拱橋的構(gòu)造和特點.doc

第五章 拱橋的構(gòu)造和特點5.1 拱橋的基本特點及其適用范圍 力學(xué)特點，將橋面的豎向荷載轉(zhuǎn)化為部分水平推力，使拱的彎距大大減小，拱主要承受壓力，充分發(fā)揮圬工材料抗壓性能；拱橋的優(yōu)點：1、具有較大的跨越能力，充分發(fā)揮圬工及其它抗壓材料的性能；2、構(gòu)造較簡單，受力明確簡潔；3、形式多樣、外型美觀；拱橋的缺點：1、有水平推力的拱橋，對地基基礎(chǔ)要求較高，多孔連續(xù)拱橋互相影響；2、跨徑較大時，自重較大，對施工工藝等要求較高；3、建筑高度較高，對穩(wěn)定不利；5.2 拱橋的組成及主要類型 一、拱橋的主要組成: 拱圈（拱背、拱腹、拱頂、拱腳）、拱上結(jié)構(gòu) 矢跨比f/L反映拱橋受力特性的重要指標二、拱橋分類 按材料 圬工拱橋 鋼拱橋 鋼筋混凝土拱橋 鋼管混凝土拱橋 型鋼混凝土拱橋 圬工拱橋是使用圬工材料修建的的拱橋，如：石拱橋以及拱圈不配鋼筋的混凝土拱橋等拱橋分類 按行車道位置上承式拱橋中承式拱橋下承式拱橋 按拱軸線型式： 圓弧拱橋 拋物線拱橋 選鏈線拱橋 按拱上結(jié)構(gòu)形式：實腹式拱橋空腹式拱橋按截面板拱橋箱型拱橋肋拱橋雙曲拱橋按結(jié)構(gòu)受力圖式： 簡單體系： 無鉸拱二鉸拱三鉸拱組合體系（有無推力）： 剛架拱橋 桁架拱橋 桁式組合拱 梁拱組合橋系桿拱橋-按拱肋及系桿的尺寸，柔性、剛性三、拱橋的選擇與布置 1、應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件及施工的方便和可能確定拱橋類型及分孔； 2、多孔拱橋最好選用等跨分孔；采用不等跨分孔應(yīng)采取措施減少跨間的不平衡，如：不同的矢跨比，不同的拱腳標高及調(diào)整拱上建筑重量等； 3、選則合理的矢跨比及拱軸線，一般拱橋失跨比在1/51/10； 4、根據(jù)環(huán)境選擇結(jié)構(gòu)的造型及注意全橋的美觀；永保橋跨越瀾滄江，主孔為下承式80m肋拱橋，東岸2x24m連續(xù)梁，西岸1孔18m斜梁。該橋為柔性縱梁的下承式肋拱橋，主拱圈的推力分別傳至兩岸橋臺。高明橋是一跨越西江的大型公路橋，主通航孔采用中承式鋼管混凝土拱，引橋系鋼筋混凝土肋拱。渾水河橋為3跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土桁拱結(jié)構(gòu)。由于鄰孔跨徑比甚大，采用兩組盆式橡膠支座承受正、負反力和伸縮變形。主跨123米5.3 主拱的構(gòu)造 1、板拱 石板拱 混凝土板拱 鋼筋混凝土板拱 鋼筋混凝土板拱的拱頂厚度采用跨徑的1/601/70；拱腳厚度可按下式： 拱頂厚度 拱腳處拱軸線的傾角2、肋拱-（矩形、工字型、箱型） 矩形截面：肋高為跨徑的1/401/60，肋寬為肋高的0.52.0倍； 工字型及箱型：肋高為跨徑的1/251/35，肋寬為肋高的0.40.5倍；腹板、翼板厚度按構(gòu)造及抗剪最小尺寸要求0.250.5m; 肋拱間必須設(shè)橫梁、橫撐；3、箱形拱 適合大跨徑拱橋； 特點：截面挖空率大，節(jié)省材料；形心軸靠中適應(yīng)主拱正負彎距變化；主拱整體性好，抗扭剛度大，穩(wěn)定性好；便于預(yù)制施工拼裝；箱形主拱圈的形式1、采用閉合箱肋組成的多室箱形截面；2、采用工字形肋組成的多室箱形截面3、采用U形肋組成多室箱形截面4、單室箱形截面 箱形拱構(gòu)造尺寸 拱圈高度一般為跨徑的1/501/70；可采用經(jīng)驗公式： 拱圈寬度滿足跨度的1/20；保證橫向穩(wěn)定；4、雙曲拱 主拱圈特點：化整為零，再集零為整 適用無支架吊裝、起吊重量小情況5.4 拱上建筑的構(gòu)造6 上承式拱橋橋面系與主拱圈間的結(jié)構(gòu)傳遞荷載7 小跨徑拱橋采用實腹式，恒載較重 大、中跨徑拱橋（矢高較大）采用空腹式，橋面系與主拱間設(shè)腹孔和腹孔墩；布置腹孔應(yīng)結(jié)合主拱的類型、構(gòu)造、施工方法等綜合考慮 1、腹孔分拱型腹孔及梁板式腹孔； 2、腹孔一般等跨對稱布置在主拱圈兩側(cè)，腹拱跨徑選用2.55.5m,矢跨比1/21/6，不宜大于主拱圈跨徑的1/81/15； 3、采用梁板式腹孔，減輕重量； 4、無拱頂實腹段的做法； 5、腹孔墩可采用立墻式及立柱式； 6、避免腹孔墩柱節(jié)點產(chǎn)生裂縫，可將腹孔墩的上下端設(shè)鉸、設(shè)置變形縫；5.5 拱橋的其它細部構(gòu)造 1、拱上填料（0.3m)、橋面及人行道 2、伸縮縫與變形縫,保證結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性，相對變形較大的位置設(shè)伸縮縫、相對變形較小處設(shè)變形縫；使拱上建筑適應(yīng)主拱圈的變形；3、鉸的設(shè)置 