与桁架拱片形成整体，共 同受力。桥面结构形式很多，有横向微弯板、纵向微弯板和预 应力混凝土空心板等。
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 30
桁 架 拱 桥： 结 构 构 造 (桁架拱片与墩台的连接)
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 27
桁 架 拱 桥： 结 构 构 造 (桁架拱片)
主要尺 寸
a、桁架拱片的节间间距一般小于跨度的1/8－1/12；
b、桁架拱片实腹段长度一般为跨度的0.3－0.5倍；
c、下弦杆常采用等截面（一般为矩形），高为跨度的 1/80-1/100;
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 25
桁 架 拱 桥： 结 构 优 缺 点 1. 优点：利用拱上建筑与拱圈共同作用原理，预制桁式拱片， 装配程度高、整体性好，自重轻、用料省，适用于软土地基的 中、小跨度桥梁。
2. 缺点： 节点开裂问题。 大跨度桁架组合拱桥的适用性。
下弦杆与墩（台）的连接一般
悬臂方式
是 在 墩 （ 台 ） 帽 上 预 留 深 10cm 左右（或与肋高相同）的槽孔，
将下弦杆插入并封以砂浆。在
过梁式 受力明确
跨径较大时，由于墩（台）位 移等原因，往往造成支承面局
部承压，引起反力偏心和结构
伸入式
内力变化，故宜采用较完善的 铰接。
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 31
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 38

第篇拱桥的构造

第篇拱桥的构造
• 为了使压力正对中心，并且能承受势力，设置穿过垫板 中心而又不妨碍铰转动的锚杆。为承受局部压力，在墩 台帽内以及邻近铰的拱段，需用螺旋钢筋或钢筋网加强， 拱的混凝土标号不低于25号。在计算铅垫板时，其压力 作为沿垫板全宽均匀分布。
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• 内于弧形铰的构造较复杂，铰面的加 工既费工又难以保证质量，因此，对于 空腔式拱上建筑的腹拱圈，由于跨径较 小，可以采用(cǎiyòng)构造简单的平 铰。平铰是平面相接，直接抵承。平铰 的接缝间可用低标号的砂浆砌，也可垫 付油毛毡或直接于砌接头。
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• 对于跨径不大(如腹拱圈(ɡǒnɡ quān)) 或在轻型的结构物中(如人行桥)，可以 采用不完全铰。由于拱的截面急剧地减 窄，保证了支承截面处的转动而起到铰 的作用。在减窄的截面内，由于受压不 均勾，因此将发生很大的应力。颈缩部 分可能开裂，有时须配以斜钢筋，斜钢 筋应根据总的纵向力及剪力来计算。
• 对于片·石拱，其拱石的厚度不小于150mm，将尖 锐突出部分敲击即可。各类拱石，石料层面应与拱 轴线垂直。
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第二章 拱桥(gǒngqiáo)的构造及设计
2.1 主拱圈(ɡǒnɡ quān) 2.1.1 板拱的—构—造石拱桥构造
拱石编号
等截面圆弧拱的拱石编号
五角石
变截面拱圈的拱石编号
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截面抗弯、抗扭刚度大，拱圈整体性好；
单条箱肋稳定性好，能单箱肋成拱， 便于无支架施工； 箱形截面能适应主拱圈各截面抵抗正负弯矩的需要； 自重相对较轻；
制作要求较高，吊装设备较多， 主要适用于大跨径拱桥。
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第二章 拱桥(gǒngqiáo)的构造及设计
2.1 主拱圈(ɡǒnɡ quān)的构造
2.1.3 箱形拱 箱形拱的组成方式： 由多条U形肋组成多室箱形截面；

拱桥的概述和构造

拱桥的概述和构造
圬工和钢筋混凝土拱桥
第一章 概述
第一节 拱桥的基本特点及其适用范围
1、拱桥的发展
十八世纪 国外：石拱，木拱 十九世纪 铸铁拱 钢拱 钢筋混凝土拱
拱桥 1964年 石拱，木拱 国内： 80年代中 刚架拱 桁式组合拱 钢管拱 新型组合体系拱 70年代 80年代 钢筋混 双曲拱 桁架拱 凝土拱
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）


