桥梁工程复习

1. 在竖向荷载作用下，梁在支承处将仅受到竖向反力作用，而拱在竖向荷载作用下， 支承处不仅产生竖向反力，还产生水平推力，使拱主要受压，减小拱圈截面弯矩。

2. 拱桥优点：①跨越能力大；②能充分做到就地取材，降低造价；③耐久性好，养 护、维修费用小；④外形美观；⑤构造较简单，特别是污工拱桥，技术容易被掌 握，有利于广泛采用。

3. 拱桥缺点：①有推力的结构；自重较大时，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污工拱桥一般都采用有支架施工，施工较复杂，工期 长，费用高；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。

4. 按主拱圈的建筑材料分为：污工拱桥、钢筋混凝土拱桥、刚拱桥、钢管混凝土拱 桥。

5. 按拱上建筑的形式分为：实腹式拱桥、空腹式拱桥。小跨径拱桥多采用实腹式：构 造简单，施工方便，但填料数量较多，恒载较重。大、中跨径拱桥多采用空腹式： 利于减小恒载，使桥梁显得轻巧美观。

6. 按主拱圈采用的拱轴线形式分为：圆弧拱桥、抛物线拱桥、悬链线拱桥。

7. 按桥面所处的位置分为：上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥。

8. 按结构受力体系分为：①简单体系拱桥：主要承重结构是裸拱，行车系结构不参与 主拱一起受力。②组合体系拱桥：主要承重结构是裸拱与行车系结构按不同方式构 成的整体。

9. 三铰拱：静定结构，在地基差的地区可采用。构造复杂，施工困难，整体刚度小， 主拱圈一般不采用，常用于空腹式拱桥拱上建筑的边腹拱。

10. 两铰拱：一次超静定结构，介于三铰拱和无铰拱之间，刚拱采用较多。

11. 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，实际中使用最广泛。超静定次数高，会产生附加内 力，一般希望修剪在地基良好处。

12. 无推力拱式组合体系拱桥（也称系杆拱桥）是外部静定结构，兼有拱桥的较大跨越 能力和简支梁桥对地基适应能力强的两大特点。拱的推力由系杆承受，因而墩台不 承受水平推力。

13. 系杆的含义就是一个将两拱脚相互联系在一起的水平构件。

14. 有推力拱式组合体系拱桥：没有系杆，由单独的梁和拱共同受力，拱的受力仍由墩 台承受。

15. 箱型拱桥：拱圈为截面箱型，截面挖空率大，节省材料，减小自重，截面抗弯、抗 扭刚度大，横向整体性和结构稳定性好，特别适用于无支架施工，是大跨径钢筋混 凝土拱桥主拱圈的基本截面形式。

16. 矢跨比：矢高与跨度的比值。拱桥的最重要设计控制参数。

17. 矢跨比对结构的影响：①拱的水平推力同矢跨比成反比。②矢跨比越小，弹性压 缩、温度变化、收缩徐变以及墩台位移等在拱圈内引起的附加应力越大。

18. 拱轴线：其形状直接影响主拱截面内力及应力的分布与大小。选择原则：尽可能降 低由于荷载产生的弯矩值。

19. 五点重合法：采用悬链线时，设计拱轴线与相应三铰拱的恒载压力线在拱顶、 跨和拱脚 5 处重合。

20. 合理拱轴线：①圆弧线：适用于均布径向荷载作用的拱桥。线性简单，施工方便， 但圆弧形拱轴线与恒载压力线偏离较大，使拱圈隔截面受力不够均匀。②悬链线： 适用于荷载集度从拱顶向拱脚是均匀增加的拱桥。在恒载作用下，当不计拱圈由恒 载弹性压缩产生的影响时，拱圈截面将只承受轴力而无弯矩。③抛物线：适用于恒 载集度比较均匀的拱桥。用1/4 于中、下承式简单体系拱桥和组合体系拱桥中。

21. 等跨布置特点：恒载水平推力相互抵消。

22. 不等跨布置特点：①不平衡的恒载水平推力；②水平推力对桥墩基底的弯矩。

23. 多跨连续拱桥的布置处理方式：①采用不同的矢跨比：矢跨比与推力大小成反比关 系，大跨径用陡拱，小跨径同坦拱。②采用不同的拱脚标高：减小大跨与小跨的恒 载水平推力对基地产生的弯矩。③调整拱上建筑的恒载重量。④采用不同类型的拱 跨结构。

