第七章 拱桥.ppt

7拱桥 7 1概述 7 2拱桥的受力特点 7 4拱桥的构造 7 3拱桥的组成和分类 7 5拱桥的设计 图7 1赵州桥 图7 2山西丹河大桥 2001年 跨径146m 是目前世界上跨径最大的石拱桥 图7 3万县长江大桥 世界最大跨径的钢筋混凝土拱桥 主跨420米 图7 4重庆巫山长江大桥 钢管混凝土拱桥 跨径492m 同类桥梁当今世界之最 图7 5重庆朝天门大桥 2009年 主跨552m 世界上跨径最大的系杆拱桥 2 能充分就地取材 可以节省大量的钢材和水泥 1 跨越能力范围较大 7 1概述 3 耐久性好 维修 养护费用少 4 外形美观 5 构造较简单 7 1 1拱桥的主要优缺点 7 拱桥一般都采用有支架施工的方法修建 随着跨径和桥高的增大 支架或其它辅助设备的费用也大大增加 从而增加了拱桥的总造价 8 由于拱桥水平推力大 在连续多孔的大中桥梁中 为防止一孔破坏而影响全桥的安全 需要采用较复杂的措施 也会增加造价 9 与梁式桥相比 上承式拱桥的建筑高度较高 易造成增大造价或对行车不利的影响 6 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 7 2拱桥的受力特点 图7 6拱和梁受力比较 图7 7拱和梁受力分析 图7 8拱桥的主要组成部分 7 3拱桥的组成和分类 7 3 1拱桥的主要组成 1 拱桥的上部结构 主拱圈和拱上建筑 拱上结构 2 拱桥的下部结构 桥墩 桥台 基础 拱上建筑 上承式拱桥上部结构中主拱圈以上结构的总称 7 3 2拱桥的主要类型 1 按结构受力图示分类 图7 8拱桥的主要组成部分 主拱圈按不同的静力图示分类 三铰拱 除有时用于拱上建筑的腹拱圈外 一般不用作主拱圈 图7 9简单体系拱圈图示 简单体系的拱桥的拱 均为有推力拱 1 简单体系的拱桥 地基条件较差时或坦拱时选用 二铰拱 钢筋混凝土无铰拱桥 无铰拱 图7 11简单体系拱桥 组合体系拱桥按对墩台有无推力一般可划分为有推力的和无推力的两种类型 2 组合体系拱桥 由拱与梁 或系杆 组成主要承重结构的拱桥 图7 12无推力的组合体系拱 无推力的组合体系拱桥 拱的推力由系杆承受 适用于地质不良桥位处 图7 13有推力的组合体系拱 有推力的组合体系拱桥 拱的推力由墩台承受 图7 13有推力的组合体系拱 2 按主拱圈截面形式分类 图7 14主拱圈截面变化形式 1 板拱 图7 15主拱圈截面形式 2 肋拱 4 箱形拱 3 双曲拱 图7 16四川九溪沟桥 跨径为116m 建成时是世界上跨径最大的石拱桥 图7 17流溪桥 图7 18兰江桥 图7 19红旗桥横截面 3 拱桥的其它分类 7 4拱桥的构造 7 4 1主拱圈的构造 1 板拱 1 石板拱 截面形式 拱圈砌筑应满足下列构造要求 错缝 图7 21拱石的错缝要求 限制砌缝宽度 图7 20等变截面拱的拱石编号 图7 22拱圈与墩台及腹孔墩的连接 设五角石 2 混凝土板拱 图7 23钢筋混凝土板拱的横截面 2 肋拱 图7 24肋拱桥立面布置图 图7 25肋拱拱肋截面型式 图7 26箱形肋拱横系梁布置形式 图7 27流溪桥 3 双曲拱 双曲拱桥的主要特点是将拱圈以 化整为零 的方法按先后顺序进行施工 再以 集零为整 的组合式整体结构承重 图7 28双曲拱桥主拱圈横断面 图7 29双曲拱桥主拱圈断面型式 图7 30拱肋截面型式 图7 31拱肋分段的接头位置 图7 32双曲拱桥主拱圈横断面 4 箱形拱 图7 33箱形拱拱圈截面示意 图7 34箱形拱闭合箱的构造 1 箱形拱截面的组成方式 图7 35箱形拱截面的组成方式 2 箱形拱的施工方法 预制拱箱无支架吊装或有支架现场浇筑 图7 36红旗桥横截面 7 4 2拱上建筑构造 1 实腹式拱上建筑 图7 37实腹式拱上建筑 实腹式拱上建筑由拱腹填料 