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）施工方面的缺点多； 3）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； 4）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：200~600m范围内，拱 桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手。
拱桥按受力图式的分类
两铰拱：一次超静定结构，介于三铰拱和无铰拱之间。
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。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。
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。
4、横系梁的设置 位置： 三铰拱、双铰拱设铰处，拱上建筑的立柱下方。 尺寸：高度取0.8~1.0倍拱肋高，
宽度取0.6~0.8倍拱肋高


钢筋混凝土肋拱桥与板拱桥相比，优点在于： 能较多节省混凝土用量，减轻拱体重量 减少桥墩、桥台的工程量 同时恒载对拱肋内力的影响减小，活载影响增大，可以充 分发挥钢筋的抗拉性能。

《拱桥的构造》课件

《拱桥的构造》课件

拱桥的类型
探索不同类型的拱桥，包括单孔拱桥、多孔拱桥、斜交拱桥等，了解它们的 结构和用途。
拱桥的基本构件
深入了解拱桥的主要构件，如拱脚、拱顶、拱肋、支座等，以及它们在整ຫໍສະໝຸດ 结构中的作用。拱桥的结构分析
研究拱桥的结构行为和受力原理，包括弯矩、剪力和轴力的分布，以及拱桥 的静定性和变形特点。
拱桥的设计与材料
了解设计拱桥的基本原则和考虑因素，以及常用的材料选择和使用技巧。
著名拱桥案例研究
通过详细分析几个著名的拱桥案例，如金门大桥、塔西提岛拱门等，深入了 解它们的特点和设计创新。
《拱桥的构造》
本课件将介绍拱桥的构造和其在土木工程中的重要性。通过丰富的图像和详 细的说明，我们将深入探讨拱桥的历史、结构和设计。
拱桥简介
了解拱桥的基本原理和工作方式，探索为什么拱桥是土木工程领域中最古老 且最经典的设计之一。
拱桥的历史概览
回顾拱桥在不同文明和时期的发展，了解拱桥是如何成为文化和工程的代表 之一。

第二章拱桥构造

第二章拱桥构造
拱肋的截面形式，根据跨度大小和载重等级， 可以选用实体矩形、工字形、箱形、管形等，如 图所示。
肋拱拱肋截面形式
管形肋拱是指采用钢管混凝土结构作为拱肋 的拱桥，一般有单管式、双管式（哑铃形）和四 管式（梯形、矩形），如下图所示。
钢管混凝土具有强度高、重量小、塑性好、 耐疲劳和抗冲击等优点，已广泛使用在中、下承 式拱桥中。目前，在上承式肋拱中也开始使用。
第二章 拱 桥 构 造
一、主拱圈构造 （一）板拱
1．相关规范要求
石砌拱桥的主拱圈通常都是做成实体的矩形 截面，按照砌筑拱圈的石料规格不同，又可以分 为料石板拱、块石板拱及片石板拱等各种类型。
用于拱圈砌筑的石料要求石质均匀，不易风 化，无裂纹，标号不得低于30号；砌筑用的砂浆，
对于大、中跨径拱桥强度等级不得小于M7.5，小 跨径拱桥不得小于M5。
筋，待拱箱合龙后，
将分布钢筋弯起交
叉勾住，再现浇混
拱箱的横向连接
凝土（右图b）。a）开口箱的横向联系 b）闭口箱的横向联系
3. 箱肋的分段及接头形式
无支架吊装箱肋，其纵向分段视跨径大小 及吊装能力来确定。分段多，接头工作量大， 而且也增加了箱肋稳定性控制和拱轴线调整的 困难。在吊装能力许可时，分段宜少，但接头 必须可靠并满足以下要求：
拱圈与墩台及腹孔墩连接
（二）肋拱
用两条或多条分离的平行窄拱圈--即拱肋作 为主拱圈的拱称为肋拱（如下图）。在分离的肋 拱之间，需设置足够数量和刚度的横系梁，以保 证各拱肋的横向稳定性和整体性。
肋拱桥
拱肋是肋拱桥的主要承重结构，其肋数和间 距以及拱肋的截面形式主要根据桥梁宽度、所用 材料、施工方法与经济性等方面综合考虑决定。
如下图所示，拱肋断面分为倒T形、L形、工 字形、槽形以及开口箱等。

