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第二章 钢拱桥

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钢拱桥施工组织设计

钢拱桥施工组织设计

目录第一章工程概况.............................. 错误!未定义书签。

第二章编制依据. (3)第三章总体施工工期及施工方案 (3)一、总体施工工期: (3)二、总体施工方案 (4)第四章主要工程施工工艺及方法 (5)一、钢管拱肋的制作: (5)二、钢桥梁及桥面系统的制作 (9)三、构件的运输 (9)四、钢构件现场拼装 (9)五、钢构件安装 (13)六、完工交付资料 (17)第五章关键工序的施工工艺及方法 (18)一、焊接: (18)二、涂装施工 (20)三、制作 (22)四、构件现场安装 (24)第六章、劳动力组织 (25)第七章施工机具一览表 (26)第八章质量保证措施 (28)一、质量目标 (28)二、质量保证措施 (28)第九章安全目标及保证措施 (35)一、安全目标 (35)二、安全保证措施 (35)钢拱桥施工组织设计第二章编制依据1、施工图纸；2、《涂装前钢材表面锈蚀和除锈等级》（GB8923-88）3、《钢结构施工质量验收规范》（GB50205-2001）4、《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-1994）5、《碳素结构钢》（GB700-2006）6、《碳钢焊条》（GB5117-1995）7、《低合金钢焊条》（GB5118-1995）8、《融化焊用钢丝》（GB/T 14957）9、《气体保护电弧焊焊用钢、低合金钢焊丝》（GB/T 8110-1995）10、《碳素钢埋弧焊用焊剂》（GB5293-1999）11、《建筑钢结构焊接技术规程》（GJG81-2002）12、《表面粗糙度参数及其数值》（GB/T 1031-1995）13、《海港工程钢结构防腐蚀技术规定》（GTJB230-89）14、《公路桥涵施工技术规范》（GTJ041-2000）15、现场勘察情况；16、我公司多年的施工经验等。

第三章总体施工工期及施工方案一、总体施工工期:1. 年月日～年月日工厂制作阶段；2. 年月日～年月日各节段厂内试拼装、除锈油漆施工；3.年月日～年月日钢桥梁现场拼装；4.年月日～年月日钢拱肋现场拼装；5.年月日～年月日桥面体系现场拼装；6.年月日～年月日钢桥梁现场吊装；7.年月日～年月日钢拱肋现场吊装；8.年月日～年月日桥面体系安装；总工期145天。

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。

第二章第二节 上承式拱桥的施工

第二章第二节 上承式拱桥的施工
1、拱圈按顺序对称砌筑 L<16m，满堂式拱架，从拱脚至拱顶对称砌筑，拱顶 合拢； L<10m，拱式拱架，从拱脚砌筑，同时在拱顶、L/4 部位预压。 2、拱圈三分法砌筑（分段分环、分环分段） 1) 分段砌筑（每半跨分三段），对称砌筑，跨中合拢； 2) 分环(分段)砌筑：适用拱圈较厚，下环参与上环受力。 3、预加压力砌筑 防止砌筑过程中出现不正常变形和开裂，通常预压 拱顶部位（具体与拱架刚度有关）。
吊装方法与加载程序
1、吊装方法 1) 将预制节段移运到缆索系统下并起吊； 2) 对称吊装节段，调整高程，扣索扣挂； 3) 重复第2)步； 4) 吊装合拢段，调整节段高程，合拢，松扣索。 5) 吊装顺序：先吊装基肋，再吊基肋两侧； 6) 跨径较大时，宜双基肋或多肋同时合拢（目的： 增强稳定性）。
吊装方法与加载程序（续）
拱圈分段砌筑
（一）圬工拱圈及拱上结构砌筑
4、分段支撑
砌体处于倾斜角大于20°的拱段上，有下滑趋势，需支撑。
5、拱圈合拢与合拢温度
通常在拱顶合拢，分段砌筑也可多处同时合拢。 合拢温度：依据设计确定，无规定时，按当地平均温度或昼夜平均温 度（10℃～15℃）。
6、拱上砌体的砌筑 由拱脚向拱顶对称、台阶式砌筑； 为防止空腹式拱的腹拱受到卸落拱架变形的影响，应在拱上横 墙砌筑完成后卸架，再砌筑腹拱拱圈。 7、拱架拆除 总体要求：1)分步；2)对称；3)从拱顶到拱脚。
2、拱部浇筑


