橋梁工程第四章拱橋

1、1. 概述2. 拱橋構(gòu)造3. 拱橋設(shè)計(jì)4. 拱橋施工5. 拱橋計(jì)算第三章 拱橋第一節(jié) 概述 拱橋的基本特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn) 拱橋的組成和分類(lèi)拱橋的主要組成拱橋的分類(lèi) 拱橋的發(fā)展史 拱橋?qū)嵗榻B 拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈(肋)，在橋面豎向移動(dòng)荷載作用下橋墩或橋臺(tái)不僅產(chǎn)生豎向反力而且產(chǎn)生水平推力。拱橋的基本特點(diǎn) 跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用小；外形美觀；構(gòu)造較簡(jiǎn)單，有利于廣泛采用。(1)自重較大，有推力，增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量，對(duì)地基要求高；(2)施工方法相對(duì)復(fù)雜，費(fèi)用高，施工時(shí)間長(zhǎng)(3)由于水平推力較大，在連續(xù)多孔的大、中橋中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全，需要采取較復(fù)雜的

2、措施，或設(shè)置單向推力墩，增加了造價(jià)；(4)上承式拱橋的建筑高度較高。主要優(yōu)點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：拱橋的優(yōu)缺點(diǎn)拱橋的主要組成1-主拱圈拱橋也是由上部結(jié)構(gòu)（橋跨結(jié)構(gòu)）和下部結(jié)構(gòu)兩大部分組成。2-拱頂3-拱腳4-拱軸線5-拱腹6-拱背7-起拱線8-橋臺(tái)9-基礎(chǔ)10-護(hù)坡11-拱上建筑 按材料：拱橋的分類(lèi)?ài)毓す皹?、鋼筋混凝土拱橋、鋼拱?按拱上建筑的形式：實(shí)腹式、空腹式 按橋面位置：上承式、中承式、下承式 按拱軸線：圓弧拱橋、拋物線拱橋、懸鏈線拱橋 按有無(wú)水平推力：有推力拱橋、無(wú)推力拱橋 按主拱的截面形式：板拱、肋拱、雙曲拱、箱型拱 按結(jié)構(gòu)體系：簡(jiǎn)單體系拱、組合體系拱 橋面系結(jié)構(gòu)不與主拱一起受力，主拱以裸拱的

3、形式作為主要承重結(jié)構(gòu)。三鉸拱簡(jiǎn)單體系拱兩鉸拱無(wú)鉸拱外部靜定結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：由于溫度變化、混凝土的收縮、基礎(chǔ)的不均勻沉降等原因引起的變形不會(huì)在拱內(nèi)產(chǎn)生附加內(nèi)力，計(jì)算時(shí)無(wú)需考慮體系的彈性變形。缺點(diǎn)：鉸的構(gòu)造復(fù)雜、維護(hù)費(fèi)工；拱的撓度曲線不勻順，在鉸處有明顯轉(zhuǎn)折，會(huì)引起活載的附加沖動(dòng)，對(duì)行車(chē)不利；另外其剛度也小，降低了抗震能力。適用：小跨徑公路橋。 三鉸拱外部一次超靜定結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)整體剛度比三鉸拱大?；A(chǔ)的豎直不均勻沉降或墩臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)它的內(nèi)力沒(méi)有影響，混凝土收縮、徐變和溫度變化所產(chǎn)生的附加力也比無(wú)鉸拱小。 適用：基礎(chǔ)可能發(fā)生位移之處或平坦的拱橋中。 兩鉸拱外部三次超靜定結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，剛度大而活

4、載內(nèi)力較小，維修費(fèi)用省，必要時(shí)還可將拱腳浸沒(méi)在水中以獲得較大的矢跨比。缺點(diǎn)：由于混凝土收縮、徐變、溫度變化和基礎(chǔ)不均勻沉降所產(chǎn)生的附加變形，特別當(dāng)矢跨比較小時(shí)，將發(fā)生不可忽視的附加內(nèi)力。適用：氣溫變化劇烈和地質(zhì)不良地方不宜采用。 無(wú)鉸拱無(wú)推力的組合體系拱拱的推力由系桿承受，墩臺(tái)不受水平推力。有推力的組合體系拱 此種組合體系拱沒(méi)有系桿，有單獨(dú)的梁和拱共同受力，拱的水平推力由墩臺(tái)承受。組合體系拱柔性系桿剛性拱系桿拱無(wú)推力的拱梁組合橋剛性系桿柔性拱朗格爾拱剛性系桿剛性拱洛澤拱用斜吊桿來(lái)代替豎直吊桿時(shí)稱(chēng)為尼爾森拱。 系桿的剛度遠(yuǎn)小于拱肋的剛度，可以假定忽略系桿承受的彎矩。此時(shí)認(rèn)為彎矩均由拱肋承受，系桿

5、只受拉。柔性系桿剛性拱：假設(shè)系桿和吊桿均為柔性桿件，只受軸力而無(wú)壓力和彎矩；拱肋視作普通拱橋的拱肋，為偏心受壓構(gòu)件。適用跨度20-30m；矢跨比一般為1/4-1/5。拱肋高度：公路橋一般為跨徑的1/301/50； 鐵路橋一般為跨徑的1/251/40。隨著跨徑和荷載的增大，拱肋截面尺寸增大較快，系桿和拱肋的聯(lián)接部位更加復(fù)雜，故在大跨、重載條件下較少采用。拱肋的剛度遠(yuǎn)小于系桿的剛度，可以假定忽略拱肋承受的彎矩，此時(shí)系桿受拉、彎，拱肋只受軸向力，故稱(chēng)柔性拱。剛性系桿柔性拱：奧地利Langer首創(chuàng)，故稱(chēng)朗格爾梁。該體系相當(dāng)于把桁架弦桿與梁組合起來(lái)，以梁為受力主體，而曲線桁架對(duì)梁加勁，形成具有剛性梁的曲

6、線桁架，特點(diǎn)：適用跨度可達(dá)100m；矢跨比一般為1/5 1/7。拱肋高度常取跨徑的1/1001/120；剛性系桿高度在公路橋中一般取跨徑的1/251/35； 鐵路橋一般為跨徑的1/221/30。內(nèi)力分配均勻，剛性系桿與吊桿、橫撐可以組成剛度較大的框架；在適用跨度內(nèi)，拱肋不會(huì)發(fā)生內(nèi)S狀變形，拱的穩(wěn)定性有充分保證。拱肋和系桿都有一定的抗彎剛度，二者共同承受縱向力和彎矩，介于柔性系桿剛性拱和剛性系桿柔性拱之間。剛性系桿剛性拱：德國(guó)H.Rose首創(chuàng)，故稱(chēng)洛澤梁(拱)。該體系的特點(diǎn)是剛度較大，適合于設(shè)計(jì)荷載較大的橋梁。拱肋和系桿受力較均勻，拱軸線常用二次拋物線。拱肋高度常取跨徑的1/501/80；拱肋寬

