拱桥的构造和特点.doc

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第五章拱桥的构造和特点

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;

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
浑水河桥为3跨连续预应力混凝土桁拱结构。由于邻孔跨径比甚大,采用两组盆式橡胶支座承受正、负反力和伸缩变形。主跨123米

1、板拱
石板拱
混凝土板拱
钢筋混凝土板拱
钢筋混凝土板拱的拱顶厚度采用跨径的1/60~1/70;拱脚厚度可按下式:
拱顶厚度
拱脚处拱轴线的倾角
2、肋拱
--(矩形、工字型、箱型)
矩形截面:肋高为跨径的1/40~1/60,~;
工字型及箱型:肋高为跨径的1/25~1/35,~;腹板、~~;
肋拱间必须设横梁、横撑;
3、箱形拱
适合大跨径拱桥;
特点:截面挖空率大,节省材料;形心轴靠中适应主拱正负弯距变化;主拱整体性好,抗扭刚度大,稳定性好;便于预制施工拼
装;
箱形主拱圈的形式
1、采用闭合箱肋组成的多室箱形截面;
2、采用工字形肋组成的多室箱形截面
3、采用U形肋组成多室箱形截面
4、单室箱形截面
箱形拱构造尺寸
拱圈高度一般为跨径的1/50~1/70;可采用经验公式:
拱圈宽度满足跨度的1/20;保证横向稳定;
4、双曲拱
主拱圈特点:化整为零,再集零为整
适用无支架吊装、起吊重量小情况
拱上建筑的构造
上承式拱桥桥面系与主拱圈间的结构—传递荷载
小跨径拱桥采用实腹式,恒载较重
大、中跨径拱桥(矢高较大)采用空腹式,桥面系与主拱间设腹孔和腹孔墩;
布置腹孔应结合主拱的类型、构造、施工方法等综合考虑
1、腹孔分拱型腹孔及梁板式腹孔;
2、腹孔一般等跨对称布置在主拱圈两侧,~,矢跨比1/2~1/6,不宜大于主拱圈跨径的1/8~1/15;
3、采用梁板式腹孔,减轻重量;
4、无拱顶实腹段的做法;
5、腹孔墩可采用立墙式及立柱式;
6、避免腹孔墩柱节点产生裂缝,可将腹孔墩的上下端设铰、设置变形缝;
拱桥的其它细部构造
1、拱上填料(﹥)、桥面及人行道
2、伸缩缝与变形缝,保证结构的安全性与耐久性,相对变形较大的位置设伸缩缝、相对变形较小处设变形缝;使拱上建筑适应主拱圈的变形;
3、铰的设置
拱桥需设铰的情况:
1)主拱圈按两铰或三铰拱设计;
2)空腹式腹拱圈按构造设铰、腹孔墩上下端;
3)施工过程中的临时铰;
采用形式有:弧形铰、平铰及假铰
4、排水及防水层
除桥面排水外,应对渗入到拱腹内的积水排除;防水层的质量影响桥梁的耐久性;

1、桁架拱桥
2、组合桁架拱桥
3、刚架拱桥
4、系杆拱桥
1、桁架拱桥
主要构造:
桁架拱片—主要承重结构,由上、下弦杆、腹杆、拱顶实腹段组成;
横向联结系—拉杆、横系梁、横隔板、剪刀撑
桥面系
桥型特点:
1)、拱与桁架组合,共同受力,整体性好,发挥全截面材料的作用;
2)、桁架部分的构件主要承受轴力;
3)、拱的水平推力使跨中弯距减少,恒载下主要承受轴力,活载下承受弯距,为偏心受压构件;
4)、节点为刚性连接,易开裂,影响整体刚度及耐久性;
5)整体自重轻,构件可预制,适合软土地基;
桁架拱片主要类型
斜腹杆桁架拱
竖腹杆桁架拱
桁架肋桁架拱
构造特点
节点构造保证足够的强度,防止开裂,影响耐久性及结构刚度;
加强横向刚度,保证横向稳定,一般在跨径端部及L/4处设竖向、平面撑架;
构造尺寸
1、矢跨比一般采用较小
f/l=1/6~1/10;
2、下弦杆轴线选择尽可能按恒载压力曲线确定,实腹段的拱轴线曲率较大对附加内力有利;
3、下弦杆通常采用矩形截面高度:
宽度:
4、为充分利用下弦杆的受压特性,下弦杆刚度一般大于上弦杆,上弦杆截面宽度与下弦同,高度:
5、跨中实腹段总高与跨径、矢跨比、荷载等级、砼标号等有关可取用:
6、上弦杆节间长度不宜过大,一般取:
构造尺寸
7、腹杆截面高度与杆件长度有关,宽度≤上、下弦杆;斜杆与上弦杆的夹角控制在30°~50°;
8、拱顶实腹段长度取用:(~)l;
9、保证各节点处轴线相交一点;
局部构造处理
节点构造保证足够的强度,防止开裂,影响耐久性及结构刚度;
加强横向刚度,保证横向稳定,一般在跨径端部及L/4处设竖向、平面撑架;
与墩台的联结
下弦一般铰接
上弦有悬臂式、过梁式、伸入式
2、组合桁架拱桥
跨中部分桁架拱桥支撑在两边悬臂桁架上的组合结构体系;
1)结构特点
是桁架拱和桁架梁的继承与发展,受力特性介于拱桥和梁桥之间;
在悬臂桁架梁端部的下弦杆上支承中间部分的桁架拱;
~;
悬臂梁与桁架拱间设断缝;
横向设系梁与隔板;
边跨通常采用连续刚构活桁架结构;
易于无支架悬臂拼装;
推力较大,适合于山谷较深,基岩脉深较浅的山区
2)构造特点
合理的断缝位置设在第2~3节间;
节间长度一般在跨径的1/8~1/12,近拱脚处可大些,向跨中方向节间长度逐渐减小;
跨径小于160米,矢跨比取1/8;跨径﹥160米,矢跨比取1/6为益;
主拱圈的截面高度一般为跨径的1/100~1/120;
合理的上弦杆、下弦杆、实腹段跨中刚度比为1::;可充分发挥上弦杆的轴向力;
3、刚架拱桥
是在刚架、斜腿刚架等基础上发展而来
1)结构组成
刚架拱片—主要承重结构,由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿、次拱腿构成;
横向联系及桥面系
2)特点及适用性
构件小,自重小,适用于软土地基;
结构变形小,整体结构刚度大;
施工方便,造价较底;
4、系杆拱桥
带吊杆的拱梁结构,外部为静定结构,而内部为多次超静定;
1)结构组成
主拱圈—主要承重结构;
吊杆(刚性、柔性)---传力结构;
系梁(纵梁)--承重结构;
横向联系----横梁、行车道板—传力结构,
横撑---主拱圈稳定作用
2)构造
矢跨比一般为1/5~1/7;
主拱圈高度一般为跨径的1/25~1/50;宽度为(~)拱肋高;
预应力系梁高度应与横梁、桥面板等配合,~;拱脚端部加高;
吊杆大多采用墩头锚具;单侧张拉;
横梁按简支梁与固结梁偏安全考虑,高度底于系梁;间距为跨径的1/10~1/16;
3)力学特点---自平衡体系
4)局部构造
5)连续拱梁组合桥
梁与拱组合,集中了梁桥与拱桥的优点