24. 石砌板拱拱圈砌筑构造要求：①错缝；②砖砌宽度不能太大；③设五角石（不得带 锐角）；现浇混凝土拱座或腹孔墩底梁。

25. 双曲拱主拱圈由拱肋、拱波、拱板及横向联系四部分组成。减轻吊装重量：①化整 为零：将主拱圈拆分，预制拱肋、拱波和横向联系。②集零为整：吊装拱肋一安装 横向联系—安装拱波—浇筑拱板混凝土—主拱圈形成。

26. 双曲拱桥中拱肋的作用：①主拱圈的骨架，参与拱圈共同承受全部恒载和活载；② 砌筑拱波和浇筑拱板的支架作用。（设计要求：足够的刚度和强度。）双曲拱桥缺 点：施工工序多、组合截面整体性较差和易开裂。

27. 箱型拱特点：截面挖空率大（ 50%~60% ）；中性轴居中；抗弯和抗扭刚度大，整 体性好；单条箱肋刚度较大，稳定性较好，能单箱肋成拱，便于无支架吊装；制作 要求高，吊装设备多。

28. 靠近墩台的第一个腹拱应做成三铰拱的原因：由于拱圈受力后变形较大，而墩台变 形较小，容易造成第一个腹拱因拱脚变位而开裂，因而靠近墩台的第一个腹拱应做 成三铰拱。

29. 需要设置铰的情况：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需设铰的矮小腹孔墩；④在施工过程中，为消除或减小 主拱圈的部分附加内力，以及对主拱圈内力作适当调整时，需要在拱脚处设置临时 铰。

30. 拱上填料特点：①扩大车辆荷载作用的面积；②减小车辆荷载对拱圈的冲击；③缺 点：增加了恒载重量。

31. 中、下承式拱桥传力路径：桥面荷载通过吊杆和桥面系将作用力传递到拱肋上。

32. 横向联系位置：两片分离的拱肋间。作用：保证两片拱肋的横向刚度和稳定，以承 受作用在拱肋、桥面及吊杆上的横向水平力。

33. 无横向风撑的中、下承式拱桥如何来保证横向稳定？

（ 1）拱脚具有牢靠的刚性固结；（ 2）中承式拱桥：加强桥面至拱脚处的拱肋间固 结横梁的刚度，并设置 K撑或X撑；（3）下承式拱桥：采用半框架式的结构，即 采用刚性吊杆，并与整体式桥面结构或刚度较大的横梁固结，以给拱肋提供足够刚 劲的侧向弹性支承，一承受拱肋上的横向水平力；（ 4）加大拱肋的宽度，使其本

身具有足够的横向刚度和稳定性；（ 5）柔性吊杆的“非保向力” 作用。

34. 刚性吊杆：材料：钢筋混凝土或预应力混凝土。作用：增强拱肋的横向刚度。截 面：一般为矩形。尺寸顺桥向小，横桥向大。缺点：用刚量较大，施工程序多，工 艺复杂。说明：吊杆两端的钢筋应扣牢在拱肋与横梁中。

35. 柔性吊杆：材料：冷轧粗钢筋、高强钢丝或钢绞线等高强钢材。存在的问题： 1） 耐久性：钢索易锈蚀。2）短吊杆的设计：①相比长吊杆，线刚度 EA/L较大，承担 的活载及活载冲击力大，应力及应力幅均较大。②温度变化时，下端随桥面一起水 平位移，上、下锚点易偏离垂直线，形成折角，使吊杆护套破损，钢丝受力不匀， 钢丝腐蚀断裂。 解决方案：前主要用 PE热挤索套防护工艺：增大短吊杆的截

面面积；可将两端设计成铰结，或采取适当的措施减小短吊杆的水平位移。

36. 桁式组合拱：上弦缝断缝，下弦杆连续。常用于 100m 以上的特大型预应力混凝土 拱桥，设断缝对减小由于日照温差引起的附加内力有好处。 37. 桁架拱桥结构特点：①桁架拱片在施工期间单独受力，竣工后与桥面板共同受力。