第十九讲：第四篇.拱桥的构造

第十九讲：第四篇.拱桥的构造

(5)预制拱箱的宽度较大，施工操作安全， (5)预制拱箱的宽度较大，施工操作安全，易 预制拱箱的宽度较大 保证施工质量。 保证施工质量。 (6)制作要求较高 起吊设备较多， 制作要求较高， (6)制作要求较高，起吊设备较多，主要用于 大跨径拱桥。 大跨径拱桥。
2.主拱圈箱形截面的组成方式 2.主拱圈箱形截面的组成方式 (1)由多条U形肋组成的多室箱形截面。 (1)由多条U形肋组成的多室箱形截面。目前 由多条 组成的多室箱形截面 已较少采用。 已较少采用。 (2)多条I形肋组成的多室箱形截面。 (2)多条I形肋组成的多室箱形截面。一般较 多条 组成的多室箱形截面 少采用。 少采用。 (3)由多条闭合箱肋组成的多室箱形截面。 (3)由多条闭合箱肋组成的多室箱形截面。 由多条闭合箱肋组成的多室箱形截面 (4)单箱多室截面。 (4)单箱多室截面。这种截面形式主要用于 单箱多室截面 大跨径混凝土拱桥中。 (特)大跨径混凝土拱桥中。
、实腹式拱上建筑构造 实腹式拱上建筑由侧墙 拱肩填料、 侧墙、 实腹式拱上建筑由侧墙、拱肩填料、护 以及变形缝 防水层、泄水管和桥面等 变形缝、 拱以及变形缝、防水层、泄水管和桥面等 部分组成。 部分组成。
+ 拱肩填料的做法，可分为填充和砌筑两 拱肩填料的做法，可分为填充 砌筑两 填充和
种方式。 种方式。
1
1
1
1
1
11
5 2
5 4 3 1 5 2 4 3 2 4 1 1 3
（a）等截面单层 拱石砌筑
（b）等截面多层 拱石砌筑
19 20 17 18 15 16 13 14 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1
21 22 23 2 3 1
24 25 3 1
26 27 3 1

桥梁工程-拱桥题库(含解答)

桥梁工程-拱桥题库(含解答)

第一节概述1．拱桥与梁桥相比在受力性能上有哪三点差异答：①竖向荷载作用下，支承处存在水平推力H，且全拱均相等②由于水平推力使拱桥截面弯矩比同截面的梁桥小③主拱主要承受弯压内力2．拱桥按拱上结构的形式可分为哪两种类型答：分为①实腹式拱桥②空腹式拱桥3．拱桥按结构体系可分为哪两类各自受力特点是什么答：如下表4．拱桥按主拱圈的横截面形式可分为哪四类答：分为①板拱桥②肋拱桥③双曲拱桥④箱形拱桥5．何谓计算矢跨比何谓净矢跨比答：计算矢跨比（D）：拱圈（或拱肋）的计算矢高（f）与计算跨径（l）的比值净矢跨比（D。

）：拱圈（或拱肋）的净矢高（f。

）与净跨径（l。

）的比值拱顶截面第二节拱桥的构造与设计1.何谓板拱答：主拱圈为矩形实体截面的拱桥，称为板拱2.何谓肋拱桥其上部结构由哪几部分组成答：肋拱桥是由两条或多条分离的平行拱肋，以及在拱肋上设置的立柱和横梁支承的形成部分组成的拱桥，其上部结构由横系梁、立柱、横梁、纵梁及桥面板组成。

