桥梁工程课件-刚架拱桥

主梁和主拱腿构成的拱形结构的几何形状是否合理，对 全桥结构的受力有显著的影响。主梁和次梁的梁肋上缘线一 般与桥面纵向平行，主梁下边缘线一般可采用：二次抛物线、 圆弧线或悬链线，使主梁成为变截面构件。主拱腿可根据跨 径大小和施工方法等不同，设计成等截面直杆或微曲杆。有 时从美观考虑，也可采用与主梁同一曲线的弧形杆，同时可 改善梁、拱腿的受力性能。
3. 刚架拱的计算
(1) 基本假定及计算模型
1) 恒载作用时，拱腿脚和斜撑脚均为铰接，活载作用时，拱腿 脚固结，斜撑脚铰接、弦杆支座无论恒载、活载，均作为允许 水平位移的竖向链杆。
2) 恒载全部由刚架拱片与横系梁组成的结构承担。
3) 活载和附加力由裸拱片与桥面系组成的整体结构承担（不包 括桥面磨耗层）。
根据不同的施工方法和条件（运输、安装能力等）， 刚架拱片可以采用现浇或预制安装方法施工，目前大多 数采用后者。为了减小吊装重量，可将实腹段和纵梁、 斜撑等分别预制，现浇混凝土接头连接。当跨径较大时， 纵梁还可分段预制。
横向联系是为使刚架拱片联成整体共同受力、并保证横向稳定而设置 的。为了简化构造，横向联系可采用预制装配式的横系梁和横隔板形式， 其间距视跨径大小酌情布置，一般取为3～5m。一般在刚架拱片的跨中， 主、次节点，次梁端部等处设置横系梁。
2. 刚架拱主要构造尺寸拟定
刚架拱跨中截面的高度，可采用如下经验公式估算：
h k(350 l0 ) 100
式中： h －跨中截面高度(mm)； l0 －拱圈净跨径(mm);
k －荷载系数，对于公路－I级为1.4，公路－II级为1.2。
对于桥墩刚度较小的多跨刚架拱桥，跨中截面的高度通常 约为跨径的1/30～1/50。
刚架拱桥
刚架拱桥是在双曲拱桥、桁架拱桥、肋拱桥和斜腿刚架桥 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。由于它具有构件少，自重轻，整体性好，刚度大，施 工简便，经济指标较先进，造型美观等优点，在我国得到了 广泛应用。
1. 刚架拱的构造
刚架拱桥的上部结构由刚架拱片、横向联结系和桥面系等部分组成。
4) 考虑活载的横向分布，可按弹性支承连续梁简化法或其他方 法计算。
5) 在内力计算中，按单元全截面特征进行计算，在配筋计算中， 应考虑剪滞效应，采用有效宽度进行配筋计算，即受弯时由有 效宽度承受，轴向力由单元全截面承受。
刚架拱桥上部结构简化计算模型 对称刚架拱桥上部结构简化计算模型
刚架拱桥上部结构考虑组合截面影响的简化计算模型
当跨径较大或者跨径小、桥面很宽时，为加强跨中实腹段刚架拱片 间的横向整体性，有利于荷载的横向分布，可增设直抵桥面板的横隔板。
桥面系可由预制微弯板、现浇混凝土填平层、桥面铺装等部分组成， 也可采用预制空心板、现浇混凝土层及桥面铺装构成。
刚架拱桥属于有水平推力的轻型钢筋混凝土拱式结构，目前多用于中 等跨径桥梁，它也是在软土地基上修建拱桥的实践中发展起来的一种新桥 型，还待今后不断的总结和提高。
次节点的位置则与主节点位置和空腹段边纵梁（墩或台至 第一根斜撑之间）跨度的大小有关，当只有一根斜撑的拱片， 一般可将次节点布置在纵梁的中点附近，以改善纵梁的内力。
实腹段一般为变截面构件，其底缘的弧线可采用矢跨比为 1/16～1/20左右的二次抛物线或其他曲线，此时拱腿可采用直 杆或微曲杆。为了改善拱片受力和美观，拱腿与实腹段也可采 用同一根曲线。
刚架拱片的数量与桥宽、跨径等有关。拱片间距一般约为 2.0～3.5m左右，当预应力混凝土空心板和预应力刚架拱片配合 使用时，片间距离还可适当加大，减少拱片数量，可以取得较 好的经济效果。
刚架拱片各主要节点的位置不仅关系到结构的受力状况， 也关系到全桥的外形美观。主节点位置由实腹段长度和拱腿斜 度确定。一般情况下，实腹段长度约为桥梁跨径的0.4～0.5倍， 拱腿与水平线夹角在30度左右，主节点位置取在0.25～0.3跨径 处。
1.主拱腿；2.实腹段；3. 腹孔段(中腹孔和边腹孔)；4.次拱腿；5.横隔板。
5. 横隔板；6. 微弯板；7. 悬臂板；8.现浇桥面；9. 现浇接头。
主梁和主拱腿的交接处称为主节点，次梁和次拱腿的交 接处称为次节点。节点构造一般均按固结设计，并配置钢筋。 主拱腿和次拱腿的支座分别称为主支座和次支座，根据构造 型式和所选计算图式不同，可以采用固结和铰接(平铰或较 完善的弧形铰)。
刚架拱片的厚度一般为200～400mm，为了简化施工，实 腹段、斜撑均采用相同宽度。纵梁的高度由边纵梁（无斜撑水 平分压力作用）的受力所控制，一般小于拱的跨中高度。实腹 段、纵梁采用凸形截面，斜撑采用矩形截面。斜撑高度约为其 高度的2.5～3.5倍。在初步拟订截面尺寸后，再经过试算进行 调整。