②下弦杆为拱形，上弦杆一般与桥道结构组合成一整体而共同工作。③在荷载作用 下具有水平推力，使跨中实腹段在恒载作用下弯矩减小，主要承受轴向压力，在活 载作用下将承受弯矩，成为一偏心受压构件，即具有拱的受力特点。④拱上结构与 拱肋连成整体，共同受力，相当于拱圈高度加大，各杆件又主要承受轴力，所以又 具有桁架的受力特点。⑤通常采用两铰结构，附加内力较小，适合软弱地基需要。 但毕竟是有推力结构，跨径过大，支点反力也大，对地基承载能力的要求较高。应 用范围以20m〜50m的中等跨径为宜。⑥施工中整体性好，除桥面外通常采用预制 装配。缺点：节点易开裂。

38. 钢架拱桥上部结构由刚加拱片、横向联结系和桥面组成。主梁和主拱腿构成的拱形 结构设计原则是在恒载作用下弯矩最小。钢架拱桥属于有推力的高次超静定结构， 具有构件少、质量轻、整体性好、刚度大、施工简便、造价低、造型美观等优点， 可在软土地基上修剪，被广泛用于跨径 25m〜70m 的桥梁。

39. 横向联系：把桁架拱片连成整体，使之共同受力。构造：横拉杆、横系梁、横隔 板、剪刀撑。

40. 拱式组合桥的构造：简支梁拱组合式桥梁、连续梁拱组合式桥梁、单悬臂组合式桥 梁。

41. 系杆设置原则：①要考虑系杆与拱肋的连接，保证系杆能很好地与拱肋共同受力；

②要考虑系杆与行车道之间的相互作用，避免桥梁行车道因阻碍系杆的受拉而遭到 破坏。

42. 梁特点：竖向荷载作用下无水平反力；梁以受弯为主。要获得更大跨径需增大梁 高，但受自重的限制。拱特点：竖向荷载作用下有水平推力，拱圈（肋）受压为 主，弯矩减小。受压构件易失稳，限制跨度，一般在 500m 以内可作为比选方案。 索特点：受拉的斜拉索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔 柱，再通过塔柱基础传至地基。塔柱以受压为主。

43. 悬索桥缆索为主要承重结构，在桥面系竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大 的拉力，缆索锚于悬索桥两端的锚定结构中。优点：缆索承受拉力，不存在失稳问 题，充分利用材料，跨度大。施工中，缆索形成了一个强大稳定的结构支承系统， 减小施工风险。

缺点：柔性结构，刚度小，变形大，抗风稳定性差。

44. 斜拉桥的特点：①优点：斜拉索的弹性支承一一减小主梁弯矩，减小尺寸，减轻 自重，提高跨越能力。塔柱、拉索和主梁构成稳定的三角形——提高结构刚度， 坑风能力较悬索桥要好得多。②缺点：当跨度很大时，悬臂施工的斜拉桥因主梁悬 臂长度过长，承受压力过大，而风险较大，塔高也过高，外索过长，索垂度的影响 使索的刚度大幅下降。

45. 斜拉桥与悬索桥一样，是柔性结构，很少采用三塔四跨式或多塔多跨式。原因：多 塔多跨式中的中间塔的塔顶没有端锚索来有效地限制它的变位。

46. 孑L跨布局解决措施：①增加主梁的刚度。但会增加桥梁的自重。②可将中间塔做成 冈世索塔，但增加索塔和基础的工程量。③用长拉索将中间塔顶分别锚固在两个边 塔的塔顶或塔底加劲，但长索下垂量很大，索的刚度较小，大风有可能将其破坏。 ④加粗尾索并在锚固尾索的梁端上压重，以增加索的刚度。

47. 端锚索：疲劳问题。解决方式：设辅助墩。 作用：①可以减小拉索应力变幅；②

提高主跨刚度；③又能缓和端支点负反力；④有效控制塔顶向中跨的位移；使主跨 或边跨弯矩、挠度减小。

48. 矮塔部分斜拉桥的特点：①塔较矮，塔身刚度大，拉索的水平倾角小，对主梁的支 撑作用减弱，水平压力增大。常规斜拉桥的塔高与跨度之比为 1/4~1/5 ，而部分斜 拉桥为1/8〜1/12。②梁的无索区较长，没有端锚索。③边跨与主跨的比值较大，

一般大于0.5。④由于拉索不能提供足够的支承刚度，故要求主梁的刚度较大。⑤ 拉索对竖向恒活载的分担率小于 30%，受力以梁为主，索为辅。⑥梁高较大，高 垮比为1/30〜1/40，甚至做成变高度梁。⑦由于梁的刚度大，活载作用下斜拉索的 应力变幅较小，可按体外预应力索设计。