第七章 拱橋.ppt

7拱橋 7 1概述 7 2拱橋的受力特點 7 4拱橋的構(gòu)造 7 3拱橋的組成和分類 7 5拱橋的設(shè)計 圖7 1趙州橋 圖7 2山西丹河大橋 2001年 跨徑146m 是目前世界上跨徑最大的石拱橋 圖7 3萬縣長江大橋 世界最大跨徑的鋼筋混凝土拱橋 主跨420米 圖7 4重慶巫山長江大橋 鋼管混凝土拱橋 跨徑492m 同類橋梁當今世界之最 圖7 5重慶朝天門大橋 2009年 主跨552m 世界上跨徑最大的系桿拱橋 2 能充分就地取材 可以節(jié)省大量的鋼材和水泥 1 跨越能力范圍較大 7 1概述 3 耐久性好 維修 養(yǎng)護費用少 4 外形美觀 5 構(gòu)造較簡單 7 1 1拱橋的主要優(yōu)缺點 7 拱橋一般都采用有支架施工的方法修建 隨著跨徑和橋高的增大 支架或其它輔助設(shè)備的費用也大大增加 從而增加了拱橋的總造價 8 由于拱橋水平推力大 在連續(xù)多孔的大中橋梁中 為防止一孔破壞而影響全橋的安全 需要采用較復(fù)雜的措施 也會增加造價 9 與梁式橋相比 上承式拱橋的建筑高度較高 易造成增大造價或?qū)π熊嚥焕挠绊?6 自重較大 相應(yīng)的水平推力也較大 增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量 7 2拱橋的受力特點 圖7 6拱和梁受力比較 圖7 7拱和梁受力分析 圖7 8拱橋的主要組成部分 7 3拱橋的組成和分類 7 3 1拱橋的主要組成 1 拱橋的上部結(jié)構(gòu) 主拱圈和拱上建筑 拱上結(jié)構(gòu) 2 拱橋的下部結(jié)構(gòu) 橋墩 橋臺 基礎(chǔ) 拱上建筑 上承式拱橋上部結(jié)構(gòu)中主拱圈以上結(jié)構(gòu)的總稱 7 3 2拱橋的主要類型 1 按結(jié)構(gòu)受力圖示分類 圖7 8拱橋的主要組成部分 主拱圈按不同的靜力圖示分類 三鉸拱 除有時用于拱上建筑的腹拱圈外 一般不用作主拱圈 圖7 9簡單體系拱圈圖示 簡單體系的拱橋的拱 均為有推力拱 1 簡單體系的拱橋 地基條件較差時或坦拱時選用 二鉸拱 鋼筋混凝土無鉸拱橋 無鉸拱 圖7 11簡單體系拱橋 組合體系拱橋按對墩臺有無推力一般可劃分為有推力的和無推力的兩種類型 2 組合體系拱橋 由拱與梁 或系桿 組成主要承重結(jié)構(gòu)的拱橋 圖7 12無推力的組合體系拱 無推力的組合體系拱橋 拱的推力由系桿承受 適用于地質(zhì)不良橋位處 圖7 13有推力的組合體系拱 有推力的組合體系拱橋 拱的推力由墩臺承受 圖7 13有推力的組合體系拱 2 按主拱圈截面形式分類 圖7 14主拱圈截面變化形式 1 板拱 圖7 15主拱圈截面形式 2 肋拱 4 箱形拱 3 雙曲拱 圖7 16四川九溪溝橋 跨徑為116m 建成時是世界上跨徑最大的石拱橋 圖7 17流溪橋 圖7 18蘭江橋 圖7 19紅旗橋橫截面 3 拱橋的其它分類 7 4拱橋的構(gòu)造 7 4 1主拱圈的構(gòu)造 1 板拱 1 石板拱 截面形式 拱圈砌筑應(yīng)滿足下列構(gòu)造要求 錯縫 圖7 21拱石的錯縫要求 限制砌縫寬度 圖7 20等變截面拱的拱石編號 圖7 22拱圈與墩臺及腹孔墩的連接 設(shè)五角石 2 混凝土板拱 圖7 23鋼筋混凝土板拱的橫截面 2 肋拱 圖7 24肋拱橋立面布置圖 圖7 25肋拱拱肋截面型式 圖7 26箱形肋拱橫系梁布置形式 圖7 27流溪橋 3 雙曲拱 雙曲拱橋的主要特點是將拱圈以 化整為零 的方法按先后順序進行施工 再以 集零為整 的組合式整體結(jié)構(gòu)承重 圖7 28雙曲拱橋主拱圈橫斷面 圖7 29雙曲拱橋主拱圈斷面型式 圖7 30拱肋截面型式 圖7 31拱肋分段的接頭位置 圖7 32雙曲拱橋主拱圈橫斷面 4 箱形拱 圖7 33箱形拱拱圈截面示意 圖7 34箱形拱閉合箱的構(gòu)造 1 箱形拱截面的組成方式 圖7 35箱形拱截面的組成方式 2 箱形拱的施工方法 預(yù)制拱箱無支架吊裝或有支架現(xiàn)場澆筑 圖7 36紅旗橋橫截面 7 4 2拱上建筑構(gòu)造 1 實腹式拱上建筑 圖7 37實腹式拱上建筑 實腹式拱上建筑由拱腹填料 側(cè)墻 防水層 護拱 