3.箱形拱的主要特点有哪五点答：①截面挖空率大，减轻了自重②箱形截面的中性轴大致居中，对于抵抗正负弯矩具有几乎相等的能力，能较好地适应主拱圈各截面的正负弯矩变化的需要③由于是闭合空心截面，抗弯和抗扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均匀④单条肋箱刚度较大，稳定性好，能单箱肋成拱，便于无支架吊装⑤制作要求较高，吊装设备较多，主要用于大跨径拱桥4.箱形截面常用的组成方式有哪四种各种的优缺点是什么答：① U型肋组成的多室箱形截面优点：预制不需要顶模，吊装稳定性好缺点：浇筑顶层砼时需要侧模，安装不方便② I型肋组成的多室箱形截面优点：无需浇筑顶层砼（不需要侧模），施工工序少缺点：吊装稳定性差③箱形肋组成的多室箱形截面优点：吊装稳定性好，抗弯、抗扭刚度大缺点：吊装自重大5.实腹式拱上建筑的特点是什么答：①构造简单②施工方便③填料数量较多④恒重大6.拱上侧墙、护拱的作用各是什么答：侧墙的作用是承受拱腹填料及车辆荷载所产生的侧压力（推力）护拱的作用是加强拱脚段拱圈，同时便于在多孔拱桥中敷设防水层和排出积水7.空腹式拱上建筑的特点是什么答：空腹式拱上建筑的最大特点是除了具有实腹拱上建筑相同构造外，还具有腹孔和腹孔墩，减轻了拱桥恒重，同时增加了美观性8.拱上腹孔的布置原则是什么答：①应对称布置在靠拱脚侧的一定区段内②一般为奇数孔③腹孔构造宜统一，以便与施工和有利于腹孔墩的受力④腹拱高度应布置在主拱圈允许的高度内⑤应尽量减轻贡上建筑恒重，不使腹孔墩过分集中或者过分分散9.伸缩缝与变形缝的作用是什么答：①符合受力图式②避免不规则开裂10．排除拱桥腹内积水有哪两个重要性答：①避免含水量的增大，确保路面强度②防止雨水渗到主要结构内，使其发生冻胀破坏11．拱桥中铰按性质可分为哪两种类型答：分为①永久性铰②临时性铰12．拱桥的主要设计标高有哪四个答：①桥面标高（主要有三个：桥梁起点、终点及跨中点的桥面标高）②拱顶底面标高③起拱线标高④基底标高13．为什么说拱桥的主拱的矢跨比是拱轴设计中的主要参数之一答：①拱桥的水平推力与垂直反力之比值，随矢跨比的减小而增大②当矢跨比减小时，拱的推力增大，反之则水平推力减小③无铰拱随矢跨比减小其弹性压缩、温度变化、混凝土收缩及墩台位移产生的附加内力越大④拱的矢跨比过大使拱脚段施工困难⑤矢跨比对拱桥的外形及周围景观的协调产生影响14．不等跨拱桥的主要受力特点是什么在处理不等跨分孔时应注意控制的实质性问题是什么如何作答：不等跨拱桥的主要受力特点是：恒载产生的相邻跨的水平推力不等处理不等跨分孔时应注意控制的实质性问题是：尽量减小因恒载引起的不平衡推力对桥墩基底的偏心作用处理不等跨分孔的方法：采用不同的矢跨比；采取不同的起拱线标高；15．什么是拱轴线什么是合理拱轴线拱轴线的种类有哪些各对应哪种荷载模式答：拱轴线是拱圈横截面形心点的连线将恒载作用下的压力线作为主拱圈的设计拱轴线则称为合理拱轴线圆弧拱轴线：等静水压力；抛物线拱轴线：均布荷载； 悬链线：与竖坐标成比例的荷载。

拱桥的构造及设计

拱桥的构造及设计

第二章拱桥的构造及设计授课时间：2006年11月9日授课地点：试验楼试验四教学内容：1、钢管混凝土拱桥基本分类2、钢管混凝土拱桥优点3、钢管混凝土拱桥主要构造重点：钢管混凝土拱桥主要构造思考题及习题：第二节下承式及中承式钢筋混凝土拱桥的构造一、简介：（1）下承式拱桥：桥跨结构是由拱肋、悬吊结构和横向联结系三部分构成。

桥面系和这些传力构件统称为悬吊结构；（2）中承式拱桥：行车平面位于肋拱矢高的中部，桥面系一部分用吊杆悬挂在拱肋下，一部分用刚架立柱支承在拱肋上。

桥面系悬挂在吊杆上，吊杆主要承受拉力。

吊杆分刚性吊杆和柔性吊杆两类。

吊杆取相等间距。

行车道系由纵、横梁和车道板组成。

中承式拱桥中，行车道系与拱肋交会处，行车道系总是支承在B点处的固定横梁上，该横梁还起横撑的作用，而与拱肋连接在一起。

二、钢管混凝土拱桥（一）最新成果：1 重庆市巫山县巫峡长江大桥在建460 1/3.82 湖南南县茅草街大桥在建368 1/53 广州丫髻沙珠江大桥 2000 360 1/4.54 广西南宁永和大桥在建338 1/55 浙江淳安南浦大桥 2003 308 1/5.56 重庆奉节梅溪河大桥 2001 288 1/57 湖北武汉汉江三桥 1999 280 1/58 广西三岸邕江大桥 1998 270 1/59 浙江三门健大桥 2001 245 1/510 湖北武汉汉江五桥 2002 240 1/5（二）基本分类：1、根据车承形式分类上承式、中承式和下承式上承式：横向联系容易，桥面系支承于立柱上，整体性、横向稳定性和抗震性均较好，常采用单跨形式。

