31第三章 拱桥上部结构 拱桥受力特点组成与分类各类常见拱桥的构造特点解析
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第五章拱桥的构造和特点•5.1 拱桥的基本特点及其适用范围力学特点,将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力,使拱的弯距大大减小,拱主要承受压力,充分发挥圬工材料抗压性能;•拱桥的优点:•1、具有较大的跨越能力,充分发挥圬工及其它抗压材料的性能;•2、构造较简单,受力明确简洁;•3、形式多样、外型美观;•拱桥的缺点:•1、有水平推力的拱桥,对地基基础要求较高,多孔连续拱桥互相影响;•2、跨径较大时,自重较大,对施工工艺等要求较高;•3、建筑高度较高,对稳定不利;5.2 拱桥的组成及主要类型•一、拱桥的主要组成:•拱圈(拱背、拱腹、拱顶、拱脚)、拱上结构•矢跨比f/L—反映拱桥受力特性的重要指标二、拱桥分类•按材料•圬工拱桥•钢拱桥•钢筋混凝土拱桥•钢管混凝土拱桥•型钢混凝土拱桥•圬工拱桥是使用圬工材料修建的的拱桥,如:石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥等拱桥分类•按行车道位置上承式拱桥中承式拱桥下承式拱桥•按拱轴线型式:圆弧拱桥抛物线拱桥选链线拱桥•按拱上结构形式:实腹式拱桥空腹式拱桥按截面板拱桥箱型拱桥肋拱桥双曲拱桥按结构受力图式:•简单体系:无铰拱二铰拱三铰拱组合体系(有无推力):刚架拱桥桁架拱桥桁式组合拱梁拱组合桥系杆拱桥-按拱肋及系杆的尺寸,柔性、刚性三、拱桥的选择与布置•1、应根据地形、地质条件及施工的方便和可能确定拱桥类型及分孔;•2、多孔拱桥最好选用等跨分孔;采用不等跨分孔应采取措施减少跨间的不平衡,如:不同的矢跨比,不同的拱脚标高及调整拱上建筑重量等;•3、选则合理的矢跨比及拱轴线,一般拱桥失跨比在1/5~1/10;•4、根据环境选择结构的造型及注意全桥的美观;永保桥跨越澜沧江,主孔为下承式80m肋拱桥,东岸2x24m连续梁,西岸1孔18m斜梁。
该桥为柔性纵梁的下承式肋拱桥,主拱圈的推力分别传至两岸桥台。
高明桥是一跨越西江的大型公路桥,主通航孔采用中承式钢管混凝土拱,引桥系钢筋混凝土肋拱。
物理拱桥知识点总结高中拱桥是一种古老的建筑结构,它以拱形为主要结构形式,能够承受跨度较大的桥梁结构,因此被广泛应用于桥梁工程中。
在物理学中,拱桥的设计和施工涉及了许多物理学原理和知识,包括受力分析、结构力学、材料力学等方面的知识。
本文将从物理学的角度,对拱桥的知识点进行总结。
一、拱桥的基本结构和受力特点1. 拱桥的基本结构拱桥是由拱身、桥面和桥墩等部分组成的,其中拱身是拱桥的主要受力构件,它承受着桥面上的荷载,并将荷载通过拱脚传递到桥墩上。
拱桥的结构特点是中间凸出,两边支撑,能够有效地承受桥面上的压力,从而使得桥梁能够跨越较大的跨度。
2. 拱桥的受力特点拱桥的受力特点包括了内力分析、支座反力分析、桥墩受力分析等方面。
在设计和施工拱桥时,需要考虑到拱桥的受力分布情况,以确保拱桥的稳定性和安全性。
在荷载作用下,拱桥内部会产生各种受力,如压力、张力、剪力等,这些受力需要通过受力分析的方法来确定,从而确保拱桥的受力合理。
二、拱桥的结构力学分析1. 拱桥的受力分析拱桥的受力分析是拱桥设计中的重要环节,它涉及了结构力学、材料力学等方面的知识。
