下载文档原格式
拱桥之拱轴线的选择与确定方法讲解拱桥作为一种古老而优雅的建筑形式，在桥梁工程中有着广泛的应用。
拱桥的设计中，拱轴线的选择和确定是非常关键的。
下面我将从拱轴线的选择和确定方法进行讲解。
拱轴线的选择一般有以下几种方法：1.高度对整体效果的影响：拱轴线的高度决定了拱桥外观的美观程度，一般情况下，高度较高的拱桥显得雄伟壮观，而低矮的拱桥则显得轻盈灵动。
根据实际的设计要求和桥梁所处的环境，选择合适的拱桥高度。
2.泥头角的选择：在选定拱桥高度的基础上，根据桥梁所处的地理环境，选择合适的泥头角。
泥头角可以影响拱轴线的形状和拱桥的稳定性。
一般情况下，径向的泥头角能提高拱轴线的美观度，而纵向的泥头角则能增加拱桥的稳定性。
3.洞口角的选择：拱桥洞口角的选择是非常关键的，洞口角过大会导致整个桥面几乎是曲线状，难以施工和使用；洞口角过小则会形成短拱，影响桥梁的稳定性。
一般情况下，洞口角的选择需要结合实际工程要求和施工条件进行综合考虑。
4.拱轴线的形状：经过以上选择后，可以进一步确定拱轴线的形状。
一般情况下，拱轴线选择为抛物线形状或者近似抛物线形状，这样能够使得拱桥受力均匀，减小桥梁的应力集中程度，提高桥梁的承载能力。
拱轴线的确定方法主要有以下几种：1.经验法：根据以往类似工程的设计数据和实践经验，结合桥梁的要求和环境条件，确定拱轴线的形状和参数。
2.数值模拟法：通过使用专业的桥梁有限元分析软件，在不同的荷载条件下进行模拟分析，得到拱轴线的应力和变形情况，进一步修正和优化拱轴线的形状。
3.静力图解法：通过绘制桥梁的静力图，推导出拱轴线的形状和参数。
这种方法适用于简单的拱桥设计，可以通过手绘和计算来确定拱轴线。
4.实验法：通过制作小尺寸的拱桥样板，进行实际的加载试验，观察和测量拱桥的变形和应力情况，从而确定拱轴线的形状和参数。
在确定拱轴线的过程中，还需要考虑拱桥的施工条件和经济性。
合理的施工条件可以提高施工的效率和质量，而经济性可以确保拱桥的设计和建造成本相对较低。
了解拱桥拱桥－以拱为承重结构的桥梁反力－在竖向荷载作用下，拱的两端支承处除有竖向反力外，还有水平推力受力性能－拱主要承受压力，而弯矩、剪力较小建造材料－圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥，钢管混凝土拱桥和钢拱桥施工方法－拱架施工法，缆索吊装施工、无支架施工、转体施工以及劲性骨架施工等技术。
拱桥特点：拱桥与梁桥外形不同，拱桥在竖向荷载作用下在支承处除了竖向力外，还有水平力的产生，使得拱内的弯矩大大减小。
拱肋中主要是受压的轴力。
拱肋截面受压，可以充分发挥全截面材料的性能，从而能较大地高跨越能力。
相对于梁式和索式结构，拱桥的变形较小，行车条件好。
水平推力的存在使得拱桥对基础条件的要求较高。
实腹拱桥组成空腹拱桥组成拱桥分类拱桥的设计计算流程拱桥的总体布置总体布置－确定桥梁长度、分跨、桥面标高、主拱矢跨比和墩台尺寸等。
桥面高程－由线路设计与总体布置及设计综合研究决定。
拱顶底面高程－满足拱顶最小填料厚度和主拱拱顶截面高度的要求。
起拱线高程－根据拱顶底面标高和桥下净空要求（通航泄洪等）拟定。