中承式：常用在主跨，通过边孔小跨采用小的矢跨比和较大的恒载集度比解决不等跨的不平衡推力问题。

也有用系杆平衡水平推力的带悬臂半孔的无推力拱又可分为带悬臂刚架系杆拱和连续拱梁组合体系。

2、根据纵向结构受力体系分类简单拱：一般的上承式、中承式无铰拱拱梁组合体系：系杆为纵梁，属弯拉结构，无推力刚架系杆拱：系杆为纯拉杆，主要平衡恒载水平推力拱梁组合体系根据拱肋与系杆（梁）相对抗弯刚度的大小又分为。

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节点构 c、节点配筋要求
造要点
b、桁架拱横联接
桥面板构造
桁架片的连接
a、桁架纵向之间及墩台之间的 连接
2)刚架拱桥
上部结构由刚架拱片、横向联结系和桥面系组成。主要承重结构 刚架拱片一般由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿（斜 撑）、次拱腿构成。
二、拱上建筑的构造
对于普通型上承式拱桥，其主要承重结构主拱圈是曲线， 车辆无法通过，需要在桥面系与主拱之间设置传递荷载的构件或 填冲物，这些传递荷载的构件或填充物称为拱上建筑。
（二）抛物线拱
在竖向均布荷载作用下，拱的合理拱轴线是二次抛物线。对于 恒载集度比较接近均布的拱桥（如矢跨比较小的空腹式钢筋混 凝土拱桥，或钢筋混凝土桁架拱和刚架拱等轻型拱桥），往往 可以采用抛物线拱。其拱轴线方程为：
• 2.伸缩缝与变形缝 • 3.排水与防水层 • 4.拱桥中铰的设置
拱上立柱与主拱圈、盖梁 的连接
伸缩缝与变形缝
拱铰 1.按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈
2.按构造要求需要采用两铰拱或三铰拱的腹拱圈
3.需设置铰的矮小腹孔墩,即将铰设在其与顶梁和底梁的 连接处
4.在施工过程中为消除或减小主拱圈的部分附加内力时需 设置临时的拱铰。
为保证安全，应进行压溃及局 部应力检算
拱桥细部构造
拱箱横隔板
作用：提高抗扭能力，保证箱壁的局 部稳定性 箱肋段端部、吊点、拱上 设置位置：空墩处
厚度：6cm~其8c余m 部为每隔3m~5m设一 道
4)双曲拱桥
双曲拱桥的构 造特点是施工 中将拱桥化整 为零，预制、 组合拼装与现 浇混凝土相结 合。主要构件 有拱肋、拱波、 横梁或拉条以 及拱上建筑的 各种部件。
2.钢筋混凝土板拱:构造简单,外表整齐,轻巧美观
•拱圈的厚度 对钢筋混凝土拱
•拱圈截面的变化规律 截面变化规律
拱顶厚度 hd (1/ 60 ~ 1/ 70)L 拱脚厚度 hj hd / cos j
其中 j 2tg1(2 f / L)
等截面（常用） 变截面（构造复杂）
拱截面正应力
N My
(2)分孔:结合结构体系和施工条件,选择单孔或多孔;多孔分
孔
时,考虑通航要求,经济分孔,地形地质条件等因
素.
(3)确定设计高程
桥面高程:纵断面设计控制,考虑排洪、航道等级等因素
拱顶底面高程:桥面高程-拱顶建筑高度
起拱线高程:由失跨比要求确定
基础底面高程:根据冲刷深度、地基承载力等因素确定