在进行受力分析时,需要考虑到拱桥的整体结构,包括拱身的受力、桥墩的受力、支座的反力等。
通过受力分析的方法,可以确定拱桥各个部分的受力情况,从而确保拱桥的结构安全。
2. 拱桥的变形分析在荷载作用下,拱桥会产生一定的变形,这种变形会影响拱桥的结构安全和使用性能。
因此,在拱桥设计中,需要进行变形分析,以确定拱桥的变形情况。
通过变形分析,可以了解拱桥在荷载作用下的变形情况,从而确定拱桥的变形控制措施,确保拱桥的稳定性和安全性。
三、拱桥的材料力学分析1. 拱桥的材料选择拱桥的材料选择是拱桥设计中的关键环节,它涉及了材料力学、材料性能等方面的知识。
在拱桥设计中,通常采用混凝土、钢材等材料作为拱桥的主要构造材料,这些材料具有较高的强度和刚度,能够满足拱桥对材料强度和耐久性的要求。
2. 拱桥的材料性能分析在拱桥设计中,需要对所选用的材料进行性能分析,以确定材料的强度、刚度、耐久性等指标。
物理拱桥知识点归纳总结一、简介拱桥是一种古老的建筑结构,它是由多个拱形构件组成的桥梁,拱桥的主要作用是支撑桥梁上的重量并传递荷载到桥墩上。
拱桥的结构特点是它的弯曲构件能够承受压力,使得外部的压试验能够转化为桥梁的自重,从而分布到桥墩上。
在物理学的视角下,拱桥是一种悬臂梁桥,它利用悬臂梁的简单力学原理来支撑和传递荷载。
本文将对拱桥的物理知识点进行归纳总结,以帮助读者更深入地了解拱桥的结构原理和应用。
二、拱桥的结构1. 拱的形状拱桥是由多个拱形构件组成的桥梁,这些拱形构件可以是由石头、砖块、混凝土或钢材等材料制成。
拱桥的拱形构件一般呈现出凸向上的形状,这种形状能够使拱桥能够更好地承受压力,从而传递荷载到桥墩上。
2. 桥墩的作用在拱桥中,桥墩是用来支撑拱形构件的结构,它位于拱形构件的两端,起到了使拱形构件不会倒塌的作用。
桥墩一般是由石头、混凝土或钢材等材料构成,它的主要作用是抵抗拱桥上的荷载,使得荷载能够得以分布并传递到地面上。
3. 梁的作用在拱桥中,梁是用来连接拱形构件的结构,它位于拱形构件的上部,起到了承载桥面和传递荷载的作用。
梁一般是由钢材或混凝土构成,它的主要作用是支撑桥面的自重和外部荷载,并将荷载传递到拱形构件上。
三、拱桥的力学原理1. 悬臂梁的力学原理在物理学中,拱桥可以被看作是一种悬臂梁桥。
悬臂梁是一种由支撑点和悬臂构成的桥梁结构,支撑点用来支撑悬臂的自重和外部荷载,从而使得荷载能够得以传递到地面上。
在拱桥中,拱形构件就相当于是悬臂梁的悬臂部分,支撑点就相当于是桥墩和桥墩上的荷载传递部分。
悬臂梁的力学原理可以帮助我们更好地理解拱桥的结构和应用。
2. 压力和拉力的作用在拱桥中,拱形构件一般都是由材料制成的,这些材料能够承受压力和拉力。
当外部荷载作用在拱形构件上时,就会产生压力和拉力,从而使得拱桥得以支撑和传递荷载。
压力和拉力的作用是拱桥能够得以承受外部荷载的基础。
3. 荷载分布的原理在拱桥中,荷载分布是一个非常重要的物理过程。
拱桥拱桥是我国传统的桥梁三大基本型式之一。
拱桥介绍中国的拱桥始建于东汉中后期,已有一千八百余年的历史。
它是由伸臂木石梁桥、撑架桥等逐步发展而成的。
在形成和发展过程中又受墓拱、水管、城门等建筑的影响。
因为拱桥的主要承重构件的外形都是曲的,所以古时常称为曲桥。
在古文献中,还用“囷”、“窌”、“窦”、“瓮”等字来表示拱。
拱桥。
造型优美,曲线圆润,富有动态感。
单拱的如北京颐和园玉带桥,拱券呈抛物线形,桥身用汉白玉,桥形如垂虹卧波。