7、一般為拱肋高的0.81.2 倍。剛性梁柔性拱（倒朗格爾拱）剛性梁剛性拱（倒洛澤拱）有推力的拱梁組合橋按材料石拱、木拱鑄鐵拱鋼筋混凝土拱拱橋的發(fā)展情況鋼拱鋼管拱 石梁橋 在石墩上放置一塊石板就成了一座石梁橋，石是人類(lèi)最早使用的天然的建筑材料，現(xiàn)存最多的古代橋梁就是石橋。秦漢時(shí)期的石梁石柱橋已經(jīng)很難看到，保存到現(xiàn)在最早是唐代，多為明清時(shí)代的石梁石柱橋。泉州洛陽(yáng)橋 石梁橋如何增加跨度？石板的跨度一般只有十多米，將石板逐級(jí)伸出可以增大跨度，在建筑上成為“疊澀”，受力上為懸臂。多邊形石梁，這是梁拱之間的一種結(jié)構(gòu)形式。 浙江平湖的興隆橋，在重疊四層疊澀出檐后，最上一層才是橫向的支點(diǎn)石梁，跨度7.0m。這些

8、石梁橋最后都向石拱橋方向發(fā)展。 石拱橋?yàn)樵龃罂缍龋皹蛑鸩桨l(fā)展起來(lái)。歐洲的石拱藝術(shù)盛行于羅馬時(shí)代，這一時(shí)期多采用圓形拱，跨度較小，橋墩厚重約為拱寬的1/3，所以每個(gè)拱可以獨(dú)立。羅馬時(shí)代遺留下來(lái)的一些引水的建筑水道橋。這些石拱不用灰漿砌筑，但是水槽中用灰漿防水。 加爾德橋中間層橋墩的盲目削弱，說(shuō)明當(dāng)時(shí)的技術(shù)是屬于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)性的。加爾德橋的造型是有意識(shí)的，沒(méi)有什么雕塑裝飾，不填塞石孔，不鑿去突出的石塊，得到了意想不到的美。全橋體量空間組合很有規(guī)律，比例尺度和諧，黃色石灰?guī)r在翠綠色自然景色的襯托下構(gòu)成極美的景觀。造橋者阿葛立巴。 為了引猶來(lái)山的泉水給尼姆城居民，公元前63-13年間，跨越加?xùn)|河之上建造

9、了多層石拱橋，即法國(guó)的加爾德水道橋。橋分三層，現(xiàn)殘存最高層為水道，下有75個(gè)小拱支承；中間層共11個(gè)石拱，最下一層共6孔，最大跨24.4m。橋墩及分水尖的基礎(chǔ)直接建在石灰?guī)r上。橋用黃色石灰石，用木模架承托，不用灰漿，砌筑而成。13世紀(jì)時(shí)，將最下層橋面的下游一部分改為人行道，把中層拱橋柱下游側(cè)鑿成大凹口，幾乎鑿到橋的重心，1448年地震幾乎傾倒，后恢復(fù)原來(lái)尺寸。 石拱橋早期修建的拱都是半圓形的，沒(méi)有推力，如果跨度增大，橋就非常高，上下橋比較困難。逐步發(fā)展到割圓拱，這樣跨度增大，減小高度。從半圓拱到扁拱，由于拱腳的水平推力大了，對(duì)基礎(chǔ)的要求就高，所以在技術(shù)上是一個(gè)進(jìn)步。趙州橋， 又名安濟(jì)橋(宋哲宗

10、賜名，意為“安渡濟(jì)民”)，位于河北趙縣洨河上，它是世界上現(xiàn)存最早、保存最好的巨大石拱橋。被譽(yù)為“華北四寶之一”。橋長(zhǎng)64.40米，跨徑37.02米，券高7.23米，是當(dāng)今世界上跨徑最大、建造最早的單孔敞肩型石拱橋。石拱橋的典范趙州橋趙州橋的技術(shù)創(chuàng)新：采用圓弧拱形式，改變了我國(guó)大石橋多為半圓形拱的傳統(tǒng)，半圓形拱優(yōu)美、完整，但只適用于跨度較小的橋梁，跨度增大則拱頂太高，交通不便，而且施工時(shí)腳手架就會(huì)很高，增加施工的危險(xiǎn)性。圓弧拱形式使石拱高度大大降低，實(shí)現(xiàn)了低橋面和大跨度的雙重目的，橋面過(guò)渡平穩(wěn)，車(chē)輛行人非常方便，而且還具有用料省、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然圓弧形拱對(duì)兩端橋基的推力相應(yīng)增大，需要對(duì)橋基的

11、施工提出更高的要求。采用敞肩。這是李春對(duì)拱肩進(jìn)行的重大改進(jìn)，把以往橋梁建筑中采用的實(shí)肩拱改為敞肩拱，首先可以增加泄洪能力，據(jù)計(jì)算四個(gè)小拱可增加過(guò)水面積16左右；其次敞肩拱比實(shí)肩拱可節(jié)省大量土石材料，據(jù)計(jì)算四個(gè)小拱可以減輕自身重量700噸，從而減少橋身對(duì)橋臺(tái)和橋基的垂直壓力和水平推力，增加橋梁的穩(wěn)固。第三增加了造型的優(yōu)美，四個(gè)小拱均衡對(duì)稱(chēng)，大拱與小拱構(gòu)成一幅完整的圖畫(huà)，顯得更加輕巧秀麗，體現(xiàn)建筑和藝術(shù)的完整統(tǒng)一。第四符合結(jié)構(gòu)力學(xué)理論，敞肩拱式結(jié)構(gòu)在承載時(shí)使橋梁處于有利的狀況，可減少主拱圈的變形，提高了橋梁的承載力和穩(wěn)定性。 單孔。李春在設(shè)計(jì)大橋的時(shí)候，采取了單孔長(zhǎng)跨的形式，河心不立橋墩，使石拱跨

12、徑長(zhǎng)達(dá)37米之多。這是我國(guó)橋梁史上的空前創(chuàng)舉。 趙州橋的砌置方法新穎、施工修理方便。李春在石拱砌置方法上，均采用了縱向（順橋方向）砌置方法，就是整個(gè)大橋是由28道各自獨(dú)立的拱券沿寬度方向并列組合而成，每券各自獨(dú)立、單獨(dú)操作，每券砌完全合攏后就成一道獨(dú)立拼券，砌完一道拱券，移動(dòng)承擔(dān)重量的“鷹架”，再砌另一道相鄰拱。這種砌法既可以節(jié)省制作“鷹架”所用的木材，又利于橋的維修，一道拱券的石塊損壞了，只要嵌入新石，進(jìn)行局部修整就行了，而不必對(duì)整個(gè)橋進(jìn)行調(diào)整。 李春，隋代造橋匠師。現(xiàn)今河北邢臺(tái)臨城人士。隋開(kāi)皇十五年至大業(yè)初（595605）建造趙州橋（安濟(jì)橋）。唐中書(shū)令張嘉貞著安濟(jì)橋銘中記有：“趙州蛟河石橋

13、，隋匠李春之跡也，制造奇特，人不知其所以為。” 趙州橋的敞肩圓弧拱形式是我國(guó)勞動(dòng)人民的一大創(chuàng)造，西方在14世紀(jì)才出現(xiàn)敞肩圓弧石拱橋，已經(jīng)比我國(guó)晚了600多年。英國(guó)著名中國(guó)科學(xué)技術(shù)史專(zhuān)家李約瑟博士在其巨著中國(guó)科學(xué)技術(shù)史中曾經(jīng)列舉了26項(xiàng)從1世紀(jì)到18世紀(jì)先后由我國(guó)傳到歐洲和其他地區(qū)的科學(xué)技術(shù)成果，其中的第18項(xiàng)就是弧形拱橋。 這座大橋自建成至今已有1300多年，這期間經(jīng)歷了8次以上地震的影響，8次以上戰(zhàn)爭(zhēng)的考驗(yàn)；承受了無(wú)數(shù)次人畜車(chē)輛的重壓，飽經(jīng)無(wú)數(shù)次風(fēng)刀霜?jiǎng)?、冰雪雨水的沖蝕，卻雄姿不減當(dāng)年，仍巍然屹立在河北趙縣洨河上。 1、并列 2、并列卯 3、橫放并列 4、縱聯(lián) 5、分節(jié)并列 6、聯(lián)鎖分節(jié)并列