侧墙 防水层 护拱 桥面等组成 图7 37实腹式拱上建筑 2 空腹式拱上建筑 空腹式拱上建筑除具有实腹式拱上建筑相同的构造外 还具有腹孔和腹孔墩 图7 38拱式拱上建筑 1 腹孔 拱式腹孔 图7 39桥墩台上腹拱的布置方式 紧靠桥墩台的第一个腹拱 目前较多的有两种做法 一种是将腹拱的拱脚直接支承在墩台上 一种是跨越桥墩 使桥墩两侧的腹拱圈相连 靠近墩台的第一个腹拱应做成三铰拱 图7 40延安延河桥 图7 41梁式腹孔拱上建筑 梁式腹孔 简支腹孔 纵铺桥道板梁 图7 41梁式腹孔拱上建筑 连续腹孔 框架腹孔 图7 42梁式腹孔拱桥 图7 43腹孔墩 2 腹孔墩 横墙式 立柱式 宝珠寺桥 图7 44宝珠寺桥 1 拱上填料 桥面及人行道 一般情况下 主拱圈及腹拱圈的拱顶填料厚度 包括桥面厚度 不宜小于30cm 图7 45拱上建筑 7 4 3其它细部构造 当填料厚度 包括路面厚度 等于或大于50cm时 设计计算中不计入汽车荷载的冲击力 图7 46小跨径实腹拱伸缩缝布置 2 伸缩缝与变形缝 通常在相对变形较大的位置设置伸缩缝 而在相对变形较小处设置变形缝 对小跨径实腹拱 伸缩缝设在两拱脚的上方 并在横桥方向贯通全宽和侧墙全高及至人行道 图7 47拱式空腹拱桥伸缩缝及变形缝的布置 对拱式空腹拱桥 通常紧靠墩台的第一个腹拱做成三铰拱 并在紧靠墩台的拱铰上方设置伸缩缝 且应贯通全桥宽 而其余两拱铰上方设置变形缝 在大跨径拱桥中 还应将靠拱顶的腹拱做成两铰或三铰拱 并在拱铰上方设变形缝 以使拱上建筑更好地适应主拱的变形 图7 48梁式空腹拱桥伸缩缝的布置 对梁式腹孔 通常是在桥台和墩顶立柱处设置标准伸缩缝 而在其余立柱处采用桥面连续 图7 49拱桥桥面排水装置 3 排水与防水层 4 拱桥中铰的设置 2 按构造要求需采用两铰拱或三铰拱的腹拱圈 1 按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈 防水层在全桥范围内不宜断开 3 需设置铰的矮小腹孔墩 图7 50防水层与拱腹泄水管的设置 4 在施工过程中 在拱脚或拱顶设置临时铰 图7 51拱桥中铰的设置 图7 52拱铰 图8 63 1弧形铰 图7 52拱铰 7 5 1拱桥的总体设计 7 5拱桥的设计 1 确定桥长和分孔 2 确定桥高与矢跨比 基础底面标高 河流冲刷深度 地质情况及承载力要求 起拱线标高 一般选择低拱脚 1 采用不同的矢跨比 2 采用不同的拱脚标高 3 调整拱上建筑的恒载重量 4 采用不同类型的拱跨结构 3 不等跨连续拱桥的处理方法 拱顶底面标高 桥面标高 一方面由两岸线路的纵断面设计来控制 另一方面保证桥下净空能满足通航 泄洪及立交等的要求 图7 53不等跨分孔的拱桥 矢跨比大时 拱脚处过陡 砌筑和现浇困难 矢跨比小时 附加内力大 图7 54罗依溪桥 20m以下的小跨径拱桥 图7 55拱桥拱轴线型 1 圆弧线 7 5 2拱轴线的选择 实腹式拱桥 2 悬链线 钢筋混凝土桁架拱和刚架拱等轻型拱桥 3 抛物线 以恒载压力线为设计拱轴线 认为基本上是适宜的 图7 56桁架拱桥的主要组成部分 7 6 1桁架拱桥 7 6其它类型拱桥的构造 桁架拱桥上部结构由桁架拱片 横向联结系和桥面系组成 根据构造不同 桁架拱可以分为斜 腹 杆式 竖 腹 杆式 桁肋式和组合式四种 图7 56桁架拱桥的主要组成部分 图7 57斜 腹 杆式桁架拱片 图7 58桁架拱片 图7 59斜腹杆桥 图7 60桁式组合拱桥 图7 61刚架拱桥的主要组成部分 7 6 2刚架拱桥 刚架拱桥的上部结构是由刚架拱片 横向联结系和桥面系等部分组成 图7 62刚架拱桥的基本图示 图7 63刚架拱桥 7 6 3中 下承式拱桥 图7 64中承式钢筋混凝土拱桥的总体布置 中 下承式拱桥的上部结构一般由拱肋 横向联系