（二）钢筋混凝土主拱圈就地浇筑
3、拱上建筑

钢筋与模板：拱上结构宜将钢筋形成骨架，模板形成 整体，吊装到位进行浇筑，简化拱圈上的作业。

混凝土浇筑：必须对称进行浇筑。
二、缆索吊装（无支架施工）

第二章拱桥基础知识及原理

第二章拱桥基础知识及原理
第二章拱桥基础知识及原理
4．刚架拱桥 刚架拱桥是在桁架拱、斜腿刚架等基础上 发展起来的另一种新桥型，属于有推力的高次 超静定结构，由于构件比桁架桥少，自重轻、 刚度大，更经济合理，且造型优美简练，已得 到广泛应用。 刚架拱桥结构的几何形态是否合理、优美， 是设计中的关键，实腹段和弦杆的上缘线一般 与桥面线平行；实腹段下缘一般采用抛物线、 圆弧线或悬链线；主拱腿可根据跨径大小和施 工方法不同，设计成等截面直杆或变截面直杆， 有时从美观考虑，也可采用与实腹段同一曲率 的弧形杆。
1997年我国建成了可称世界之最的特大跨 劲性骨架混凝土拱桥——跨度为420m的重庆万 县长江大桥(图3-58)，主拱与立柱均为空箱薄壁 结构，形态轻盈，为我国建桥史上增添了光辉 的一页。
第二章拱桥基础知识及原理
前南斯拉夫沿亚得里亚海连结克拉克岛的 是跨径分别为244m和390m钢筋混凝土拱桥，造 型非常简洁、纤细、空透、特别是桥台与小岛 的结合处理，自然和谐(图3-59)。
第二章拱桥基础知识及原理
法国跨越洛特河的克拉雷克桥，是一基础知识及原理
2.2 主拱与桥面的相对位置
拱与桥面的相对位置分上承式、中承式、 下承式和混合式。相比之下，上承式最为自然， 应用也最为广泛。但上承式过桥者不能欣赏拱 桥的美，下承式、中承式等过桥者可以感受到 拱曲线的起伏和韵律的优美。
第二章拱桥基础知识及原理
3．桁架拱桥
自人类进人钢铁时代起，主拱圈采用铸铁锻铁进 而为钢桁架的桁架拱桥得到迅速发展，目前世界上跨 度最大的钢拱桥是建于1977年美国西弗吉尼亚的新河 谷桥(跨径518．2m，图3-60)，从远处看桥梁巨大的跨 度与纤细的结构形式形成强烈对比，惊心动魄，叹为 观止，令人不得不佩服掌握现代先进工程技术的桥梁 工程师的杰作。