14、 7、鋃面縱聯(lián) 8、框式縱聯(lián) 9、亂石 10、鋃面亂石中國(guó)石拱拱券砌筑方法 鑄鐵橋： cast-iron第一座鐵橋出現(xiàn)在英國(guó)，跨過(guò)100ft(30.5m)寬的River Severn, Coalbrookdale iron bridge, designed by Thomas Pritchard,有一系列半圓形的cast-iron ribs拱肋并列組成，用400t鑄鐵（19.25MPa）。 鋼筋混凝土可塑性很強(qiáng)，可以做成任意的形狀，還可以做成精巧的裝飾。比石拱橋施工方便，快速，表面平整光滑。初期的鋼筋混凝土拱橋基本沿用石拱橋的樣式，采用小拱疊大拱的形式。1900年，加拿大 獵人街橋 1906年

15、德國(guó)的摩塞爾河橋，L46m，采用石拱橋的風(fēng)格，但是橋面有精美的裝飾，已經(jīng)具有現(xiàn)代橋梁的風(fēng)格。 瑞士，葛蘭德費(fèi)棧橋，1925。細(xì)七孔橢圓形鋼筋混凝土拱支承著輕巧的雙層梁柱式橋面。拱腳很自然地融合到墩身中去，沒(méi)有什么裝飾，但是卻富于旋律。 1924 的瑞士弗立堡采林根橋，滿腹拱橋，穿過(guò)墩身尚有下層的人行道拱。與高拱石橋相比，這座鋼筋混凝土橋，有平整光滑的表面，并具有石橋所極費(fèi)力才能達(dá)到的表現(xiàn)力，且有石橋所難以達(dá)到的施工速度。所以除了在交通不便的產(chǎn)石山區(qū)，鋼筋混凝土拱橋更富有生命力。 19001950年，法國(guó)的亨奈別柯(Francois Hennebique)和他的學(xué)生羅伯特.梅拉爾(Robert

16、Maillart) 創(chuàng)造了新的拱橋形式。亨奈別柯 （18421921）脫離了拱橋的特點(diǎn)，采用板、主梁、次梁系統(tǒng)作為整體有機(jī)的結(jié)合，先用于房屋的樓蓋，再應(yīng)用于橋梁。 羅伯特.梅拉爾發(fā)明了鉛板作鉸點(diǎn)的三鉸拱，以橋面板、垂直拱肋、和拱底板形成箱形拱，使得橋面與拱本身形成一個(gè)有機(jī)的整體，同時(shí)在拱腳挖去三角形缺口，稱(chēng)“梅式三鉸拱”。之后他有對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改良，設(shè)計(jì)了一系列的橋梁。 瑞士Schwandbach Bridge 1933年建成，這是Maillart的代表作，也是世界著名的橋梁。L=37.4m,B=3.6m f=6m ,拱板厚200mm，橋面板厚160mm，橋位于曲線上，拱為拋物線拱。瑞士薩爾基那

17、山谷橋（Salginatobel Brcke）。羅伯特.梅拉爾特（Robert Maillart）于1930年設(shè)計(jì)建造，跨越阿爾卑斯山薩爾基那峽谷，是一種很經(jīng)濟(jì)的混凝土鐮刀形上承式三鉸拱橋，跨徑90米，已成為世界名橋。法國(guó)工程師弗蘭西捏（Eugene Freyssinet 1879-1962）他的最大貢獻(xiàn)是創(chuàng)造了預(yù)應(yīng)力混凝土，一些種類(lèi)的錨具就是以他的名字命名的。1930年，他建造了埃洛爾恩河上的博浪加斯脫公鐵兩用橋，主跨為三孔180m，橋?qū)?.6m，矢高27.5m。保持了十年的世界記錄。這是第一座箱形、變截面、拋物線拱肋的橋。該橋采用了很多創(chuàng)新的科學(xué)技術(shù)，比如：采用高標(biāo)號(hào)水泥，并進(jìn)行兩年多的收

18、縮徐變研究；采用千斤頂調(diào)整拱的內(nèi)力，消除拱肋由于收縮徐變和自重作用下彈性壓縮的影響。Plougastel bridge 博浪加斯脫橋1922-1930Caracas-La Guaira 跨度200多米的拱橋19521953 澳大利亞悉尼港 Gladesville bridge 1964, span=305m,弗氏為顧問(wèn)。該橋的特點(diǎn)所有構(gòu)件均為預(yù)制拼裝的 1942年，在西班牙跨越Esla河的Martn Gil Viaduct，為鋼筋混凝土鐵路拱橋，跨度5 x 22.00 m - 209.84 m - 3 x 22.00 m ，矢高64.75m 。當(dāng)時(shí)最大跨度的鐵路拱橋。 第一座鋼拱橋是法國(guó)南部的

19、Viaur Viaduct，中跨220m的鐵路拱橋，1895-1902年建成； 1897年，跨度為256m的Clifton bridge at Niagara，隨后是跨度290m的箱形拱肋橋Rainbow bridge,1941年建成。Rainbow bridge,1941 值得紀(jì)念的是在非洲的Zambezi River Bridge, near Victoria Falls ,這是第一個(gè)采用懸臂拼裝法施工的鋼拱橋?？缍?52m，跨過(guò)122m深的峽谷。 最著名為Sydney Harbour bridge,跨度509m，1932年建成。所有的施工形式都集中一起：纜索、懸臂和拱結(jié)構(gòu)。有4條鐵路、1

20、7m寬的公路、兩側(cè)懸出2個(gè)人行道，高出水面52m；耗費(fèi)40000t鋼材，部分構(gòu)件在英國(guó)加工，鋼板尺寸和桿件截面都是破記錄的；悉尼鋼桁架組合式拱橋Leagth of arch span 503 meters以下是一組悉尼鋼桁架拱橋當(dāng)年建橋的歷史資料照片我國(guó)公路橋中70%為拱橋。我國(guó)多山，石料資源豐富，拱橋取材以石料為主。（1）圬工拱橋（石拱橋以及拱圈不配鋼筋的混凝土拱橋，跨越能力較?。┲鞴叭榈冉孛鎽益溇€。拱矢度為1/5，拱圈厚1.7m，拱上建筑對(duì)稱(chēng)布置5個(gè)空腹拱，兩邊設(shè)岸孔37m，拱圈厚1.1m。下部結(jié)構(gòu)為重力式石砌墩臺(tái)。該橋施工在主孔范圍內(nèi)設(shè)3個(gè)臨時(shí)墩，上立鋼支架、拱架等，其上砌筑主拱圈。1

21、965廣西南寧都安紅渡橋（L: 100m )世界上跨徑最大的石拱橋。橋?qū)?m，雙肋石拱橋，腹拱為9孔13m，南岸引橋3孔13m，北岸引橋1孔15m。主拱圈由兩條分離式矩形石肋和8條鋼筋混凝土橫系梁組成。拱軸線為懸鏈線（m=1.543） ，拱矢度1/5，拱肋為等高變寬度。1990湖南鳳凰縣的烏巢河橋 （ L=120m）（2）雙曲拱橋（中國(guó)首創(chuàng)的一種拱橋型式）結(jié)構(gòu)纖細(xì)輕盈，適宜于軟土地基上建造。1969江蘇無(wú)錫衛(wèi)東橋 構(gòu)思獨(dú)特，充分發(fā)揮雙曲拱橋構(gòu)造特點(diǎn)，組合拼裝成三叉形的雙曲拱橋。1969江蘇無(wú)錫民主橋上承式無(wú)鉸空腹拱，是當(dāng)時(shí)我國(guó)跨徑最大的雙曲拱橋。拱矢度1/10，拱軸線設(shè)計(jì)為懸鏈線。為提高橫斷面