基础底面高程－根据地基情况决定。
矢跨比的确定矢跨比：矢高与跨度的比值。
拱桥的最重要设计控制参数。
满足泄洪和通航要求，还应从经济、结构受力、施工等方面综合分析比较确定。
拱的水平推力同矢跨比成反比。
连拱体系中的分跨等跨分孔和不等跨分孔。
不平衡水平推力的处理：拱肋的横向布置拱轴线的选择拱轴线选择－形状直接影响主拱截面内力的分布与大小，选择拱轴线的原则，也就是尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。
理想拱轴线－仅承受压力，无弯矩和剪力作用。
合理拱轴线－荷载压力线尽量接近理想拱轴线。
“五点重合法”－采用悬链线时，设计拱轴线与恒载压力线在拱顶、1/4跨和拱脚5处重合。
混凝土拱圈断面的设计选择混凝土拱圈板拱的截面及尺寸板拱是指主拱（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。
A.宽度考虑板拱宽度即为拱圈的宽度；板宽略小于桥面宽度（便于排水）；考虑人行道外挑等因素来减小板宽设置。
拱圈各横向截面（或换算截面）的形心连线为拱轴线。
拱轴线选取的一般原则：
在拱桥设计计算中，拱轴线的选择相当重要，关系到主拱截面的内力分布和大小。
而且与结构的耐久性、经济合理性、施工安全性等都有密切关系。
理想的拱轴线是与拱上各种荷载的压力线相吻合，这时主拱轴面上只有轴向压力，而无弯矩及剪力作用，但事实上是不可能获得这样的拱轴线，因应力均匀。
为主拱受到恒载、活载、温度变化和材料收缩等作用，当恒载压力线与拱轴线吻合时，在活载及其他荷载作用下其压力线与拱轴线就不再吻合了，产生偏心，使弯矩不为零。
如果偏心较大会对整个主拱圈及拱肋的受力不利，故在选择拱轴线时要尽量减小弯矩和拉应力，最好是不出现拉应力；并使拱轴线相对于各种荷载的压力线的偏心不大，拱顶与拱脚的偏心大致相等，从而使实际的拱轴线与合理拱轴线较接近。
知识拓展：
下列关于选择拱轴线形式的叙述,哪项是不正确的?
A.应根据建筑要求和结构合理相结合来选择
B.理论上最合理的拱轴线应该是使拱在荷载作用下处于无轴力状态
C.理论上最合理的拱轴线应该是使拱在荷载作用下处于无弯矩状态
D.一般来说,拱在均布荷载作用下比较合理的拱轴线形式是二次抛物线
答案：B。
拱桥拱轴线常用线型及适用场合的简要阐述1. 引言拱桥作为一种传统的建筑结构，具有优美的外观和优秀的力学性能。
而拱轴线则是拱桥设计中的重要概念之一，决定了拱桥的形状和承载能力。
在本文中，我将简要阐述拱轴线的常用线型及其适用场合，以帮助读者更好地理解和应用拱桥设计。
2. 直线轴线直线轴线是最简单和常见的拱轴线类型之一。
其特点是轴线呈直线形状，拱桥的弧度从起点到终点保持不变。
这种线型适用于跨度较小、要求简单和直观的拱桥设计。
直线轴线的优点是结构简单、施工方便，并且可以显著减小材料和成本的使用。
然而，直线轴线的不足之处在于其受力不均匀，容易产生较大的弯曲应力和变形，在跨度较大的情况下可能导致结构的不稳定。
3. 圆形轴线圆形轴线是最经典和常用的拱轴线类型之一。
其特点是轴线呈圆弧形状，拱桥的弧度在整个轴线上保持恒定。