钢桥 第二章 钢拱桥

钢桥 第二章 钢拱桥
• 常见的有“一字撑”、“K形撑”、“X形撑”、“米形撑”； • 横撑位置一般与吊点位置对应，对称于拱顶奇数布置； • 拱顶一般设置“一字撑”，1/4L附近拱肋一般设置“K形撑” • 大跨径宽桥常在拱顶设置“米形撑”，两侧布置“K形撑”。
横撑示意图
5、拱上立柱
✓ 立柱用于上承式拱桥或者中承式拱桥的上承部分， 是桥面系与主拱肋之间的传力结构。 上 承 式 钢 桁 架 拱 桥 立 柱
钢拱桥上部结构主要由拱圈、吊杆（或拱上立柱） 系杆、桥道梁等构件组成。
钢拱桥的组成
1、按照结构构造形式分类
（1）按照主拱圈截面形式分为：钢箱拱、钢管拱、钢桁架拱 （2）按照两拱肋的空间姿态分：平行拱肋、提篮拱肋、蝶形拱肋 （3）按照行车道系所处位置分：上承式、中承式、下承式拱桥 （4）按照吊杆的布置形式分类：平行竖吊杆、斜吊杆、网状吊杆
✓ 根据截面形式分为：箱形、管形、桁架式 桁架式拱肋自重轻，跨越能力更大，件，把桥面系荷载传递至承重构件拱肋， 吊杆主要是轴心受拉构件。 ✓ 吊杆可分为刚性和柔性两种，刚性吊杆多用钢管或型 钢制成，可承受压力；柔性吊杆采用高强钢丝束或钢绞线 制成，只能受拉，施工方便，外形美观。
第二章 钢拱桥
§2-1 钢拱桥的发展及分类 §2-2 拱梁组合体系桥 §2-3 钢拱桥的构造
第一节 钢拱桥的发展及分类
一、钢拱桥的发展
建桥材料的发展：铸铁拱桥—锻铁拱桥—钢拱桥 钢拱桥跨越能力的发展：
钢拱桥发展史上的里程碑——美国纽约狱门桥； 20世纪跨径超过500m的三座钢拱桥—美国贝永桥、 新河谷大桥、澳大利亚悉尼港湾大桥； 21世纪典型的钢拱桥——韩国傍花大桥。 钢拱桥施工方法的发展：悬臂施工、缆索吊挂法
我国的钢拱桥赏析
表1 我国部分钢拱桥一览表 Tab. 1 List of some steel arch bridges in China

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

第二章拱桥构造

第二章拱桥构造
对于多室箱组合截面，为了加强拱箱的整 体性，箱与箱之间要做横向连接。横向连接的 做法一般有以下几种：
（1）在横隔板两侧的箱壁上、下预留孔洞，用短 钢筋穿过，与横隔板上的预埋钢板焊接， 并用现浇 混凝土将箱室联成整体（下图a）。
（2）在横隔板
位置的顶板上预埋
钢板，用短钢筋搭
焊连接，并在底板
上预留横向分布钢
根据拱圈的受力特点和需要，拱圈砌筑 应满足下列构造要求：
（1）错缝：避免因 存在通缝而降低砌体的 抗剪强度和削弱整体性。
（2）限制砌缝宽度： 拱石砌缝不能太宽，因 砂浆强度比拱石低得多， 缝太宽必将影响砌体强 度和整体性。
拱石的错缝要求
（3）五角石：拱圈与墩台以及拱圈与空腹 式拱上建筑的腹孔墩连接处，应采用特别的五 角石（如下图a），以改善该处的受力状况。 目前常用现浇混凝土拱座及腹孔墩底梁（如下 图b）来代替制作复杂的五角石。
箱壁横隔板连接示意
4）单箱多室截面
这种截面外形为一箱，箱内具有多个室， 如下图所示 。
单箱多室截面主要用于不能采用预制吊装 的特大型拱桥。
单箱多室截面图
2. 箱形拱的横向连接
为了加强箱壁的局部稳定性，提高拱箱抗 扭能力，拱箱内每隔一定距离设置一道横隔板。 除在箱肋接头处、吊装扣点以及拱上腹孔墩 （或立柱）处必须设置外，其余部分每隔3～ 5m设置一道。
拱桥行车道部分的桥面铺装、人行道及栏 杆，其构造与梁桥相似。
（二）伸缩缝与变形缝
为避免拱上建筑不规则开裂，影响桥梁的 安全使用，需在构造上采取必要的措施，通过 设置伸缩缝及变形缝来使拱上建筑与墩台分离， 并使拱上建筑和主拱圈一起自由变形。
伸缩缝缝宽20～30mm，其缝内填料可用 锯末沥青按1∶1的质量比制成预制板，在施 工时嵌入，并在上缘设置既能活动又不透水 的覆盖层。

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。

第二章桥梁工程识图(1)

第二章桥梁工程识图(1)