22、剛度、增強(qiáng)雙曲拱在組合過(guò)程中裸肋的穩(wěn)定性，斷面設(shè)計(jì)成高低拱肋，全橋29道橫隔板組成整體性好的拱肋格排，合攏后上面砌筑雙層拱波。1968河南嵩縣前河橋 （L=150m）（3）肋拱橋 1988廣東廣州流溪橋 （L=90m）鋼筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度1/4.5，全橋采用噴塑裝修工藝，建筑宏偉壯麗，已成為公園的重要景觀。中承裝配式鐵路鋼筋混凝土拱，矢高40m，兩片拱肋中心距7.5m。拱軸線采用二次拋物線，拱肋為箱形截面，吊桿為預(yù)應(yīng)力桿件。施工時(shí)先架設(shè)鋼拱架，然后在拱架上由下而上分層施工，安裝拱肋底板-腹板-頂板，使先安裝的拱肋底板與鋼拱架共同受力。在拱頂進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，改善了拱肋的受力狀態(tài)。為保證結(jié)

23、構(gòu)的整體性，拱肋與橋面系相交處的一段拱肋在工地現(xiàn)澆。1966北京永定河七號(hào)橋 （L=150m）1983 臺(tái)灣臺(tái)北關(guān)渡橋 （L=165m）中承式5孔連續(xù)系桿拱橋，中間孔跨度為165m，兩側(cè)孔跨度為143m及44m，拱圈為拋物線。 1990江蘇丹陽(yáng)云陽(yáng)橋（L=70m） 跨越京杭大運(yùn)河，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力系桿拱，3根拱肋，矢度1/5，拱軸系數(shù)m=1.0，單箱高1.5m，行車(chē)道剛性縱梁和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力柔性系桿分開(kāi)。預(yù)制安裝法施工.1992 廣東開(kāi)平三埠橋 （L=60m）單拱肋預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱，單拱肋置于車(chē)行道中央分隔帶上。 1994臺(tái)灣臺(tái)北碧潭橋（L=160m） 橋面由預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土單箱組成，并配以Y型懸

24、臂拱圈，形成主跨為160m及2x100m無(wú)推力拱橋。引橋跨度分別為85m及57m，全橋以簡(jiǎn)潔明快的弧形曲線構(gòu)成，與遠(yuǎn)山近水相協(xié)調(diào)。 1990四川宜賓小南門(mén)橋 (=240m)主橋系中承式鋼筋混凝土肋拱橋，矢度1/5，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋。該橋采用勁性鋼骨架施工法，纜索吊裝。（4）箱拱橋 1979四川省宜賓市金沙江大橋 （L=150m）中國(guó)采用纜索吊裝施工、跨徑最大的鋼筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高2.0m，箱寬7.60m，矢跨比1/7，全拱圈橫向分5個(gè)箱室；縱向分5段預(yù)制，纜索吊裝就位后再組合成整體箱。1989四 川涪陵烏江大橋 （L=200m）橋高84m，矢跨比1/4，主拱圈采用3室

25、箱。 涪陵烏江大橋采用轉(zhuǎn)體法施工，先在兩岸上、下游組成3m寬的邊箱，待轉(zhuǎn)體合攏后吊裝中箱頂、底板，最后組成3室箱。1997四川萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋 L=420m)勁性骨架鋼筋混凝土箱形拱橋（5）剛架拱橋1989江蘇無(wú)錫100米下甸橋 變截面，四分點(diǎn)附近截面高度最大，分別向拱腳、跨中減小。取消斜撐，拱上建筑采用23m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁以過(guò)渡。1993江西德興130米太白橋 采用轉(zhuǎn)體施工。（6）桁架拱橋1976浙江寧海75米越溪橋 主孔為凈跨75m的預(yù)應(yīng)力混凝土桁架拱，拱矢度1/9；邊孔為凈孔40m的雙曲拱，1971浙江余杭50米里仁橋 鋼筋混凝土斜拉桿式桁架拱橋。拱圈矢跨比為1/8。全橋布置4片拱片，在

26、上弦桿覆蓋微彎板混凝土橋面。預(yù)制拱片臥置疊澆，分段用浮吊起吊、翻身和吊裝，在三分點(diǎn)處設(shè)臨時(shí)支托，澆筑濕接頭混凝土。（7）桁式組合拱橋中國(guó)首創(chuàng)的一種橋型，它除保持桁式拱結(jié)構(gòu)用料省、豎向剛度大等特點(diǎn)外，更具有桁梁的特性和可以采用懸臂法施工、施工階段和運(yùn)營(yíng)階段的受力趨于一致等優(yōu)點(diǎn)。1990四川自貢160米牛佛沱橋 桁式組合拱為三室箱形截面，桁架片按節(jié)段分件預(yù)制，采用人字扒桿懸拼安裝。（8）鋼管混凝土拱橋1990四川旺蒼115米東河橋 下承式鋼管混凝土預(yù)應(yīng)力系桿拱橋，矢度1/6。兩片拱肋間用直徑800mm橫撐連接以保持其穩(wěn)定性。活載作用下拱腳的水平推力由系桿及橋墩共同承擔(dān)。鋼管拱肋實(shí)際上是一種復(fù)合材料

27、，在破壞荷載作用下，鋼管不僅起縱筋的作用，而且對(duì)混凝土起螺旋箍筋的作用，以提高構(gòu)件的承載能力。在施工階段，鋼管起著勁性骨架的作用。 1998浙江義烏80米賓王橋 單肋鋼管混凝土系桿拱橋，中跨矢跨比1/5，矢高15.6m；邊跨矢跨比1/4.5，矢高11.87m 。1932澳大利亞503m悉尼鋼拱橋1977美國(guó)518.2m New River橋（9）鋼拱橋第二節(jié) 拱橋構(gòu)造 上承式拱橋 中、下承式拱橋 鋼管混凝土拱橋 其它類(lèi)型拱橋上承式拱橋 拱圈(肋)的構(gòu)造 拱上結(jié)構(gòu)構(gòu)造 (實(shí)腹式、空腹式) 拱橋其它細(xì)部構(gòu)造 上承式空腹拱橋的構(gòu)造示例 橋面在主拱圈之上的稱(chēng)上承式拱橋，其上部結(jié)構(gòu)由拱圈(肋)和拱上結(jié)構(gòu)

28、(在橋面系與主拱之間傳遞荷載的構(gòu)件或填沖物)構(gòu)成。拱圈(肋)的構(gòu)造 拱圈截面形式： 板拱、肋拱、箱形拱、鋼管拱、雙曲拱 拱圈橫截面沿跨徑的變化規(guī)律 板拱是指主拱（圈）采用整體實(shí)心矩形截面的拱。按照主拱所采用的材料，可分為石板拱、混凝土板拱和鋼筋混凝土板拱等。板拱肋拱：用兩條或多條分離的平行窄拱圈即拱肋作為主拱圈的拱。具有自重輕，恒載內(nèi)力小，可以充分發(fā)揮鋼筋混凝土等材料的性能，在大中型拱橋中得到廣泛應(yīng)用。肋拱縱梁縱梁拱肋立柱拱肋立柱橫系梁橋面系縱梁 1994臺(tái)灣臺(tái)北碧潭橋（L=160m）橋面由預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土單箱組成，并配以Y型懸臂拱圈，形成主跨為160m及2x100m無(wú)推力拱橋。引橋跨度分別為