(4)矢跨比的确定 主拱矢跨比(f/l)是拱桥设计的主要参数之一。恒载的水平推 力与垂直反力之比(H/V) ，随着主拱矢跨比的减小而增大。 主拱矢跨比越小，产生的推力越大，在主拱内产生的轴向压力 也越大，对主拱的受力状况有利；因温度变化、材料收缩、墩 台位移等原因在主拱内产生的附加内力会增大，对主拱不利； 对于多孔拱桥，连拱作用会更显著，对主拱也不利。 主拱矢跨比过大时，拱脚区段过陡，给主拱的砌筑或浇筑带来 困难。当上承式拱桥的桥面标高和跨径确定后，主拱矢跨比将 影响桥下净空和拱脚标高。 主拱矢跨比必须根据地形、地质、水文、路线标高和桥梁结构 型式等各方面因素综合考虑决定。
小跨径等截面石板拱的拱圈厚度可按下式子估算:
h k 3 l0
h 拱圈厚度
l0 净跨径
系数，一般为4.5 ~ 6.0，随矢跨比的减小而增大
k 荷载系数，一般取1.2 (2)混凝土板拱 1.素混凝土板拱:用于缺乏合格天然石料的地区，可以采用整 体现浇，也可以预制砌筑。整体现浇混凝土拱圈．拱内收缩 应力大．受力不利，同时，供架、模板木树用量大．下期长， 质量不易控制，故较少采用。预制砌筑就是将混凝土板拱划 分成若干块件，然后预制混凝土块件，最后将块件砌筑成拱。 预制砌块在砌筑前应有足够的养护期，以消除或减少混凝土 收缩的影响：
（二）、空腹式拱桥 大、中跨径拱桥多采用空腹式。空腹式拱上建筑由多孔腹孔 结构和桥面系主成：以利于减小恒载，并使桥梁显得轻巧美 观。根据腹孔的结构形式，空腹式拱上建筑又分为拱式和梁 式两种。
1、拱式拱上建筑
2、梁式拱上建筑 •简支腹孔
•连续腹孔 •框架腹孔
三 其他细部构造
• 1.拱上填料、桥面及 人行道
分组成。 拱背填料一般用来支承桥面，有传递荷载和吸收冲击力 的作用，一般有填充式和砌筑式两种。 侧墙承受填料和车辆荷载所产生的侧向压力，一般用浆 砌块石或片石，为了美观可用料石镶面。实腹式拱桥一 般都用片、块石浆砌护拱，以加强拱脚段的主拱，同时 为了便于敷设防水层和排除渗入拱腔的积水，护拱一般 做成斜坡式。
拱铰的类型主要有：弧形铰、铅垫铰、平铰、不完全铰及 钢铰等：
•铅垫铰 •平铰
•不完全铰及钢铰
四 拱桥的设计
1.拱桥的总体布置:拟订结构体系及结构形式;拟订桥梁的长 度、跨径、孔数、拱的主要几何尺寸、桥梁的高度、墩台及 基础形式和埋置深度、桥上及桥头引道的纵坡等.
(1)确定桥梁长度:泄洪需要 与路堤连接需要
能，在 大中型拱桥中得到广泛应用
肋拱截面形式
矩形，肋高h＝(1/40~1/60)L，宽b=(0.5~2.0)h
工字形截面肋高h＝(1/25~1/35)L，宽b=(0.4~0.5)h
管形肋拱 箱形肋拱（后面介绍）
箱形肋拱拱肋尺寸根据受力需要确定，初拟时一般肋高取为跨 径的1／50—1/70，肋宽取为肋高的1.0—2.0倍；箱形肋之间 的横系梁除具有增强肋拱横向整体稳定性外，还可起到横向分 布荷载的作用，要求具有足够的强度和刚度，并与拱肋固结, 横系梁常用钢筋混凝土材料，
根据拱圈的受力特点(主要承压,其次是弯矩)和需要, 拱圈砌筑需满足下列构造要求.
1.错缝
横向砌缝必须错开且不小于10CM,竖向错缝以及各层 的横向砌缝必须错开且不小于10CM.
2.限制砌缝宽度
料石拱不大于2CM,块石拱不大于3CM,片石拱不大于4C M,采用小石子混凝土砌筑时,块石砌缝不大于5CM.
第二章 上承式拱桥
第一节 上承式拱桥的构造与设计
上承式拱桥
普通型上承式拱桥:主拱、拱上传力构件、桥面系
整体型上承式拱桥:主拱片和桥面系
一、主拱的构造与尺寸拟定
（一）普通型上承式拱桥
根据主拱圈截面形式可分为：板拱、板肋拱、肋拱、双曲 拱、箱形拱等。
1、板拱