图
桥梁总体布置图
识读桥梁总体布置图

如图所示，装配式空心板桥的总体布置图包括立面
图、平面图、横剖面图三个视图，它们均采用了合
成视图。立面、平面的比例为 1 ： 300 ，横剖面的比 例为1：150。
立面图

因为桥梁对称，故一半绘立面，一半绘纵剖面图，并习 惯将纵剖面图绘在右边。

从图中可知：桥梁的总长为 43.04m ，共 3 孔，中孔跨径 13m，两边孔跨径为 12.8m。上部结构为预制钢筋混凝土

由图可知：桥面中心标高为 581.00m ；桥面双向排水，横 坡为2％；上部结构由8片空心板组成；从图中还可了解到 墩台桩底，顶标高以及护栏的形式及部分尺寸等。另外， 为了清楚地表示横剖面图，本图采用了比立面和平面放大
的比例画出。
识读桥梁总体布置图 图1所示为一空心板简支梁桥的立体图，图2为该桥梁总 体布置图。该桥中心位于K38+390.00处，是四孔钢筋混凝 土空心板梁桥，总长度为45.00m，总宽度为12.00m。
3）为突出构件中钢筋配置情况，把混凝土假设为透明
体，结构外形轮廓画成粗实线，尺寸线等用细实线表示。
4）受力钢筋画成粗实线，构造钢筋比受力钢筋在作 图时要略细一些，钢筋断面用黑圆点表示。
5）钢筋直径的尺寸单位采用mm，其余尺寸单位均
采用cm，图中无需注出单位。
识读构件钢筋构造图的方法
识读钢筋混凝土构件钢筋构造图, 首先要概括了解它采用了哪些 基本的表达方法，各剖面图、断面图的剖切位置和投影方向，然后要 根据各投影中给出的轮廓线确定混凝土构件的外部形状。
5
刚架桥
湛江海湾大桥
8
桥梁结构图的主要图示特点
桥梁的下部结构大部分埋于土中，画图时常把土和水视 为透明体拿掉而不在图中画出，只画出构件的投影； 桥梁位于路线的一段，除标注桥梁本身大小尺寸外，还 要标出桥梁的主要部分相对于整个路线的里程桩号；

拱桥的基本术语资料

拱桥的基本术语资料

两侧拱上侧墙纵向开裂
两侧拱上侧墙斜向开裂
拱上侧墙竖向开裂
石拱桥的主拱圈以石料建造。 跨径小于20m，拱上建筑常做成实腹式 跨径大于20m，拱上建筑一般为空腹式
一、拱桥的分类
4.按主拱的截面形式可分为：板拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、 箱型拱桥
二、拱桥的构造
桥梁由五大部分和五小部分组成 五大部分：1. 桥跨结构（上部结构）
2. 支座 3. 桥墩 4. 桥台 5. 墩台基础 五小部分：1. 桥面铺装 2. 排水、防水系统 3. 栏杆 4. 伸缩缝 5. 灯光照明
0#台前墙有一条横向贯通裂缝
1#台前墙有一条横向贯通裂缝
2.6石磙坝桥
石磙坝桥位于县道X054万石线上，桥梁全长 12.0m，上部结构形式为实腹式圬工石砌板拱桥， 桥跨结构纵向布置为1×6.0m。下部结构形式为重 力式桥台，扩大基础，桥下净空为3.1m。桥面横 向布置为：0.85m（护栏）+6.3m（行车道） +0.85m（护栏），桥面铺装层为沥青混凝土 。
桥台、拱脚受水浸泡
桥台、拱脚受水浸泡
2.9太阳溪桥
太阳溪桥位于县道X055黄翠线上，桥梁全长 20.0m，上部结构形式为实腹式圬工石砌板拱桥， 桥跨结构纵向布置为1×13.0m。下部结构形式为 重力式桥台，扩大基础，桥下净空9.7m。桥面横 向布置为：1.55m（人行道）+4.4m（行车道） +1.55m（人行道），桥面铺装层为水泥混凝土。
1#台-台底严重冲刷掏空。
1#台侧左侧拱脚处拱底 砌块破损脱落、开裂。
桥面铺装严重破碎
2.12潘家沟桥
潘家沟桥位于县道X066长向线上，桥梁全长 20.0m，上部结构形式为实腹式圬工石砌板拱桥， 桥跨结构纵向布置为1×6.0m。下部结构形式为重 力式桥台，扩大基础，桥下净空6.7m。桥面横向 布置为：0.6m（防撞墙）+6.0m（行车道）+0.6m （防撞墙），桥面铺装层为水泥混凝土。