拱橋需設(shè)鉸的情況： 1）主拱圈按兩鉸或三鉸拱設(shè)計； 2）空腹式腹拱圈按構(gòu)造設(shè)鉸、腹孔墩上下端； 3）施工過程中的臨時鉸； 采用形式有：弧形鉸、平鉸及假鉸4、排水及防水層 除橋面排水外，應(yīng)對滲入到拱腹內(nèi)的積水排除；防水層的質(zhì)量影響橋梁的耐久性；5.6 其他常用類型拱橋的構(gòu)造簡介1、桁架拱橋2、組合桁架拱橋3、剛架拱橋4、系桿拱橋1、桁架拱橋 主要構(gòu)造： 桁架拱片主要承重結(jié)構(gòu)，由上、下弦桿、腹桿、拱頂實腹段組成； 橫向聯(lián)結(jié)系拉桿、橫系梁、橫隔板、剪刀撐 橋面系橋型特點： 1）、拱與桁架組合，共同受力，整體性好，發(fā)揮全截面材料的作用； 2）、桁架部分的構(gòu)件主要承受軸力； 3）、拱的水平推力使跨中彎距減少，恒載下主要承受軸力，活載下承受彎距，為偏心受壓構(gòu)件； 4）、節(jié)點為剛性連接，易開裂，影響整體剛度及耐久性； 5）整體自重輕，構(gòu)件可預(yù)制，適合軟土地基；桁架拱片主要類型 斜腹桿桁架拱 豎腹桿桁架拱 桁架肋桁架拱構(gòu)造特點 節(jié)點構(gòu)造保證足夠的強度，防止開裂，影響耐久性及結(jié)構(gòu)剛度； 加強橫向剛度，保證橫向穩(wěn)定，一般在跨徑端部及L/4處設(shè)豎向、平面撐架；構(gòu)造尺寸 1、矢跨比一般采用較小 f/l=1/61/10; 2、下弦桿軸線選擇盡可能按恒載壓力曲線確定，實腹段的拱軸線曲率較大對附加內(nèi)力有利； 3、下弦桿通常采用矩形截面高度 : 寬度： 4、為充分利用下弦桿的受壓特性，下弦桿剛度一般大于上弦桿，上弦桿截面寬度與下弦同，高度： 5、跨中實腹段總高與跨徑、矢跨比、荷載等級、砼標號等有關(guān)可取用： 6、上弦桿節(jié)間長度不宜過大，一般取：構(gòu)造尺寸 7、腹桿截面高度與桿件長度有關(guān)，寬度上、下弦桿；斜桿與上弦桿的夾角控制在3050； 8、拱頂實腹段長度取用： （0.30.5)l ; 9、保證各節(jié)點處軸線相交一點；局部構(gòu)造 處理 節(jié)點構(gòu)造保證足夠的強度，防止開裂，影響耐久性及結(jié)構(gòu)剛度； 加強橫向剛度，保證橫向穩(wěn)定，一般在跨徑端部及L/4處設(shè)豎向、平面撐架；與墩臺的聯(lián)結(jié) 下弦一般鉸接 上弦有懸臂式、過梁式、伸入式2、組合桁架拱橋 跨中部分桁架拱橋支撐在兩邊懸臂桁架上的組合結(jié)構(gòu)體系；1）結(jié)構(gòu)特點 是桁架拱和桁架梁的繼承與發(fā)展，受力特性介于拱橋和梁橋之間； 在懸臂桁架梁端部的下弦桿上支承中間部分的桁架拱 ； 懸臂桁架的長度一般為主孔跨徑的0.20.25; 懸臂梁與桁架拱間設(shè)斷縫； 橫向設(shè)系梁與隔板； 邊跨通常采用連續(xù)剛構(gòu)活桁架結(jié)構(gòu)； 易于無支架懸臂拼裝； 推力較大，適合于山谷較深，基巖脈深較淺的山區(qū)2）構(gòu)造特點 合理的斷縫位置設(shè)在第23節(jié)間； 節(jié)間長度一般在跨徑的1/81/12，近拱腳處可大些，向跨中方向節(jié)間長度逐漸減?。?跨徑小于160米，矢跨比取1/8；跨徑160米，矢跨比取1/6為益； 主拱圈的截面高度一般為跨徑的1/1001/120； 合理的上弦桿、下弦桿、實腹段跨中剛度比為1:1.8:3.0左右；可充分發(fā)揮上弦桿的軸向力； 3、剛架拱橋 是在剛架、斜腿剛架等基礎(chǔ)上發(fā)展而來1）結(jié)構(gòu)組成 剛架拱片主要承重結(jié)構(gòu)，由跨中實腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿、次拱腿構(gòu)成； 橫向聯(lián)系及橋面系2）特點及適用性 構(gòu)件小，自重小，適用于軟土地基； 結(jié)構(gòu)變形小，整體結(jié)構(gòu)剛度大； 施工方便，造價較底；4、系桿拱橋 帶吊桿的拱梁結(jié)構(gòu)，外部為靜定結(jié)構(gòu)，而內(nèi)部為多次超靜定；1）結(jié)構(gòu)組成 主拱圈主要承重結(jié)構(gòu)； 吊桿（剛性、柔性）-傳力結(jié)構(gòu)； 系梁（縱梁）-承重結(jié)構(gòu)； 橫向聯(lián)系-橫梁、行車道板傳力結(jié)構(gòu), 橫撐-主拱圈穩(wěn)定作用2）構(gòu)造 矢跨比一般為1/51/7； 主拱圈高度一