《上承式拱橋 》課件

上承式拱橋上承式拱橋是一種常見(jiàn)的橋梁類型，其特點(diǎn)是橋面直接架設(shè)在拱肋上。這種橋梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，且具有較高的承載能力。課程目標(biāo)了解上承式拱橋的定義和特點(diǎn)上承式拱橋是一種重要的橋梁類型，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和工作機(jī)理。掌握上承式拱橋的發(fā)展歷史了解上承式拱橋的發(fā)展歷程，從古代到現(xiàn)代，以及不同歷史時(shí)期的代表性拱橋。學(xué)習(xí)上承式拱橋的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)深入理解上承式拱橋的設(shè)計(jì)原理，掌握相關(guān)的施工工藝和技術(shù)規(guī)范。掌握上承式拱橋的維護(hù)和保養(yǎng)方法了解上承式拱橋在使用過(guò)程中的維護(hù)和保養(yǎng)方法，確保橋梁的安全性和使用壽命。上承式拱橋的定義和特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)橋面直接鋪設(shè)在拱圈上，拱圈由拱肋組成。拱肋承受橋面荷載，并將荷載傳遞到拱臺(tái)和橋墩。主要特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔美觀大方施工方便造價(jià)較低上承式拱橋的發(fā)展歷史1古代起源上承式拱橋起源于古代，在羅馬帝國(guó)時(shí)期，羅馬人已經(jīng)廣泛使用拱橋技術(shù)。例如，羅馬的龐培城的拱橋，以及世界著名的羅馬斗獸場(chǎng)。2中世紀(jì)發(fā)展中世紀(jì)歐洲，拱橋技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了許多著名的拱橋，例如法國(guó)的圣米歇爾山修道院的拱橋，以及德國(guó)的科隆大教堂的拱橋。3近代應(yīng)用近代，上承式拱橋被廣泛應(yīng)用于公路和鐵路橋梁建設(shè)，并不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。例如，美國(guó)的金門大橋，以及中國(guó)的武漢長(zhǎng)江大橋。上承式拱橋的工作機(jī)理拱券的壓力拱橋的荷載傳遞方式與梁式橋不同，拱橋的荷載主要由拱券承擔(dān)，拱券受到壓力，將荷載傳遞到拱腳。水平推力拱券受到的壓力會(huì)產(chǎn)生水平推力，拱腳需要足夠穩(wěn)固來(lái)抵消這個(gè)水平推力，防止拱橋失穩(wěn)。拱橋結(jié)構(gòu)拱橋的整體結(jié)構(gòu)，包括拱券、拱肋、拱臺(tái)、橋墩、橋臺(tái)，共同承擔(dān)荷載，共同抵消水平推力，保證拱橋的穩(wěn)定和耐久性。上承式拱橋的主要構(gòu)造拱圈拱圈是上承式拱橋的核心部分，它承受著來(lái)自橋面和橋臺(tái)的荷載。拱圈的形狀通常為圓弧形或拋物線形，拱圈的材料可以是鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)或磚石結(jié)構(gòu)。拱肋拱肋是連接拱圈和橋臺(tái)的結(jié)構(gòu)，它起到傳遞荷載的作用。拱肋通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其形狀和尺寸根據(jù)拱橋的跨度和荷載情況而定。拱臺(tái)拱臺(tái)是支撐拱圈的結(jié)構(gòu)，它將拱圈的荷載傳遞到地基。拱臺(tái)通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其形狀和尺寸根據(jù)拱橋的跨度和荷載情況而定。橋墩橋墩是支撐橋面的結(jié)構(gòu)，它將橋面的荷載傳遞到地基。橋墩通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其形狀和尺寸根據(jù)橋面的荷載情況而定。拱圈拱圈是上承式拱橋的核心結(jié)構(gòu)，承擔(dān)著橋面荷載的傳遞和拱橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。它由多個(gè)拱肋組成，共同承受著橋面荷載和拱橋自身的重量。拱圈的設(shè)計(jì)需要考慮材料強(qiáng)度、幾何形狀、荷載分布等因素，確保其能夠安全可靠地承受各種荷載。拱肋拱肋是拱橋結(jié)構(gòu)中承托拱圈的主要受力構(gòu)件。