橋面等組成 圖7 37實腹式拱上建筑 2 空腹式拱上建筑 空腹式拱上建筑除具有實腹式拱上建筑相同的構(gòu)造外 還具有腹孔和腹孔墩 圖7 38拱式拱上建筑 1 腹孔 拱式腹孔 圖7 39橋墩臺上腹拱的布置方式 緊靠橋墩臺的第一個腹拱 目前較多的有兩種做法 一種是將腹拱的拱腳直接支承在墩臺上 一種是跨越橋墩 使橋墩兩側(cè)的腹拱圈相連 靠近墩臺的第一個腹拱應(yīng)做成三鉸拱 圖7 40延安延河橋 圖7 41梁式腹孔拱上建筑 梁式腹孔 簡支腹孔 縱鋪橋道板梁 圖7 41梁式腹孔拱上建筑 連續(xù)腹孔 框架腹孔 圖7 42梁式腹孔拱橋 圖7 43腹孔墩 2 腹孔墩 橫墻式 立柱式 寶珠寺橋 圖7 44寶珠寺橋 1 拱上填料 橋面及人行道 一般情況下 主拱圈及腹拱圈的拱頂填料厚度 包括橋面厚度 不宜小于30cm 圖7 45拱上建筑 7 4 3其它細部構(gòu)造 當填料厚度 包括路面厚度 等于或大于50cm時 設(shè)計計算中不計入汽車荷載的沖擊力 圖7 46小跨徑實腹拱伸縮縫布置 2 伸縮縫與變形縫 通常在相對變形較大的位置設(shè)置伸縮縫 而在相對變形較小處設(shè)置變形縫 對小跨徑實腹拱 伸縮縫設(shè)在兩拱腳的上方 并在橫橋方向貫通全寬和側(cè)墻全高及至人行道 圖7 47拱式空腹拱橋伸縮縫及變形縫的布置 對拱式空腹拱橋 通常緊靠墩臺的第一個腹拱做成三鉸拱 并在緊靠墩臺的拱鉸上方設(shè)置伸縮縫 且應(yīng)貫通全橋?qū)?而其余兩拱鉸上方設(shè)置變形縫 在大跨徑拱橋中 還應(yīng)將靠拱頂?shù)母构白龀蓛摄q或三鉸拱 并在拱鉸上方設(shè)變形縫 以使拱上建筑更好地適應(yīng)主拱的變形 圖7 48梁式空腹拱橋伸縮縫的布置 對梁式腹孔 通常是在橋臺和墩頂立柱處設(shè)置標準伸縮縫 而在其余立柱處采用橋面連續(xù) 圖7 49拱橋橋面排水裝置 3 排水與防水層 4 拱橋中鉸的設(shè)置 2 按構(gòu)造要求需采用兩鉸拱或三鉸拱的腹拱圈 1 按兩鉸拱或三鉸拱設(shè)計的主拱圈 防水層在全橋范圍內(nèi)不宜斷開 3 需設(shè)置鉸的矮小腹孔墩 圖7 50防水層與拱腹泄水管的設(shè)置 4 在施工過程中 在拱腳或拱頂設(shè)置臨時鉸 圖7 51拱橋中鉸的設(shè)置 圖7 52拱鉸 圖8 63 1弧形鉸 圖7 52拱鉸 7 5 1拱橋的總體設(shè)計 7 5拱橋的設(shè)計 1 確定橋長和分孔 2 確定橋高與矢跨比 基礎(chǔ)底面標高 河流沖刷深度 地質(zhì)情況及承載力要求 起拱線標高 一般選擇低拱腳 1 采用不同的矢跨比 2 采用不同的拱腳標高 3 調(diào)整拱上建筑的恒載重量 4 采用不同類型的拱跨結(jié)構(gòu) 3 不等跨連續(xù)拱橋的處理方法 拱頂?shù)酌鏄烁?橋面標高 一方面由兩岸線路的縱斷面設(shè)計來控制 另一方面保證橋下凈空能滿足通航 泄洪及立交等的要求 圖7 53不等跨分孔的拱橋 矢跨比大時 拱腳處過陡 砌筑和現(xiàn)澆困難 矢跨比小時 附加內(nèi)力大 圖7 54羅依溪橋 20m以下的小跨徑拱橋 圖7 55拱橋拱軸線型 1 圓弧線 7 5 2拱軸線的選擇 實腹式拱橋 2 懸鏈線 鋼筋混凝土桁架拱和剛架拱等輕型拱橋 3 拋物線 以恒載壓力線為設(shè)計拱軸線 認為基本上是適宜的 圖7 56桁架拱橋的主要組成部分 7 6 1桁架拱橋 7 6其它類型拱橋的構(gòu)造 桁架拱橋上部結(jié)構(gòu)由桁架拱片 橫向聯(lián)結(jié)系和橋面系組成 根據(jù)構(gòu)造不同 桁架拱可以分為斜 腹 桿式 豎 腹 桿式 桁肋式和組合式四種 圖7 56桁架拱橋的主要組成部分 圖7 57斜 腹 桿式桁架拱片 圖7 58桁架拱片 圖7 59斜腹桿橋 圖7 60桁式組合拱橋 圖7 61剛架拱橋的主要組成部分 7 6 2剛架拱橋 剛架拱橋的上部結(jié)構(gòu)是由剛架拱片 橫向聯(lián)結(jié)系和橋面系等部分組成 圖7 62剛架拱橋的基本圖示 圖7 63剛架拱橋 7 6 3中 下承式拱橋 圖7 64中承式鋼筋混凝土拱橋的總體布置 中 下承式拱橋的上部結(jié)構(gòu)一般由拱肋 橫向聯(lián)系