钢管混凝土拱桥(全)

钢管混凝土拱桥(全)
第四节 水平转体施工
第五节 模型试验及动静载试验
第五章 天津彩虹大桥
第一节 概 况
⑶腹杆相贯线切割口问题
虽然采用了德国进口的先进的计算机控制的五轴数控管子切割机进行腹杆下料加工，腹杆相贯线切割口的质量能很好地满足技术要求，但由于相贯的弦管经过火工加工后，其椭圆度会发生变化，因此会引起腹杆相贯口两趾处间隙较大的现象发生。经分析后采用修正的方法处理，对腹杆相贯口的切割数据进行调整，加大了相贯母管的直径参数，并对长度和相贯夹角等参数进行了小范围的调整，较好地解决了由于弦管椭圆度变化引起的相贯口两趾处间隙超差的问题。
①按生产场地和生产计划的安排，采用姐妹段连体制作的节段组装工艺，无法采用连体节段组装工艺制作的相邻节段采用节段下胎后预拼装的工艺，使主拱肋节段在工厂下胎前的弦管端口对接精度满足设计要求。
②制作过程中对节段弦管端口处要采取刚性固定等强制变形措施，控制弦管端口的变形。
③节段下胎前要割除弦管端余量，并拆除管端的支撑，用火工进行局部修整。
②节段制作焊接时会引起弦管长度方向的收缩，但其焊接收缩量不会很大，可充分利用拱肋工地合龙采用衬垫焊单面焊双面成型的焊接坡口间隙，姐妹节段间不用拉开间隙，因此，组装胎架地样线形采用设计线形和设计预拱叠加后的线形。
③节段弦管端余量切割时要考虑节段工地合龙时的焊接收缩补偿，弦管端余量切割可一端在节段组装前切割，另一端在节段焊接后切割。
⑷姐妹段制作工艺应注意的问题
在制作主拱肋节段时采用了姐妹段连体制作工艺，可省去了节段预拼装的工艺过程，对建造的进度和场地安排耳，建造质量的控制都是有帮助的，但在制作时应注意下述问题：
①节段分片体制作后再组装的工艺设计。片体制作后形成桁架，组装节段时拱肋高度方向的变形较小，可在制作时不再考虑该方向的收缩变形；但拱肋宽度方向的收缩变形要考虑，采用上中下三片体组装间距拉开施放反变形的措施进行控制，同时在片体间设置多组支撑起到刚性固定防止变形的目的。