拱肋通常采用鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)形式，連接拱圈，并將荷載傳遞到拱臺(tái)或橋墩。拱肋的設(shè)計(jì)需要考慮拱橋的跨度、荷載和結(jié)構(gòu)形式等因素。拱臺(tái)拱臺(tái)是上承式拱橋的重要組成部分，承擔(dān)著拱圈的重量并將其傳遞至基礎(chǔ)。拱臺(tái)的形狀和尺寸根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)類型、荷載和地質(zhì)條件而定。拱臺(tái)通常由混凝土、砌石或鋼結(jié)構(gòu)組成，并具有良好的穩(wěn)定性和抗震性能。橋墩支撐拱橋橋墩是拱橋的重要組成部分，它支撐著拱圈，將荷載傳遞到地基。承重結(jié)構(gòu)橋墩通常采用混凝土或鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)要確保其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。水下基礎(chǔ)橋墩的底部需要打入地基，以確保橋梁的穩(wěn)固性。連接拱圈橋墩通過(guò)特殊的連接方式與拱圈連接，確保結(jié)構(gòu)整體的受力平衡。橋臺(tái)橋臺(tái)是上承式拱橋的組成部分之一，它位于拱橋兩端，起著承托拱圈和傳遞荷載的作用。橋臺(tái)通常由臺(tái)身、臺(tái)帽、翼墻、護(hù)坡等組成，需要根據(jù)橋梁的具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。拱橋的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍11.高承載能力拱橋結(jié)構(gòu)可有效抵抗各種荷載，確保橋梁的安全性和穩(wěn)定性。22.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性拱橋結(jié)構(gòu)受力合理，具有較強(qiáng)的抗震性能，適用于地震多發(fā)地區(qū)。33.美觀大方拱橋造型優(yōu)美，線條流暢，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，具有較高的觀賞價(jià)值。44.廣泛應(yīng)用拱橋可用于公路、鐵路、城市景觀等多種領(lǐng)域，應(yīng)用范圍廣泛。荷載和作用分析11.永久荷載橋梁自重、填土重量、鋪裝重量等。22.活荷載車輛荷載、行人荷載、施工荷載等。33.溫度荷載溫度變化引起拱橋結(jié)構(gòu)膨脹或收縮，影響拱橋受力。44.風(fēng)荷載風(fēng)荷載對(duì)拱橋影響較大，尤其對(duì)高聳拱橋。永久荷載永久荷載是指在拱橋使用期間始終存在的荷載，包括橋本身的重量、橋面鋪裝、欄桿和照明設(shè)施的重量等。永久荷載是拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的荷載之一，它對(duì)拱橋的結(jié)構(gòu)安全和使用壽命起著至關(guān)重要的作用。1橋體自重橋體本身的重量，包括拱圈、拱肋、拱臺(tái)和橋墩的重量。2橋面鋪裝橋面鋪裝材料的重量，包括瀝青混凝土、水泥混凝土和鋼筋混凝土等。3其他設(shè)施橋面上的欄桿、照明設(shè)施、排水系統(tǒng)和安全設(shè)施等重量?；詈奢d類型說(shuō)明車輛荷載橋梁上行駛的車輛產(chǎn)生的荷載行人荷載橋梁上行人產(chǎn)生的荷載風(fēng)荷載風(fēng)力作用于橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載地震荷載地震作用于橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載溫度荷載溫度變化會(huì)影響拱橋結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，從而影響橋梁的安全性。夏季高溫會(huì)使拱橋膨脹，冬季低溫會(huì)使拱橋收縮，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。上承式拱橋的設(shè)計(jì)需要考慮溫度荷載的影響，采取相應(yīng)的措施來(lái)減小溫度應(yīng)力。風(fēng)荷載風(fēng)荷載是指風(fēng)對(duì)拱橋結(jié)構(gòu)的作用力。風(fēng)荷載的大小和方向會(huì)受到風(fēng)速、風(fēng)向和橋梁形狀的影響。