多孔拱桥适于跨度较大的宽广水面,常见的多为三、五、七孔,著名的颐和园十七孔桥,长约150米,宽约6.6米,连接南湖岛,丰富了昆明湖的层次,成为万寿山的对景。
河北赵州桥的“敞肩拱”是中国首创,在园林中仿此形式的很多,如苏州东园中的一座。
构造特点1、拱桥的受力特点:拱桥在竖向荷载的作用下,支座处除产生竖向反力外,还产生水平反力;由于这个水平反力的存在,使拱内各截面的弯矩大大减小,拱内各截面主要受压,而弯矩和剪力较小。
因此拱桥可以采用抗压强度大而抗拉强度低的材料来修建。
2、拱桥的主要优缺点:优点:(1)跨越能力较大。
(2)可以就地取材,节省钢材和水泥。
(3)坚固耐久,养护维修费用少,而承载潜力大。
(4)外形美观、构造简单、有利于普及。
缺点:(1)自重较大,相应的水平推力也较大,增加了下部墩台圬工量。
(2)施工步骤多,需要的劳动力多,建桥时间较长。
“费工费料”(3)由于水平推力大,在连续多孔拱中,必须设单向墩,防止连拱破坏(4)平原地区不适合建造。
赵州桥中国现存最早,并且保存良好的是隋代赵州安济桥,又称赵州桥。
桥为敞间圆弧石拱,拱券并列28道,净跨37.02米,矢高7.23米,上狭下宽总宽9米。
主拱券等厚1.03米,主拱券上有护拱石。
在主拱券上两侧,各开两个净跨分别为3.8米和2.85米的小拱,以宣泄拱水,减轻自重。
桥面呈弧形,栏槛望柱,雕刻着龙兽,神采飞扬。
桥史建于隋.开皇十五年(公元595年),完工于隋.大业元年(公元605年),距今已有1406年。
第三章拱桥内容提要:在本章内主要介绍圬工及钢筋混凝土拱桥。
除了介绍拱桥的基本特点适用范围外,重点放在肋拱桥的构造和结构细节上,对其它类型拱桥(如桁架拱桥、刚架拱桥等),只介绍些构造特点学习的基本要求:1、了解拱桥的基本特点及其适用范围2、掌握拱桥的组成及主要类型3、掌握拱桥的构造4、了解拱桥的发展趋势——轻型化第一节概述拱式桥——一种既古老又年轻的桥梁型式。
说拱桥是一种既古老又年轻的桥梁型式是非常名副其实的。
古代人类在拱桥的修建就已经达到很高的造诣。
保留至今的古代桥梁多半是拱桥。
伴随着科学技术的进步,拱桥作为六大桥型之一,至今仍然充满旺盛的活力。
虽然在已经达到的跨度上,拱桥不及悬索桥与斜拉桥,但作为通行现代交通工具的桥梁型式之一,当选择大跨度桥梁的桥型时,在目前比较常遇的200~600跨度范围内,拱桥仍然是悬索桥与斜拉桥的竞争对手。
而在中、小跨度领域,则只要是有民间工匠的地方,就有条件修建拱桥。
因此古往今来,拱桥一直遍布世界各国大小城镇和乡村僻野。
在世界各地人们所见到的数不清的大小拱桥中,有的历史印迹斑斓,有的民族与地方乡土特色浓重,有的充满现代气息。
特别在中国,公路桥梁中60%为拱桥,以赵州桥等为代表的古代拱桥在世界上更享有很高的评价。
中国拱桥历史之久,式样之多,数量之大,形态之美与发展之快,均为当今世界所瞩目。
一、拱桥的基本特点及其适用范围1、拱桥的基本特点拱桥在竖向荷载作用下,支承处不仅产生竖向反力,而且还产生水平推力。
由于这个水平推力的存在,拱的弯矩将比相同跨径的梁的弯矩小很多,而使整个拱主要承受压力。
这样,拱桥可充分利用抗压性能较好而抗拉性能较差的圬工材料(石料、混凝土、砖等)来修建。
又称为圬工拱桥。
2、拱桥的适用范围拱桥的跨越能力由几十米发展到几百米。
钢筋混凝土拱桥的最大跨径为420m,钢管砼拱桥的最大跨径为360m,石拱桥的最大跨径为155m,钢拱桥的最大跨径为518m。
二、拱桥的组成及主要类型1、拱桥的主要组成拱桥的上部结构包括拱圈(主要承重结构)和拱上建筑(桥面系、传力构件或填充物)。