圆形轴线具有较好的受力均匀性和稳定性，适用于较大跨度和要求较高结构稳定性的拱桥设计。
圆形轴线也具有良好的美观效果，能够给人以舒适和和谐的感觉。
然而，由于其轴线形状固定，圆形轴线在适应特殊地理环境或要求复杂动力响应的情况下可能不太灵活。
4. 抛物线轴线抛物线轴线是一种介于直线轴线和圆形轴线之间的拱轴线类型。
其特点是轴线呈抛物线形状，拱桥的弧度从起点到终点逐渐变化。
抛物线轴线可以较好地平衡结构的受力分布，提高结构的承载能力和稳定性。
抛物线轴线还具有较好的美观效果，使得拱桥更加优雅和富有设计感。
抛物线轴线适用于跨度较大、要求受力均匀和外观美观的拱桥设计。
然而，由于抛物线轴线的形状变化较大，其施工难度和成本相对较高。
5. 双曲线轴线双曲线轴线是一种比较少见但也有一定应用场合的拱轴线类型。
其特点是轴线呈双曲线形状，拱桥的弧度从起点到终点逐渐变化。
双曲线轴线能够进一步优化结构的受力分布，提高结构的承载能力和稳定性。
双曲线轴线还具有独特的美学效果，使得拱桥具有别致和现代感。
双曲线轴线适用于一些要求特殊形状和独特设计的拱桥项目，可以充分展示建筑师的创意和设计能力。
拱桥由于其外型美观，跨越能⼒⼤等诸多优点，⼀直受到⼈们的欢迎。
修建⼤跨度拱桥的关键是施⼯问题。
过去常⽤拱架施⼯法，⼤⼤限制了拱桥的发展。
⼆⼗世纪⼋⼗年代以来，随着⽆⽀架施⼯技术的发展，扩⼤了拱桥的使⽤范围，提⾼了它在⼤跨径桥梁中的竞争能⼒。
特别是钢管混凝⼟拱桥，由于它是先安装钢管拱，后填充管内混凝⼟，使得安装重量⼤⼤减轻，施⼯⼗分⽅便。
⽽管内混凝⼟由于钢管的套箍作⽤，使其抗压强度得到很⼤的提⾼。
由于钢管混凝⼟拱桥以上的优点，使其得到迅速发展。
⾃1990年四川旺苍建成第⼀座钢管混凝⼟拱桥以来，国内相继建成近百座这类拱桥。
其发展势头是很强劲的。
拱桥拱轴线⼀般选⽤圆曲线、抛物线及悬链线，根据⽂献[1]显⽰国内已建成跨度⼤于120⽶的钢筋混凝⼟拱桥绝⼤多数采⽤悬链线作为拱轴线；据⽂献[2]显⽰国内已修建的钢管混凝⼟拱桥跨度在100⽶以内者多采⽤抛物线，也有选⽤悬链线者，个别采⽤圆曲线作为拱轴线；跨度在100⽶以上者多采⽤悬链线，也有选⽤抛物线者。
对悬链线拱轴系数的选择也⽆⼀定规律，：跨度较⼤选⽤较⼩的拱轴系数，⽽：跨度较⼩反⽽选⽤较⼤的拱轴系数。
因此，我们认为有必要对拱轴线线型进⾏探讨。
1993年以来，我们相继设计了安阳⽂峰⽴交桥、济南东站⽴交桥、南昌墨⼭⽴交桥、西宁北川河⽴交桥等钢管混凝⼟拱桥。
安阳桥已于1995年7⽉建成通车，济南桥于1998年10⽉建成通车，多年来运⾏良好。
西宁北川河桥于2002年6⽉建成通车，运⾏良好。
西宁桥为中承拱桥，计算跨度90⽶，⽮跨⽐为f/L=1/5（f=18m），拱轴系数m=1.167，桥⾯宽为21.6⽶。
拱肋为4φ650×10桁架拱肋，16Mn钢管，C50号混凝⼟，设三道横撑，每道横撑重135.2kN；16根横梁，每根横梁重300kN，桥⾯板厚25cm.系杆⼒为每侧8800kN.设计荷载为汽—超20级，验算荷载为挂—120.济南东站⽴交桥为下承式刚架系杆拱桥，计算跨度90⽶，⽮跨⽐为f/L=1/5（f=18m），拱轴系数m=1.167，桥⾯宽为25.5⽶。