第二章 钢拱桥

第二章 钢拱桥

2、按照结构体系分类
（1）简单体系拱桥：仅有拱圈是主体受力构件，简单体系均为 有推力拱结构，拱的推力直接由墩台或基础 承受。桥道系为局部承载和传力结构，不参 与主拱联合受力。 （2）组合体系拱桥： 行车道梁与拱组合，共同受力。
引桥采用5跨112.6米 简支下承式刚性系杆钢管 混凝土拱桥，钢拱肋采用 双拱肋，单片拱肋为双肢 桁式断面 。
拱轴线
最理想拱轴线是与拱上各种荷载的压力线吻合，
截面只承受压力而无弯矩，可以充分利用材料强度。
常见的拱轴线形式：圆弧线、二次抛物线、悬链
线、多次抛物线等。
拱肋的拱顶与拱脚高度选择
• 根据拱肋高度的变化，分为等高度拱肋和变高度拱肋
• 跨径较大时采用变高度拱肋，以适应拱肋内力分布并 节省工程量。 ※ 拱肋高度的选择： 拱脚高度根据施工过程中产生的最大内力控制；拱顶高度 不宜取得过高，一是会影响桥梁的建筑高度，并且对于桁式 拱桥还会增加腹杆的自由长度，不利于受压杆件的稳定。
广州新光大桥 Fig. Guangzhou Xinguang Bridge
广州新光大桥全桥长1082m，中间拱跨度为428m， 侧拱长度177m，是一座连续的三跨钢桁架拱桥。桥面宽度 37.62m，双向六车道。新光大桥的受力特点：结构受力体 系为先简支到后连续转换，技术上有重大的创新和突破。
重庆朝天门大桥 重庆朝天门大桥全长1741m，其中主桥长度932m，主拱长度 552m，两侧拱长度均为190m，是一座中承式双层桥面的连续 钢桁系杆拱桥。上层桥面包括双向六车道和两侧人行道；下层 桥面中间为双线城市轻轨，两侧为双向两车道。
Bayonne
） 桥
Байду номын сангаас
悉 尼 港 湾 大 桥
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横 撑 示 意 图
横撑的构造形式
常见的有“一字撑”、“K形撑”、“X形撑”、“米形 撑”； 横撑位置一般与吊点位置对应，对称于拱顶奇数布置； 拱顶一般设置“一字撑”，1/4L附近拱肋一般设置“K形 撑”； 大跨径宽桥常在拱顶设置“米形撑”，两侧布置“K形撑”。
5、拱上立柱
立柱用于上承式拱桥或者中承式拱桥的上承部分， 是桥面系与主拱肋之间的传力结构。
广州新光大桥 Fig. Guangzhou Xinguang Bridge
广州新光大桥全桥长1082m，中间拱跨度为428m， 侧拱长度177m，是一座连续的三跨钢桁架拱桥。桥面宽度 37.62m，双向六车道。新光大桥的受力特点：结构受力体 系为先简支到后连续转换，技术上有重大的创新和突破。
重庆朝天门大桥 重庆朝天门大桥全长1741m，其中主桥长度932m，主拱长度 552m，两侧拱长度均为190m，是一座中承式双层桥面的连续 钢桁系杆拱桥。上层桥面包括双向六车道和两侧人行道；下层 桥面中间为双线城市轻轨，两侧为双向两车道。
2、下承式刚架系杆拱桥 主拱与下部结构采用固结方式联结，系杆采用 柔性拉杆，不参与桥面系受力。
第三节
钢拱桥的构造
一、钢拱桥主要组成部分的构造特点 1、拱肋
结构的主要承重构件，主要承受轴向压力，还承受部分弯矩， 以受压为主的偏心受压构件。 根据截面形式分为：箱形、管形、桁架式 桁架式拱肋自重轻，跨越能力更大，经济性好。
第二章
钢拱桥
§2-1 钢拱桥的发展及分类
§2-2 拱梁组合体系桥
§2-3 钢拱桥的构造
第一节
一、钢拱桥的发展
钢拱桥的发展及分类
