第十二 拱桥的构造.doc

第三篇圬工和钢筋混凝土拱桥
第十二章拱桥的构造
第一节拱桥的发展及受力特点
十九世纪
十八世纪
一、拱桥的发展
拱桥
国外
国内
石拱、木拱
石拱、木拱
钢筋混凝土拱桥
铸铁拱
双曲拱
桁架拱
钢筋混凝土拱桥
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
1990年
拱桥是我国公路上使用广泛且历史悠久的一种桥梁结构型式,它外形宏伟壮观,且经久耐用。由力学知识知道,拱式结构在竖向荷载作用下,支撑处不仅产生竖向反力,而且还产生水平推力。这样拱的弯距比相同跨径的梁的弯距小的多,而使整个拱主要承受压力。这样就可以充分利用抗压性能较好的圬工材料来修建。
古代拱桥:拱轴曲线造型的千变万化,其中最具有代表意义的是建于公元 595-605年的由李春设计的赵州桥(跨径L=37m)。
当代拱桥:其结构型式与施工方法的丰富多彩如1997年建成的重庆万县长江大桥(L=420m)其主拱长度世界排名第一, 广州丫髻沙特大桥(L=360m), 1932建成的澳大利亚悉尼钢拱桥(L= 503m )及上海庐浦大桥(L=550m)。
二、拱桥的特点
1、拱桥主要优点:
(1)跨越能力较大;(2)就地取材,节省大量的钢材和水泥;(3)耐久性好,养护维修费用少;(4)外形美观;(5)构造简单。
2、拱桥主要缺点:
(1)自重较大,相应的水平推力也较大,增加了下部结构的工程量,对地基要求高;
(2)拱桥采用支架施工,支架和其他辅助设备的费用大大增加,从而增加施工难度,提高桥的造价。施工工序多,建桥周期长。
(3)拱桥水平推力较大,需要设置单向推力墩,增加了造价。
(4)上承式拱桥的建筑高度较高,使两岸接线的工程量增大或增大了桥面纵坡,增加的造价又对行车不利。
随着钢管混凝土在拱桥上的应用,钢管混凝土拱桥克服了拱桥传统的缺点,当跨径在200~600m范围内,拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的有利竞争对手。
第二节拱桥的组成和主要类型
一、拱桥的主要组成
拱桥由上部结构和下部结构两大部分组成。上部结构是由拱圈及其上面的拱上建筑所构成。拱圈是主要承重结构。桥面系包括行车道、人行道及两侧的栏杆或砌筑的矮墙等构造。下部结构由桥墩、桥台及基础等组成。其主要组成部分见下图12-1所示。
二、拱桥的主要类型
1、按拱圈横截面形式分类
(1)、板拱桥
板拱桥主拱圈采用矩形实体截面,它的构造简单、施工方便,因而使用广泛。但其截面形式比其他形式截面抵抗矩小,若获得较大截面抵抗矩必须增加
截面尺寸,相应增加了材料用量和结构自重,增加下部负担,通常在地基条件较好的中、小跨径圬工拱桥中采用板拱形式。如图12-2 a)所示。
1-主拱圈 2-拱顶 3-拱脚 4-拱轴线 5-拱腹 6-拱背 7-起拱线 11-拱上建筑
L0 - 净跨径 L -计算跨径 f0 - 净矢高 f -计算矢高 f/L - 矢跨比
图12-1 上承式拱桥的基本组成
(2)、肋板拱
在板拱桥的基础上,将板拱划分成两条(或多条),形成分离的、高度较大的拱肋,肋与肋间用横系梁想连。减小截面尺寸,减小自重,多用于较大跨径的拱桥。如图12-2 b)所示。
(3)、双曲拱桥
主拱圈横截面由一个或数个小拱组成,由于主拱圈在纵向及横向