29、85m及57m，全橋以簡(jiǎn)潔明快的弧形曲線構(gòu)成，與遠(yuǎn)山近水相協(xié)調(diào)。肋拱截面形式：矩形、工字形、管形、箱形 箱形拱的拱圈，可以由一個(gè)閉合箱(單室箱)或由幾個(gè)閉合箱(多室箱)組成。每個(gè)閉合箱又由頂板、底板、肋板(側(cè)板)組成。為提高拱箱抗扭能力，加強(qiáng)箱壁的局部穩(wěn)定性，拱箱內(nèi)每隔一定距離設(shè)一道橫隔板。主拱圈由多室箱構(gòu)成，箱形拱通常采用預(yù)制拼裝施工。箱形拱 1979四川省宜賓市金沙江大橋 （L=150m）。中國(guó)采用纜索吊裝施工、跨徑最大的鋼筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高2.0m，箱寬7.60m，矢跨比1/7，全拱圈橫向分5個(gè)箱室；縱向分5段預(yù)制，纜索吊裝就位后再組合成整體箱。 1989四川涪陵烏江大橋 （L=

30、200m）。橋高84m，矢跨比1/4，主拱圈采用3室箱。 涪陵烏江大橋采用轉(zhuǎn)體法施工，先在兩岸上、下游組成3m寬的邊箱，待轉(zhuǎn)體合攏后吊裝中箱頂、底板，最后組成3室箱。 1997四川萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋 L=420m)。勁性骨架鋼筋混凝土箱形拱橋。套箍指標(biāo)雙曲拱橋 主拱圈由縱向拱肋、橫向拱波、拱板和橫向聯(lián)系組成，外形上在縱橫兩個(gè)方向均成弧形曲線。主要特點(diǎn)是：將主拱圈以“化整為零”的方法按先后順序進(jìn)行施工，再以“集零為整”的方式組成成承重的整體結(jié)構(gòu)。因主拱圈分期形成，呈現(xiàn)組合結(jié)構(gòu)的受力特征，整體性較弱，在地震荷載作用下容易破壞。 我國(guó)的雙曲拱橋：1964年江蘇省無(wú)錫縣交通局創(chuàng)建了具有我國(guó)橋梁特色的雙曲拱橋

31、。 第一座雙曲拱橋?yàn)樵囼?yàn)橋梁，建于1964年，跨度9m 江蘇無(wú)錫，新虹橋，單波雙曲拱橋，跨度80m湖南長(zhǎng)沙湘江雙曲拱橋。主拱圈橫截面是由一個(gè)或數(shù)個(gè)小拱組成的。主拱圈在縱向及橫向均呈曲線形。截面變化規(guī)律等截面（常用） 變截面（構(gòu)造復(fù)雜）拱圈截面沿跨徑的變化規(guī)律實(shí)腹式拱上結(jié)構(gòu)側(cè)墻拱腹填料護(hù)拱變形縫防水層泄水管橋面?zhèn)葔κ菄o(hù)拱腹填料之擋墻，應(yīng)按擋土墻驗(yàn)算其截面強(qiáng)度。其頂部應(yīng)蓋以帽石，帽石突出側(cè)墻表面至少0.1m以形成飛檐，避免雨水沿側(cè)墻流下，并增加橋的美觀。拱腹填料可用填充和砌筑兩種方式。在圓弧形拱和多孔實(shí)腹拱橋中，為便于敷設(shè)防水層，通常在拱腳段設(shè)置護(hù)拱。為保證拱上結(jié)構(gòu)不因拱圈在溫差變化或偏載作用產(chǎn)

32、生變形而破壞，在拱上結(jié)構(gòu)和墩臺(tái)間需設(shè)置約20mm的變形縫(伸縮縫)。變形縫可做成一條整齊空縫，在縫中填以瀝青膠砂或者在表面做成一條無(wú)砂漿的干砌縫。實(shí)腹式拱上建筑構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，但填料數(shù)量較多，恒載較重，小跨徑拱橋中多采用實(shí)腹式。 大、中跨徑拱橋多采用空腹式。空腹式拱上建筑由多孔腹孔結(jié)構(gòu)（橫墻或剛架）和橋面系組成，以利于減小恒載，并使橋梁顯得輕巧美觀。根據(jù)腹孔橋面系的結(jié)構(gòu)形式，空腹式拱上建筑又分為拱式和梁式兩種。四川萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋 河北趙州安濟(jì)橋空腹式拱上結(jié)構(gòu)橫梁和剛架橫墻剛架拱式拱上建筑拱式腹孔簡(jiǎn)支腹孔梁式腹孔：簡(jiǎn)支腹孔、連續(xù)腹孔、框架腹孔梁式拱上建筑連續(xù)腹孔框架腹孔拱橋細(xì)部構(gòu)造拱橋其它細(xì)部

33、構(gòu)造 伸縮縫與變形縫 拱鉸 排水與防水層伸縮縫與變形縫在荷載作用、材料收縮及溫度變化的影響下，拱圈將下降或上升，拱上結(jié)構(gòu)也將隨之變形。如果拱上結(jié)構(gòu)與橋墩臺(tái)聯(lián)成一體，則拱上結(jié)構(gòu)受橋墩、臺(tái)的約束不能自由變形，從而在它的頂部產(chǎn)生拉應(yīng)力而開(kāi)裂。 為了避免這種不良的影響，應(yīng)該用斷縫將拱上結(jié)構(gòu)和橋墩(臺(tái))分開(kāi)，這種斷縫叫伸縮縫(留縫23cm)，在腹拱上方設(shè)變形縫(只斷開(kāi)，沒(méi)有縫寬) 。在拱橋的計(jì)算中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算工作，一般是將主拱和拱上建筑分開(kāi)來(lái)考慮，即把主拱當(dāng)作主要承重結(jié)構(gòu)，而將拱上結(jié)構(gòu)當(dāng)作傳遞荷載的結(jié)構(gòu)。 溫度下降時(shí)的變形半跨加載時(shí)的變形 在拱橋的計(jì)算中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算工作，一般是將主拱和拱上建筑分開(kāi)來(lái)

34、考慮，即把主拱當(dāng)作主要承重結(jié)構(gòu)，而將拱上結(jié)構(gòu)當(dāng)作傳遞荷載的結(jié)構(gòu)。 為了避免這種不良的影響，應(yīng)該用斷縫將拱上結(jié)構(gòu)和橋墩(臺(tái))分開(kāi)，這種斷縫叫伸縮縫(留縫23cm)，在腹拱上方設(shè)變形縫(只斷開(kāi)，沒(méi)有縫寬) 實(shí)腹式拱橋伸縮縫的布置 在跨度較小的實(shí)腹式拱橋，可僅在兩拱腳的上方設(shè)置，并需在橫橋方向貫通全橋及側(cè)墻的高度?？崭故焦皹蛏炜s縫及變形縫的布置 跨度較大的空腹式拱橋：一般將緊靠墩(臺(tái))的第一個(gè)腹拱圈做成三鉸拱，并在靠墩(臺(tái))的拱鉸上方的側(cè)墻上，也相應(yīng)設(shè)置伸縮縫，在其余兩鉸上方的側(cè)墻，可設(shè)變形縫(只斷開(kāi)，沒(méi)有縫寬)；特大跨徑的拱橋：還需將靠近拱頂?shù)母构叭σ沧龀蓛摄q拱或三鉸拱。拱鉸上方的側(cè)墻仍需設(shè)置變形