桥梁上部结构分类和受力特点一、斜交板桥:1.荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势2.各角点受力情况可用比拟连续梁的工作来描述。
钝角处产生较大的负弯矩,反力也较大,锐角点有向上翘起的趋势3.在均布荷载作用下,当桥轴向的跨长相同时,斜板桥的最大跨内弯矩比正桥要小4.在均布荷载作用下,当桥轴向的跨长相同时,斜板桥的跨中横向弯矩比正桥要小二、装配式钢筋砼简支T梁:1.梁肋与翼板(桥面板)结合在一起作为承重结构2.肋与肋之间的处于受拉区域的砼得到较大挖孔,减轻结构自重3.既充分利用扩展的桥面板的抗压性能,又有效发挥梁肋下部受力钢筋的抗拉作用三、预应力砼简支T梁:1.核心矩越大,抗力效应增加2.为提高核心矩,结构上采用大翼缘、薄肋板、宽矮马蹄的结构形式3.配合梁内正弯矩的分布,防止出现拉应力,纵向预应力筋须在梁端弯起或中间截断张拉,弯起可增强支点附近的抗剪能力四、连续体系桥梁:1.由于支点存在负弯矩,使跨中存在的正弯矩显著减少,可以减少跨内主梁的高度,提高跨径,当加大支点截面附近梁高形成变截面时,可进一步降低跨中弯矩2.由于是超静定结构,产生附加内力的因素包括预应力、砼收缩徐变、墩台不均匀沉降、截面温度梯度变化3.配筋要考虑正负两种弯矩的要求,顶推法施工要考虑截面正负弯矩的交替变化五、斜拉桥:1.斜拉索相当于增大了偏心距的体外索,充分发挥抵抗负弯矩的能力,节约刚才2.斜拉索的水平分力相当于砼的预压力3.主梁多点弹性支承,高跨比小,自重轻,提高跨径六、悬索桥:1.主缆为主要承重结构,巨大的拉力由牢固的地锚承受,对于连续吊桥,中间地锚的两侧拉索水平推力基本平衡,主要利用自重承受向上的竖向力2.主梁的变形非线性,一般采用挠度理论或变形理论●挠度理论:是考虑原有荷载(如恒载)已产生的主缆轴力对新的荷载(如活载)产生的竖向变形(挠度)将产生一种新的抗力,在变形之后再考虑内力的平衡;●变形理论:将悬索桥看作由各单根构件所组成的结构体系,在力学分析中先计算每个构件的刚度,放入结构体系红的矩阵内,进行总体平衡的求积七、拱桥:1.拱桥的拱圈是桥跨结构的主要承载部分2.在竖向荷载作用下,拱端支撑处不仅有竖向反力,还有水平推力3.拱的弯矩比相同跨径的梁的弯矩小得多,而使整个拱主要承受压力。
第五章拱桥的构造和特点•5.1 拱桥的基本特点及其适用范围力学特点,将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力,使拱的弯距大大减小,拱主要承受压力,充分发挥圬工材料抗压性能;•拱桥的优点:•1、具有较大的跨越能力,充分发挥圬工及其它抗压材料的性能;•2、构造较简单,受力明确简洁;•3、形式多样、外型美观;•拱桥的缺点:•1、有水平推力的拱桥,对地基基础要求较高,多孔连续拱桥互相影响;•2、跨径较大时,自重较大,对施工工艺等要求较高;•3、建筑高度较高,对稳定不利;5.2 