建桥材料的发展：铸铁拱桥—锻铁拱桥—钢拱桥 钢拱桥跨越能力的发展： 钢拱桥发展史上的里程碑——美国纽约狱门桥； 20世纪跨径超过500m的三座钢拱桥—美国贝永桥、 新河谷大桥、澳大利亚悉尼港湾大桥； 21世纪典型的钢拱桥——韩国傍花大桥。 钢拱桥施工方法的发展：悬臂施工、缆索吊挂法 组合施工法、整体顶推法 结构构造形式的发展与优化
钢箱拱桥 ，为空间提篮中承式拱 梁组合体系。
上海卢浦大桥
二、钢拱桥的分类
钢拱桥上部结构主要由拱圈、吊杆（或拱上立柱） 系杆、桥道梁等构件组成。
钢拱桥的组成
1、按照结构构造形式分类
（1）按照主拱圈截面形式分为： 钢箱拱、钢管拱、钢桁架拱 （2）按照两拱肋的空间姿态分：平行拱肋、提篮拱肋、蝶形拱肋 （3）按照行车道系所处位置分：上承式、中承式、下承式拱桥 （4）按照吊杆的布置形式分类：平行竖吊杆、斜吊杆、网状吊杆
刚性双吊杆
3、系杆（梁）
对于无推力拱，拱的推力全部由系杆承担，系杆承受较大 的轴向拉力。
分为：刚性系杆、柔性系杆。
系 杆 示 意 图
系杆的布置形式
系杆的立面布置形式主要有三种： ①桥道系设置专门的系杆箱；
②系杆悬挂于桥道系下； ③系杆与桥道系分离，此类系杆多为预应力混凝土刚性系杆， 与承台相接，系杆置于路面下的涵洞内，与梁体分离。
钢绞线柔性系杆，放在专门的系杆槽内。
4、横撑
为了保证两片拱肋的横向刚度和稳定，从而承受作用在 拱肋、桥面及吊杆上的横向水平力，必须设置横撑。
横撑可以大大提高全桥的面外刚度和扭转刚度，但是 基本不提高面内刚度。
基本要求
• 设置在桥面净空高度范围之外的拱段上； • 横撑宽度不应小于其长度的1/15。
网状吊杆拱桥
中央挂跨为系杆拱桥 支承于边跨的伸臂梁上
巴拿马的塔歇尔桥 悬臂梁—拱—桁架组合结构
浙 叠江 合雁 拱荡 桥山 大 桥
两主拱之间设辅助拱肋联结，双线铁路桥。
二、系杆拱的受力特点
1、中承式系杆拱桥的力学特性 属于梁拱组合桥 在受力特征上为典型的三元结构：
活载分布构件——桥面系 力的传递构件——吊杆 主要承重构件——拱肋及系杆
二、拱肋的总体设计参数
大跨度钢桁架拱桥的主要设计参数有： 矢跨比；拱轴线的选取；拱顶和拱脚高度的选择。
矢跨比
• 主要根据桥址的地形、地质条件、桥下净空要求等因 素确定。拱肋矢跨比常用范围在1/4~1/7，钢桁架拱桥矢 跨比通常在1/4~1/5。 • 矢跨比越小，拱脚水平推力越大，对于无推力拱来说， 会增加系杆的用量；地质条件差时，可采用较大矢跨比 以减少水平推力。 • 矢跨比过大，拱圈部分用钢量会增加，并且抗倾覆能 力及抗震能力会减弱。
——
第二节
拱梁组合体系桥
一、拱梁组合体系桥的分类
1、根据拱脚有、无水平推力分类：有推力拱、无 推力拱。
（1）有推力拱主要用于上承式拱桥，推力由墩台承担； （2）无推力拱：行车道系与拱组合，拱的推力由系梁或系杆 承受，墩台不受水平推力。
2、根据拱肋和系梁刚度的比例关系分类
1）柔性系杆刚性拱——系杆拱 2）刚性系杆柔性拱——朗格尔拱 3）刚性系杆刚性拱——洛泽拱 4）上述三种均采用竖直吊杆，采用斜吊杆来代替竖直吊杆， 即为尼尔森拱
拱轴线
最理想拱轴线是与拱上各种荷载的压力线吻合，
截面只承受压力而无弯矩，可以充分利用材料强度。
常见的拱轴线形式：圆弧线、二次抛物线、悬链
线、多次抛物线等。
拱肋的拱顶与拱脚高度选择
• 根据拱肋高度的变化，分为等高度拱肋和变高度拱肋
• 跨径较大时采用变高度拱肋，以适应拱肋内力分布并 节省工程量。 ※ 拱肋高度的选择： 拱脚高度根据施工过程中产生的最大内力控制；拱顶高度 不宜取得过高，一是会影响桥梁的建筑高度，并且对于桁式 拱桥还会增加腹杆的自由长度，不利于受压杆件的稳定。
Bayonne
） 桥