35、縫，以便拱上結(jié)構(gòu)更好適應(yīng)主拱的變形。若邊孔在與墩(臺(tái))銜接處使用端立柱時(shí)，可用細(xì)縫與之分開(kāi)；若邊孔的橋面梁直接支承在墩(臺(tái))上，必須使用構(gòu)造完善的支座，否則，伸縮縫處的伸縮仍將受阻。采用梁式腹孔時(shí)伸縮縫及變形縫的布置 按其作用可分為永久性鉸和臨時(shí)性鉸兩類(lèi)。拱鉸當(dāng)拱橋主拱圈按兩鉸拱或三鉸拱設(shè)計(jì)以及空腹式腹拱按構(gòu)造要求需要采用兩鉸或三鉸拱時(shí)，需要設(shè)置永久性的拱鉸。 當(dāng)在施工過(guò)程中為消除或減少主拱圈的部分附加內(nèi)力，以及對(duì)主拱圈內(nèi)力作適當(dāng)調(diào)整時(shí)，需設(shè)置臨時(shí)性的拱鉸。拱鉸型式的選擇，按照鉸所處的位置、作用、受力大小、使用材料等條件綜合考慮，常用的有(1)弧形鉸 (2)鉛墊鉸 (3)平鉸 (4)不完全鉸

36、(5)鋼鉸(鋼量較大，目前已很少應(yīng)用)。 弧形鉸可以用石料、混凝土和鋼筋混凝土做成。它是由兩個(gè)不同半徑的弧形表面塊件合成。一個(gè)為凹面(R2)，一個(gè)為凸面(R1)。凹凸面半徑之比在1.21.5之間，鉸的寬度等于拱圈(肋)的寬度，長(zhǎng)度為拱厚的1.151.20倍?；⌒毋q的作用并不完善，當(dāng)圓筒形表面互相位移時(shí)壓力線的作用點(diǎn)可能偏離較大，此時(shí)在靠近鉸的拱段中將產(chǎn)生附加彎矩。且加工困難，所以目前一般只應(yīng)用在臨時(shí)施工當(dāng)中，比如采用轉(zhuǎn)體施工時(shí)，為使橋體順利轉(zhuǎn)動(dòng)，在拱腳需設(shè)置球面弧形鉸?；⌒毋q 用厚度1520mm的鉛墊板，外包以鋅、銅（1020mm）薄片做成 。鉛墊鉸是利用鉛的塑性變形，鉛墊板可以容許支承截面自

37、由轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)鉸的功能。同時(shí)，為了使壓力正對(duì)中心，并且能承受剪力，設(shè)置穿過(guò)墊板中心而又不防礙鉸轉(zhuǎn)動(dòng)的錨桿。 鉛墊鉸 由于弧形鉸的構(gòu)造復(fù)雜，鉸面加工困難且不易保證質(zhì)量。因此，在跨徑較小的空腹式拱橋的腹拱圈，常采用構(gòu)造簡(jiǎn)單的平鉸。平鉸是平面相接，直接抵承；其接縫間可用低標(biāo)號(hào)的砂漿砌筑，也可用油毛氈墊襯或直接干砌。 平鉸 這種鉸既能使拱圈施工時(shí)不斷開(kāi)，又能在使用時(shí)起到拱鉸作用，構(gòu)造簡(jiǎn)單，因此使用較多。因?yàn)楸阌谡w安裝，所以對(duì)于跨徑不大(如腹拱圈)或輕型的結(jié)構(gòu)物(人行橋)中經(jīng)常被采用。不完全鉸 空腹式拱橋，防水層應(yīng)沿腹拱上方與主拱圈跨中實(shí)腹段的拱背設(shè)置，泄水管也宜布置在l4跨徑處。 實(shí)腹式拱橋防水層應(yīng)沿

38、拱背護(hù)拱、側(cè)墻鋪設(shè)。如果是單孔，可不設(shè)泄水管，積水沿防水層流至兩個(gè)橋臺(tái)后面的盲溝，然后沿盲溝排出路堤。如果是多孔拱橋，可在1/4跨徑處設(shè)泄水管。 排水與防水層拱肋的截面形式；拱上剛架共幾排？各排剛架在頂部和底部采用了什么支承形式？ 靠近拱腳和靠近拱頂?shù)臉蛎嫦悼v梁分別是什么樣的結(jié)構(gòu)形式？一孔跨度上共設(shè)了幾條橫斷縫？分別在什么位置？立柱與拱肋或頂部縱梁間的鉸接和剛接分別是怎樣實(shí)現(xiàn)的？上承式空腹拱橋構(gòu)造示例中、下承式拱橋 橋面位于拱肋下方的拱腳水平面處的拱橋稱(chēng)下承式拱橋。其橋跨結(jié)構(gòu)由拱肋、吊桿、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面系四部分組成。適用于：建筑高度受限多孔拱橋的大跨拱肋截面形式：材料： 鋼筋混凝土 鋼管混凝

39、土結(jié)構(gòu)形式： 無(wú)鉸拱拱肋矢跨比：1/41/7橫向布置：平行式、提籃式、開(kāi)敞式、獨(dú)肋式 1990四川宜賓小南門(mén)橋，跨度240m。主橋系中承式鋼筋混凝土肋拱橋，矢度1/5，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋。該橋采用勁性鋼骨架施工法，纜索吊裝。平行式：增強(qiáng)了橫向穩(wěn)定：拱腳肋間距加大，使平均寬跨比加大；拱頂肋間距減小，使橫向聯(lián)系長(zhǎng)度縮短而剛度加大。橋面系荷載傳遞給拱肋時(shí)不是垂直的，而是帶有傾角，具有水平分力。對(duì)于中下承式拱橋，吊桿產(chǎn)生的水平分力約束了拱肋的側(cè)傾。提籃式： 著名的費(fèi)馬恩海峽橋。設(shè)計(jì)師弗里茨.萊昂哈特，1963年建成。橋長(zhǎng)963.4米，主跨248.4米，公路和鐵路位于同一平面。 提籃式造

40、型本身顯示了一種抗風(fēng)與壓曲的穩(wěn)定形態(tài)，二根拱肋彼此向內(nèi)靠攏，橫向聯(lián)結(jié)十分簡(jiǎn)潔，是技術(shù)與美觀結(jié)合的典范。日本長(zhǎng)柄橋 菜園壩長(zhǎng)江大橋，公路和軌道交通兩用鋼箱提籃拱特大橋，是連通重慶主城的南北大通道。主橋長(zhǎng)約800米、主跨達(dá)420米。 菜園壩長(zhǎng)江大橋拱肋側(cè)傾角對(duì)穩(wěn)定性的影響：當(dāng)側(cè)傾角在06度間變化時(shí)，失穩(wěn)模態(tài)為面外正對(duì)稱(chēng)失穩(wěn)，側(cè)傾角在912度變化時(shí)，失穩(wěn)模態(tài)為面外反對(duì)稱(chēng)失穩(wěn)，說(shuō)明拱肋內(nèi)傾可以明顯改變拱橋的失穩(wěn)模態(tài)，主拱的總體變形朝著反對(duì)稱(chēng)失穩(wěn)模態(tài)方向發(fā)展。 整體穩(wěn)定性系數(shù)比平行肋拱有較大提高，而且隨著拱肋側(cè)傾角的增大而增大。拱肋側(cè)傾角在03時(shí)，側(cè)向穩(wěn)定性系數(shù)增大了15.3%；36時(shí)，增大了21%；6