對(duì)于上承式拱橋，風(fēng)荷載主要作用在橋面、拱圈和拱肋上。風(fēng)荷載會(huì)造成拱橋的振動(dòng)，從而影響其安全性和穩(wěn)定性。地震荷載地震荷載是上承式拱橋設(shè)計(jì)中必須考慮的重要因素，直接影響結(jié)構(gòu)安全和耐久性。地震荷載會(huì)導(dǎo)致拱橋產(chǎn)生水平和垂直方向的振動(dòng)，引發(fā)結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，進(jìn)而導(dǎo)致破壞。7.5級(jí)橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，橋梁的設(shè)計(jì)抗震烈度不應(yīng)低于7.5度9級(jí)地震烈度越高，橋梁承受的地震荷載越大，抗震設(shè)計(jì)要求越嚴(yán)格。0.1g通常情況下，地震作用系數(shù)取0.1g，即地震荷載為橋梁自重的10%1.0g在一些高烈度地震區(qū)，地震作用系數(shù)甚至可以達(dá)到1.0g，即地震荷載為橋梁自重的100%。結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析拱體受力分析拱橋的拱體承受著自身重量，以及橋面和車輛的荷載。拱體在受力后會(huì)產(chǎn)生軸力、剪力以及彎矩。拱體受到的壓力會(huì)傳遞到拱腳，并通過(guò)拱腳傳遞到橋臺(tái)或橋墩。拱臺(tái)和橋墩受力分析拱臺(tái)和橋墩承受著拱體傳遞來(lái)的壓力，以及自身的重量和周圍土體的壓力。拱臺(tái)和橋墩需要足夠堅(jiān)固，以承受來(lái)自拱體的壓力，并確保橋梁的穩(wěn)定性。橋面及構(gòu)件受力分析橋面承受著車輛的荷載，并將其傳遞到拱體和橋墩。橋面需要設(shè)計(jì)成能夠承受車輛的重量，并確保橋梁的安全性。拱體受力分析水平推力拱體承受著來(lái)自橋面和自身重量的垂直荷載，并將其轉(zhuǎn)化為水平推力，作用于拱腳。垂直壓力拱體自身重量以及橋面荷載會(huì)產(chǎn)生垂直壓力，主要作用于拱圈的上下邊緣。彎矩由于拱體受力不均勻，會(huì)產(chǎn)生彎矩，影響拱圈的穩(wěn)定性和安全。剪力在拱圈連接處以及拱腳位置，會(huì)產(chǎn)生剪力，影響拱體的強(qiáng)度和承載能力。拱臺(tái)和橋墩受力分析1垂直荷載橋面重量、車輛荷載2水平荷載風(fēng)荷載、地震荷載3溫度荷載熱脹冷縮影響拱臺(tái)和橋墩承受垂直荷載和水平荷載。垂直荷載主要來(lái)自橋面重量和車輛荷載，水平荷載主要來(lái)自風(fēng)荷載和地震荷載。溫度荷載也會(huì)對(duì)拱臺(tái)和橋墩產(chǎn)生影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生熱脹冷縮。拱臺(tái)和橋墩需要有足夠的承載能力，才能確保橋梁的安全運(yùn)行。橋面及構(gòu)件受力分析1橋面均勻分布荷載2橫梁承受橋面荷載3縱梁傳遞荷載4支座支撐橋面橋面受力分析需考慮各種荷載的影響，包括車輛荷載、行人荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載等。橋面荷載通過(guò)橫梁和縱梁傳遞到拱圈、拱肋和橋墩。橫梁承受橋面荷載，縱梁將荷載傳遞到拱圈和拱肋。支座承受橋面荷載，并傳遞到橋墩和拱臺(tái)。橋面及構(gòu)件的受力分析是確保上承式拱橋結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵。上承式拱橋的設(shè)計(jì)拱圈設(shè)計(jì)拱圈是上承式拱橋的核心，承受著橋面和荷載的壓力。設(shè)計(jì)需要考慮拱圈的形狀、尺寸、材料和施工工藝，確保其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。拱肋設(shè)計(jì)拱肋連接拱圈，將荷載傳遞至橋臺(tái)和橋墩。設(shè)計(jì)需要考慮拱肋的形狀、尺寸、材料和連接方式，確保其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。拱臺(tái)和橋墩設(shè)計(jì)拱臺(tái)和橋墩支撐拱圈，承受著來(lái)自拱圈的壓力。設(shè)計(jì)需要考慮拱臺(tái)和橋墩的尺寸、形狀、材料和基礎(chǔ)形式，確保其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。