拱桥的组成及主要类型•一、拱桥的主要组成:•拱圈(拱背、拱腹、拱顶、拱脚)、拱上结构•矢跨比f/L—反映拱桥受力特性的重要指标二、拱桥分类•按材料•圬工拱桥•钢拱桥•钢筋混凝土拱桥•钢管混凝土拱桥•型钢混凝土拱桥•圬工拱桥是使用圬工材料修建的的拱桥,如:石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥等拱桥分类•按行车道位置上承式拱桥中承式拱桥下承式拱桥•按拱轴线型式:圆弧拱桥抛物线拱桥选链线拱桥•按拱上结构形式:实腹式拱桥空腹式拱桥按截面板拱桥箱型拱桥肋拱桥双曲拱桥按结构受力图式:•简单体系:无铰拱二铰拱三铰拱组合体系(有无推力):刚架拱桥桁架拱桥桁式组合拱梁拱组合桥系杆拱桥-按拱肋及系杆的尺寸,柔性、刚性三、拱桥的选择与布置•1、应根据地形、地质条件及施工的方便和可能确定拱桥类型及分孔;•2、多孔拱桥最好选用等跨分孔;采用不等跨分孔应采取措施减少跨间的不平衡,如:不同的矢跨比,不同的拱脚标高及调整拱上建筑重量等;•3、选则合理的矢跨比及拱轴线,一般拱桥失跨比在1/5~1/10;•4、根据环境选择结构的造型及注意全桥的美观;永保桥跨越澜沧江,主孔为下承式80m肋拱桥,东岸2x24m连续梁,西岸1孔18m斜梁。
该桥为柔性纵梁的下承式肋拱桥,主拱圈的推力分别传至两岸桥台。
高明桥是一跨越西江的大型公路桥,主通航孔采用中承式钢管混凝土拱,引桥系钢筋混凝土肋拱。
桥梁美之拱桥人说建筑是凝固的诗,但其实建筑比诗更华美、更厚重、更感人至深。
建筑不仅是技术与艺术的结合,还渗透着由历史沉淀而来的的人文情怀,桥梁亦是如此。
桥梁是人类根据生活与生产发展的需要而兴建的一种公共建筑。
它从自身的实用性、巨大性、艺术性而极大的影响人类的生活。
随着人类物质文明的发展桥梁美学对于城市或区域形象的塑造有义不容辞的责任,因此桥梁美学越来越受到人们所关注。
拱桥指的是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁。
在容器内的粉料层中如果形成能承受上方粉料的压力而不将此压力传递给下方的面,此面即称为拱桥。
拱桥是向上凸起的曲面,其最大主应力沿拱桥曲面作用,沿拱桥垂直方向的最小主应力为零。
在重力作用下进行的粉料流出过程中可能反复出现拱桥的形成和崩解过程,此种拱桥称为动拱桥。
中国的拱桥始建于东汉中后期,已有一千八百余年的历史。
它是由伸臂木石梁桥、撑架桥等逐步发展而成的。
在形成和发展过程中又受墓拱、水管、城门等建筑的影响。
因为拱桥的主要承重构件的外形都是曲的,所以古时常称为曲桥。
在古文献中,还用“囷”、“窌”、“窦”、“瓮”等字来表示拱。
拱桥,造型优美,曲线圆润,富有动态感。
单拱的如北京颐和园玉带桥,拱券呈抛物线形,桥身用汉白玉,桥形如垂虹卧波。
多孔拱桥适于跨度较大的宽广水面,常见的多为三、五、七孔。
拱桥为桥梁的基本体系之一,建筑历史悠久外形优美,古今中外名桥遍布各地,在桥梁建筑中占有重要地位。
它适用于大、中、小跨公路或铁路桥,尤宜跨越峡谷,又因其造型美观,也常用于城市、风景区的桥梁建筑。
自19世纪中叶以来,随着钢铁和混凝土建筑材料的出现,石拱桥已逐步为钢拱和钢筋混凝土拱桥所代替。
拱桥结构向轻型结构发展,并逐步打破传统的上承式石拱桥的型式,创造出新型的拱桥。
拱桥的主要组成:拱圈(拱背、拱腹、拱顶、拱脚)、拱上结构;矢跨比f/L—反映拱桥受力特性的重要指标。
拱桥分类:1按材料(圬工拱桥、钢拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、型钢混凝土拱桥);2按行车道位置(上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥);3按拱轴线型式(圆弧拱桥、抛物线拱桥、选链线拱桥);4按拱上结构形式(实腹式拱桥、空腹式拱桥);5按截面(板拱桥、箱型拱桥、肋拱桥、双曲拱桥)。