41、9時(shí)，增大了20.4%；912時(shí)，增大了10.3%?？梢?jiàn)，當(dāng)拱肋側(cè)傾角在912變化時(shí)，穩(wěn)定性系數(shù)提高明顯降低，所以拱肋的側(cè)傾角以10附近為佳。該橋的側(cè)傾角選擇10.62是比較適合的。 為了滿足橋面凈空高度的要求，也可不設(shè)橫撐而形成所謂“敞口橋” 。但是，為了滿足肋拱的橫向剛度，必須采用剛性吊桿，以使其與橫梁共同形成一個(gè)剛性的半框架，給拱肋提供足夠剛勁的側(cè)向彈性支承，以承受拱肋上的橫向水平力?；蛘呒哟蠊袄叩臄嗝娉叽纾蛊浔旧砭哂凶銐虻臋M向剛度和穩(wěn)定。 敞口式： 德國(guó)斯凡貝爾威橋，具有寬闊的矩形箱拱截面，無(wú)橫向風(fēng)撐形態(tài)簡(jiǎn)潔，橋面空間通暢。 我國(guó)位于廣東省惠州市的水門(mén)大橋建于1991年，全長(zhǎng)315m

42、，其中三跨(40+60+40m)為無(wú)風(fēng)撐的預(yù)應(yīng)力系桿拱。拱、梁為白色，系桿為藍(lán)色，醒目、典雅，與背景中的惠州城市風(fēng)貌相協(xié)調(diào)。獨(dú)肋式： 日本大阪附近的泉-大津橋(1976年)，跨徑175m，中央采用憑借寬的鋼板吊桿固定在橋面上的單拱，來(lái)增大橫向剛度。 1992 廣東開(kāi)平三埠橋 （L=60m）單拱肋預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱，單拱肋置于車(chē)行道中央分隔帶上。 建于1992年的西班牙巴爾蓋特橋，是將單弦拱肋在端部附近分離成為三角形門(mén)，造型獨(dú)特新穎且非常優(yōu)美輕盈。吊桿受力形式：軸向受拉。間距：一般等間距，410m。構(gòu)造：剛性吊桿：鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土。柔性吊桿：圓鋼或鋼絲束。剛性吊桿主要受拉，上下節(jié)點(diǎn)處局部

43、受彎。柔性吊桿高強(qiáng)鋼絲柔性吊桿冷軋鋼筋柔性吊桿橫向連接系作用：保證拱肋的橫向剛度和穩(wěn)定； 將作用在拱肋上的橫向水平力傳遞到墩臺(tái)。形式：橫撐、對(duì)角撐、空格式構(gòu)造：橋門(mén)架楣桿橋面系構(gòu)造：由橋面板和縱橫梁組成。橫梁上鋪縱梁、縱梁上現(xiàn)澆橋面板；縱梁采用T形或TT形截面，上翼緣作為橋面板；不設(shè)縱梁，橫梁上直接密鋪預(yù)制空心板或?qū)嵭陌?。橋面系與拱肋的連接：通過(guò)固定橫梁(需設(shè)斷縫)。斷縫的處理：雙橫梁和雙吊桿；掛梁。鋼管混凝土拱橋 鋼管混凝土拱橋的組成和結(jié)構(gòu) 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 構(gòu)件構(gòu)造 連接構(gòu)造其它類(lèi)型拱橋構(gòu)造組合體系拱橋桁架拱橋剛架拱橋組合體系拱橋系桿的構(gòu)造系桿的構(gòu)造在行車(chē)道中設(shè)置橫向斷縫，使行車(chē)道不參

44、與系桿的受力，行車(chē)道簡(jiǎn)支在橫梁上；系桿采用型鋼或扁鋼制作，與行車(chē)道完全不接觸，行車(chē)道內(nèi)設(shè)置橫向斷縫； 采用獨(dú)立的鋼筋混凝土系桿，自由地?cái)R置在橫梁上，一般盡量把系桿做得矮寬以增加柔性，故常用于柔性系桿剛性拱中；采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土系桿，為了方便連接，系桿截面形式與拱肋截面形式一致，行車(chē)道可設(shè)橫向斷縫，亦可不設(shè)，考慮行車(chē)條件，不設(shè)為宜。這種系桿較為合理，由于預(yù)加壓力可克服混凝土承受的拉力，避免了混凝土的裂縫，維修費(fèi)用比鋼系桿低。 桁架拱橋 桁架拱橋又稱(chēng)拱形桁架橋，是一種具有水平推力的桁架結(jié)構(gòu)，其下弦桿為拱形，上弦桿一般與橋道結(jié)構(gòu)組合成一整體而共同工作。桁架拱兼?zhèn)淞髓旒芎凸笆浇Y(jié)構(gòu)的有利因素，能充分發(fā)

45、揮材料的受力性能。利用拱上結(jié)構(gòu)與拱圈形成桁架，使之整體受力。因此桁架拱具有結(jié)構(gòu)受力合理，整體性強(qiáng)，節(jié)省材料，自重較輕等特點(diǎn)。 自人類(lèi)進(jìn)入鋼鐵時(shí)代起，主拱圈采用鑄鐵鍛鐵進(jìn)而為鋼桁架的桁架拱橋得到迅速發(fā)展。美國(guó)貝永橋，1931年，主跨504m悉尼港大橋，1932年，503m 建于1977年美國(guó)西弗吉尼亞的新河谷橋（跨徑518.2m），從遠(yuǎn)處看橋梁巨大的跨度與纖細(xì)的結(jié)構(gòu)形式形成強(qiáng)烈對(duì)比，驚心動(dòng)魄，嘆為觀止。 攀枝花密地大橋，主跨180米，是全國(guó)最大跨徑的鋼桁拱橋。欄桿里面的大管子，是輸送尾礦的管道。 鋼筋混凝土桁架拱橋發(fā)展于60年代，其下弦桿為拱形，上弦桿一般與橋面組合為一整體，在跨中部分一般為實(shí)腹

46、段，而空腹段利用拱上結(jié)構(gòu)與拱圈形成桁架使之整體受力，這樣不僅結(jié)構(gòu)合理，節(jié)省材料自重較輕，形態(tài)輕盈、空透。 河南省嵩縣大橋，全長(zhǎng)494m，是9孔跨徑50m的斜拉式預(yù)應(yīng)力混凝土桁架拱橋，矢跨比1/7。 1995年建成的貴州江界河大橋，主跨達(dá)330m是我國(guó)最大跨的鋼筋混凝土桁架拱橋。貴州跨清水江的劍河橋 剛架拱橋是在桁架拱、斜腿剛架等基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的另一種新橋型，屬于有推力的高次超靜定結(jié)構(gòu)，由于構(gòu)件比桁架橋少，自重輕、剛度大，更經(jīng)濟(jì)合理。剛架拱橋江西無(wú)錫跨徑為100m的金匱橋 剛架拱橋上部結(jié)構(gòu)由剛架拱片、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面等部分組成。特點(diǎn)： 在順橋方向，將常規(guī)的主拱圈與拱上建筑部分組成為整體受力的結(jié)構(gòu)