抗震設(shè)計(jì)上承式拱橋需要考慮地震力的影響，設(shè)計(jì)需要采用抗震措施，確保橋梁在地震情況下能保持安全運(yùn)行。拱圈設(shè)計(jì)形狀和尺寸根據(jù)橋梁的跨度、荷載和結(jié)構(gòu)形式確定拱圈的形狀和尺寸，拱圈形狀通常為拋物線、圓弧或多心圓弧。材料選擇常用的拱圈材料有鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土，根據(jù)橋梁的跨度、荷載和施工條件選擇合適的材料。結(jié)構(gòu)分析采用有限元方法或其他結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行拱圈的受力分析，計(jì)算拱圈的內(nèi)力、變形和穩(wěn)定性。施工工藝拱圈的施工工藝需要根據(jù)材料選擇、結(jié)構(gòu)形式和施工環(huán)境確定，確保施工安全和質(zhì)量。拱肋設(shè)計(jì)拱肋類型拱肋類型多種多樣，包括實(shí)心拱肋、空心拱肋、組合拱肋等。實(shí)心拱肋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高，但材料消耗量較大。空心拱肋重量輕、節(jié)省材料，但強(qiáng)度較低。組合拱肋結(jié)合了實(shí)心和空心拱肋的優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)橋梁荷載和跨度進(jìn)行選擇。拱肋材料拱肋材料主要包括鋼筋混凝土、鋼材、預(yù)應(yīng)力混凝土等。鋼筋混凝土拱肋經(jīng)濟(jì)實(shí)用，廣泛應(yīng)用于公路和鐵路橋梁。鋼拱肋強(qiáng)度高、重量輕，適合跨度較大的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土拱肋具有良好的抗裂性和耐久性，常用于大型橋梁工程。拱肋設(shè)計(jì)要點(diǎn)拱肋設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括確定拱肋形狀、計(jì)算拱肋截面尺寸、確定拱肋的配筋方案等。拱肋形狀應(yīng)根據(jù)橋梁跨度、荷載分布和施工條件等因素綜合考慮。拱肋截面尺寸和配筋方案應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求。拱臺(tái)和橋墩設(shè)計(jì)1基礎(chǔ)類型考慮地質(zhì)條件和荷載，選擇合適的拱臺(tái)和橋墩基礎(chǔ)類型，例如樁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等。2結(jié)構(gòu)形式根據(jù)拱橋的規(guī)模、跨度和荷載，設(shè)計(jì)合理拱臺(tái)和橋墩結(jié)構(gòu)形式，如單柱式、多柱式、組合式等。3尺寸計(jì)算根據(jù)荷載和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行詳細(xì)的尺寸計(jì)算，確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。4抗震設(shè)計(jì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐卣鹆叶群涂拐鹨?guī)范要求，進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，確保拱臺(tái)和橋墩在地震作用下安全可靠?？拐鹪O(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)上承式拱橋抗震性能非常重要。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要能有效抵抗地震荷載，保證橋梁安全性。地震荷載根據(jù)地震烈度和橋梁位置，確定地震荷載。設(shè)計(jì)抗震措施，提高結(jié)構(gòu)抵抗能力?？拐鸫胧┘訌?qiáng)基礎(chǔ)固結(jié)、設(shè)置阻尼器、采用抗震型材料等，提高橋梁抗震性能。維護(hù)與養(yǎng)護(hù)定期檢查定期檢查拱橋的結(jié)構(gòu)，包括拱圈、拱肋、拱臺(tái)和橋墩等。清理雜物及時(shí)清理橋面上的雜物，防止雜物堆積影響橋梁排水，導(dǎo)致橋梁腐蝕。修復(fù)損壞及時(shí)修補(bǔ)拱橋的裂縫和損壞部位，防止損壞部位擴(kuò)大，影響橋梁安全。案例分析中國(guó)古代拱橋中國(guó)古代建筑中，上承式拱橋應(yīng)用廣泛。例如