板拱是指主拱（圈）采用整体实心矩形截面的拱。按 照主拱所采用的材料，可分为石板拱、混凝土板拱和 钢筋混凝土板拱等。
拱上建筑是拱桥的一部分，依其结构形式的不同而参与主 拱共同受力的程度也不同；同时，拱上建筑在一定程度上能约束 主拱圈由温度变化及混凝土收缩徐变等引起的变形，而主拱圈变 形又使拱上建筑产生附加力。 拱上建筑类型分实腹式拱桥，空腹式拱桥两大类
（一）、实腹式拱桥
实腹式拱上建筑由拱腔填料、侧墙、护拱和桥面系等部
2.不等跨连续拱桥的处理方法:为了便于施工和平衡 桥墩上所承受的推力，多孔拱桥最好选用等跨分孔 方案。但当受地形、地质、通航等条件的限制,或引 桥很长,考虑桥面纵坡协调一致时,或对桥梁的美观 有特殊要求时,可采用不等跨分孔
不等跨拱桥,相临孔恒载推力不等,使桥墩和基础增 加了恒载的不平衡推力.在采用柔性墩的多孔连续拱 桥中,需考虑由此引起的连拱作用,使计算和构造复 杂.为减小不平衡推力,改善桥墩、基础的受力状况, 节省材料和造价,可采用如下措施:
AI
其中 N自拱顶向拱脚逐渐增大，但M变化复杂与结构体系和截 面惯性矩I有关，下图为结构体系和截面惯性矩对弯矩的影响。
无铰拱通常可用惯性矩从拱顶向拱脚逐渐增大的变化（见下 图），计算公式可采用Ritter公式：
I
1
(1
Id
n)
cos
上式中：I为任意截面的惯性矩；
Id为拱顶截面的惯性矩；
为任意截面的拱轴线倾角；
求得：
n拱厚变化系数，可用拱脚处的边界条件=1
n Id
I j cos j
Ij和j分别为拱脚截面的惯性矩和倾角
• 钢筋混凝土板拱的构造
配筋
纵向受力钢筋：最小配筋率0.2%~0.4% 箍筋，应将上下缘主筋连系起来 分布钢筋：应设在主筋内侧
2、板肋拱 肋拱：拱圈截面由板和肋组成的拱桥。
2)、肋拱
肋拱：用两条或多条分离的平行窄拱圈即拱肋作为主拱圈的拱具有自 重轻，恒载内力小，可以充分发挥钢筋混凝土等材料的性
（一）圆弧线
线形最简单，施工最方便。但圆弧拱轴线一般与恒载压 力线偏离较大，使拱圈各截面受力不够均匀。常用于15 ~20m以下的小跨径拱桥。圆弧线的拱轴方程为：
桥梁与道路结构
x 2 y12 2R y1 0
x R sin y1 R(1 c os )
R 1 ( 1 f / l) 2 4 f /l
2.整体型上承式拱桥
包括桁架拱桥和刚架拱桥 进一步减轻了结构自重,增强了桥梁结构的整体性,充分发挥 装配式桥梁工业化程度高,施工进度快等优点,扩大了拱桥的 使用范围. 1)桁架拱桥 又称拱形桁架桥,是一种有水平推力的桁架结构,桁架拱片、 横向联结系和桥面组成.桁架拱片由上、下弦杆、腹杆、和 实腹段组成
(3)结构构造
(1)桁架拱片 a、桁架拱片的节间间距一般小于跨度的1/8~1/12；
主要尺寸
b、桁架拱片实腹段长度一般为跨度的0.3~0.5倍；
c、下弦杆常采用等截面（一般为矩形），高为跨 度的1/80~1/100)
d、上弦杆截面形式与桥面构造有关；
e、腹杆一般采用矩形截面，高度为下弦杆高度的1
a、各杆件应在节点交于一点，以免产生附加 弯矩； b、相邻杆件外缘交角应以园弧或曲线过度；
(1)结构形式:斜(腹)杆式、竖(腹)杆式、桁肋式、组段弯矩减小,偏心受压, 具有拱的受力特点.同时它相当于把普通型上承式拱的传载 构件与拱肋连成整体,拱与拱上结构共同受力,各杆件主要 承受轴力,所以又具有桁架的受力特点.多采用两铰结构,附 加内力小,适用于软弱地基.