47、，拱上建筑不是單純的傳遞荷載，而是參與承受荷載； 在橫橋向，通過(guò)加腋板或微彎板將拱肋與現(xiàn)澆橋面組成整體的受力結(jié)構(gòu)。雖為拱式體系，但恒載推力較常規(guī)拱橋要小。為控制橋梁建筑高度，可將矢跨比選擇得小一些，一般在1/71/10之間取值。 第三節(jié) 拱橋設(shè)計(jì) 拱橋主要尺寸的擬訂 拱軸線形及其選擇跨度與矢跨比主拱圈(肋)截面尺寸的擬訂拱上結(jié)構(gòu)的主要尺寸計(jì)算跨度 l跨度與矢跨比計(jì)算矢高 f 矢高與跨度之比稱(chēng)矢跨比，通常為1/3-1/5。 時(shí)，稱(chēng)為坦拱， 時(shí)稱(chēng)為陡拱。如果線路標(biāo)高由橋梁決定，則應(yīng)從減少橋頭引道工程出發(fā)決定拱頂?shù)臉?biāo)高。當(dāng)線路標(biāo)高已定時(shí)，降低拱腳位置可加大拱的跨度，從而減少橋墩的數(shù)目。相同的跨度和荷

48、載下，矢跨比愈小，拱推力愈大，由于拱軸的彈性壓縮、混凝土收縮和溫度變化影響也愈大，使坦拱在恒載和活載作用下有較大的軸向力，可以適當(dāng)減小拱圈截面由于活載產(chǎn)生的內(nèi)力偏心。有航運(yùn)要求的不等跨拱橋，相鄰孔的恒載推力不相等，減小不平衡推力的措施包括：(1)采用不同的矢跨比 在跨徑一定時(shí)，矢跨比與推力大小成反比，因此，在相鄰兩孔中，大跨徑選用矢跨比大的拱，小跨徑選用矢跨比小的拱。(2)調(diào)整拱上建筑的恒載重量 大跨徑用輕質(zhì)的拱上填料或采用空腹式拱上建筑；小跨徑用重質(zhì)的拱上填料或采用實(shí)腹式拱上建筑。(3)采用不同的拱腳標(biāo)高 推力大的拱腳放在較低位置，推力小的放在較高位置。(4)采用不同類(lèi)型的拱跨結(jié)構(gòu) 大跨采用

49、中承式肋拱，小跨采用上承式板拱，再加上矢跨比等其他設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整，相鄰跨的拱腳水平推力可做較大調(diào)整。 拱圈截面變化規(guī)律 主拱圈厚度的確定 主拱圈寬度的確定主拱圈（肋）截面尺寸的擬定 拱橋的主拱圈，有等截面和變截面兩種形式，從受力情況看，做成變截面形式有利。因?yàn)楣耙话銥槠珘簶?gòu)件，截面中最大應(yīng)力表達(dá)式為：式中第一項(xiàng)為軸力N產(chǎn)生的正應(yīng)力，任何拱橋，軸力總是由拱頂至拱腳逐漸增大的；第二項(xiàng)是彎矩產(chǎn)生的正應(yīng)力，其變化規(guī)律不僅與拱的體系有關(guān)，而且在很大程度上取決于截面慣性矩的變化。 拱圈截面變化規(guī)律鐵路橋 主拱圈厚度和寬度的初擬多以經(jīng)驗(yàn)確定，不同的材料和截面形式有不同經(jīng)驗(yàn)公式。 主拱圈厚度的確定鋼筋混凝土拱

50、圈拱頂鋼筋混凝土拱肋 拱腳拱頂拱腳公路橋一般說(shuō)來(lái)，拱的跨度愈大，dd/l 愈趨下限。跨徑在120m以下時(shí)，一般都采用等高度拱。拱圈寬度與橋面凈空有關(guān)。對(duì)于鐵路橋，尤其是單線鐵路橋，橋面凈空較小，為保證拱的橫向剛度和穩(wěn)定性，拱圈的寬度B不得小于計(jì)算跨度的1/20，且不得小于3m；肋拱兩外肋中心線之間的最小距離，不宜小于計(jì)算跨度的1/20；其外緣的距離不宜小于3m。否則應(yīng)檢算其在拱平面外的穩(wěn)定性。對(duì)于公路橋主要取決于橋面寬度大小，對(duì)于矢跨比特大的大跨度拱橋，為保證它們有足夠的橫向剛度，可使拱圈或拱肋的中距從跨中向拱腳逐漸加寬成為“大拱腳”。主拱圈寬度的確定橋面系支承在橫向墻或剛架上。拱上結(jié)構(gòu)的主要

51、尺寸空腹式拱上結(jié)構(gòu)之橋面系的主要尺寸可參照梁橋中的規(guī)則擬定。橋面系支承在橫向墻或剛架上。若用板(厚約0.250.3m)跨越它們，橫向墻的間距可做成2.53.0m(公路橋可用到4m)。在大跨度拱橋中，為避免拱上結(jié)構(gòu)節(jié)間太多，橋面系的道碴槽板可支承在縱梁上，此時(shí)縱梁高度可取拱上結(jié)構(gòu)節(jié)間長(zhǎng)度的1/71/10，橫向墻厚度可取0.250.3m。 為了減少拱的變形對(duì)拱上結(jié)構(gòu)的影響，應(yīng)盡可能使橫向墻或剛架支柱在拱平面內(nèi)有較大的柔性，其縱向厚度與其高度之比不宜大于1/20，否則上下應(yīng)設(shè)鉸。 理想拱軸線(荷載壓力線)荷載作用下，每一截面上只有軸壓力而無(wú)彎矩及剪力，應(yīng)力最均勻，材料能充分利用。拱軸線形及其選擇理想

52、的拱軸線是不可能得到的。選擇拱軸線形式的原則只能使它盡量接近荷載壓力線。實(shí)際中多采用恒載壓力線或恒載加一半活載(全橋均布)的壓力線作為拱軸線合理拱軸線。拱軸線形狀直接影響到主拱截面內(nèi)力的分布和大小。目前拱橋常用的拱軸線形：圓弧線、拋物線、懸鏈線 圓弧拱軸當(dāng)f/L較小時(shí)，與恒載壓力線出入還不算大；但若接近1/2時(shí)，恒載壓力線的兩端將位于拱腳截面中心以上相當(dāng)遠(yuǎn)。為了解決此問(wèn)題，實(shí)踐中常在圓弧拱兩拱腳處設(shè)置護(hù)拱(又稱(chēng)幫拱)，以幫助拱圈受力。因此，圓弧型拱軸通常用于20m以下的小跨徑拱橋。 圓弧拱線型簡(jiǎn)單，全拱曲率相同，施工方便。圓弧線 在豎直均布荷載作用下的荷載壓力線是二次拋物線。中、小跨度的鋼筋混凝土空腹拱橋當(dāng)其矢跨比較小和截面變化不大時(shí)，可以認(rèn)為其恒載壓力線為二次拋物線，故中、小跨度鋼筋混凝土空腹式拱橋常以二次拋物線為拱軸線。拋物線實(shí)腹式拱橋的恒載集度是由拱頂向拱腳連續(xù)分布，而且逐漸增大的，其恒載壓力線為一條倒懸鏈線，故懸鏈線是實(shí)腹拱橋的合理拱軸線?？崭故焦皹虻暮爿d從拱頂?shù)焦澳_不是連續(xù)的，其恒載壓力線也不是一條平滑