拱桥构造与设计.doc

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第五章 拱桥构造与设计
概述
桁架拱
一、拱桥的开展概况
双曲拱
拱桥
国外：
石拱，木拱
十八世纪
铸铁拱
十九世纪
钢拱
钢筋混凝土拱
国内：
石拱，木拱
钢筋混凝土拱
刚架拱
桁式组合拱
钢管拱
新型组合体系拱
1964年
70年代
80年代
80年代中
二、拱桥的特点
主要受力特点：支承处不仅产生竖向反力，还产生水平推力，从而使拱主要受压。
·主要优点：
跨越能力大；
能充分做到就地取材；
耐久性好，养护、维修费用小；
外形美观；
构造较简单，有利于广泛采用。
·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〕随跨径的增大和桥高的提高，增大了拱桥的施工难度，提高了拱桥的总造价。拱桥施工工序多，需要的劳动力多，施工工期长。
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制：200~600mX围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手
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。
三 拱桥的组成与主要类型
〔一〕、拱桥的主要组成
一般上承式拱桥，桥跨结构是由主拱圈、拱上建筑等组成。
主拱圈是拱桥的主要承重结构。
拱上结构或拱上建筑：在桥面与主拱圈之间需要有传递压力的构件或填充物，以使车辆能在平顺的桥道上行驶。桥面系和这些传力构件或填充物统称为拱上结构或拱上建筑。
拱桥的下部结构：由桥墩、桥台与根底等组成，用以支承桥跨结构的荷载传至地基。
技术名称：
拱顶：拱圈最高点。
拱脚〔起拱面〕：拱圈和墩台连接处。
拱轴线：拱圈各横向截面〔或换算截面〕的形心连线。
拱背：拱圈的上曲面。
拱腹：拱圈的下曲面。
起拱线：起拱面与拱腹相交的直线。
净跨径：每孔桥跨两个起拱线之间的水平距离；
计算跨径：相邻两拱脚截面形心点之间的的水平距离，也就是拱轴线两端点之间的水平距离。
净矢高：拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离；
计算矢高：拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离；
矢跨比：拱圈或〔拱肋〕的净矢高与净跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比。
一般将矢跨比大于或等于1/5的拱称为陡拱，矢跨比小于1/5的拱称为坦拱。
〔二〕、拱桥分类：
1、建桥材料(主拱圈的材料)分类：圬工拱桥、钢拱桥等；
2、拱上建筑的形式分类：实腹式拱桥、空腹式拱桥；
3、主拱圈的拱轴线的型式分类：圆弧拱桥、链线拱桥等；
4、按照桥面的位置可以分为：上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥
5、按照有无水平推力可分为：有推力拱桥和无推力拱桥
6、按照拱圈截面型式可分为：板拱桥、板肋拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱形拱桥、钢管混凝土拱桥、劲性骨架混凝土拱桥。
①板拱桥
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主拱圈的横截面是整块的实体矩形截面。它构造简单，施工方便。但是在横截面面积一样的条件下，实体矩形截面比其他形式截面的抵抗矩小。一般在地基条件较好的中、小跨径〔一般不大于100m〕圬工拱桥中采用板拱形式。
②肋拱桥
在板拱桥的根底上，将板拱划分成两条，形成别离的、高度较大的拱肋，肋与肋之间用横系梁相连。一般适用于较大跨径的拱桥。
③双曲拱桥
主拱圈的横截面是由一个或数个横向小拱组成，使主拱圈在纵向与横向均呈曲线形。双曲拱桥的截面抵抗矩较一样材料用量的板拱大得多，因此可以节省材料，结构自重小，最大跨径达150m。由于截面组成划分细，具有装配式桥梁的特点，但是整体性能较差，建成后出现裂缝较多，目前已较少使用。
④箱形拱桥
将实体的板拱截面挖空成空心箱形截面。箱形拱的截面抵抗矩较一样截面的板拱的截面抵抗矩大得多，所以能节省材料。一般情况下，跨径50m以上的拱桥采用箱形截面才是适宜的。
⑤钢管混凝土拱桥
钢管混凝土是在薄壁圆形钢管内填充混凝土而形成的一种符合材料，它借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性，同时又利用钢管对核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使其具有更高的抗压强度和抗变形能力；同时，钢管本身相当于混凝土的外模板，它具有刚度大、承载能力强、重量轻等优点，易于吊装或转体的特点，可以先将空钢管拱肋合拢，再将混凝土压注入管内，从而大大降低肋大跨径拱桥施工的难度。
⑥劲性骨架混凝土拱桥