悉 尼 港 湾 大 桥
该桥最大的特点是拱架，其拱架跨度为503m，而且是单孔拱形， 这是当时世界上罕见的。该桥矢高107m，两拱肋中心间距为 48.8m，从海面到桥面高58.5m，从海面到桥顶高达134m，万吨 巨轮可以从桥下通过。
韩 방国 화傍 대花 교大 桥
傍花大桥是韩国典型桥梁之一，其主跨长达540m，大桥两 侧的拱肋为对称形式。由于桥基处于地下20m深的堆积层中， 而持力层处于地下37-42m处，因此在施工架设过程中，河床 和岸跨处分别采用了沉井基础和桩基础。
我国的钢拱桥赏析
表1 我国部分钢拱桥一览表 Tab. 1 List of some steel arch bridges in China 序号 1 2 3 4 5 建造时间 1993 2001 2003 2003 2004 桥梁名称 九江长江大桥 卢浦大桥 菜园坝大桥 新光大桥 朝天门大桥 主跨径（m） 180+216+180 550 420 162+428+162 552
大连港栈桥
下承式平行肋平行 竖直吊梁的 侧向刚度，增加拱 桥的横向稳定性。
菜 园 坝 长 江 大 桥
各类蝶形拱桥
合肥新桥机场高速 路蝴蝶拱桥。 45度角的“蝴蝶翅膀”。
斜世 吊界 拱上 曲首 线座 桥大 梁跨 。径
蝶广 形西 曲南 线宁 拱大 桥桥
国外钢拱桥赏析
Eads桥 1874年建成，位于美国圣路易斯跨越密西西比河的Eads桥。 三跨上承式钢桁肋拱桥。跨径为153m+158m+153m，上层公路， 下层双轨铁路。钢铁首次大量用于桥梁。
美国狱门（Hell Gate）桥
1917年建成，跨径297m，通行四列列车。
美 国 贝 永 （
美国贝永桥建成于1931年，跨径504m，双铰式，初期该桥公 路桥宽度为12.2m，交通量大时还可以增加两条高速列车道。此 桥桥型为钢桁架拱桥，起到了州间的交通纽带作用，拱肋为两 根钢桁梁，中心距22.57m，拱端桁高20.4m，拱顶桁高11.3m。
2、吊杆
是一种传力构件，把桥面系荷载传递至承重构件拱肋， 吊杆主要是轴心受拉构件。 吊杆可分为刚性和柔性两种，刚性吊杆多用钢管或型 钢制成，可承受压力；柔性吊杆采用高强钢丝束或钢绞线 制成，只能受拉，施工方便，外形美观。
吊杆的立面布置
• 吊杆间距即为行车道纵梁的跨长，通常吊杆取相等间距。 • 吊杆按其在拱平面内的布置形式分为：平行竖吊杆、倾 斜式吊杆、网状吊杆。 横向双吊杆 • 按照布置数量还分为：单吊杆、双吊杆 竖向双吊杆
单跨拱梁组合体系桥
a.柔性系杆刚性拱——系杆拱 b.刚性系杆柔性拱——朗格尔拱 c.刚性系杆刚性拱——洛泽拱 d.斜吊杆——尼尔森拱 e.下承式 d.中承式 f.上承式
3、其他组合体系拱桥
1）网状拱桥 部分斜吊杆至少要与其他吊杆相交两次 2）悬臂梁——拱——桁架的组合结构 3）叠合拱桥
2、按照结构体系分类
（1）简单体系拱桥：仅有拱圈是主体受力构件，简单体系均为 有推力拱结构，拱的推力直接由墩台或基础 承受。桥道系为局部承载和传力结构，不参 与主拱联合受力。 （2）组合体系拱桥： 行车道梁与拱组合，共同受力。
引桥采用5跨112.6米 简支下承式刚性系杆钢管 混凝土拱桥，钢拱肋采用 双拱肋，单片拱肋为双肢 桁式断面 。
上 承 式 钢 桁 架 拱 桥 立 柱
6、桥面系
下承式拱桥的桥面系是用吊杆将纵横梁系统悬挂在 拱肋下，在纵横梁系统上支承桥道板，组成桥面系。 中承式拱桥的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。 在布置行车道时，要设置横向断缝，避免拱肋的变形 引起桥面被拉坏。