现代拱桥的发展PPT课件.ppt

现代拱桥的发展 1 拱桥是一弧形承重结构 多数学者认为 人类学会建造拱桥最初得益于自然界大量存在的天然拱 拱桥在荷载作用下 支点处要产生水平推力 正是这个水平推力 使拱内产生轴向压力 并大大减小了跨中弯矩 使它的主拱截面材料强度得到充分发挥 跨越能力增大 2 一 拱桥的历史与发展 1 拱桥的历史中国的拱桥始建于东汉中后期 已有一千八百余年的历史 它是由伸臂木石梁桥 撑架桥等逐步发展而成的 在拱桥发展的早期 生产力发展水平十分低下 其发展十分缓慢 这一时期的拱桥主要有以下特征 1 拱桥的设计 建造以经验为主 2 所用的材料多为石材 3 结构形式以圆弧 实腹式拱桥为主 修建于公元606年的河北赵县的赵州桥代表着中国古代石拱桥建造的最高成就 赵州桥跨径37 4m 矢高7 23m 宽约9m 在跨度方面曾保持记录达1350年之久 3 拱桥的造型优美 曲线圆润 富有动态感 如北京颐和园玉带桥 拱圈呈抛物线形 桥身用汉白玉 桥形如垂虹卧波 该桥单孔净跨11 38米 矢高约7 5米 北京宛平卢沟桥在北京广安门外30里 跨永定河 桥始建于公元1192年 桥全长212 2米 共11孔 净跨不等 拱圈接近半圆形 4 建水天缘桥 位于云南省建水县东 是一座3孔石拱桥 始建于清雍正六年 公元1728年 5 北京颐和园十七孔桥 1775 6 法国古罗马加尔桥 建于公元前夕 这座桥计3层 高约50米 最长的地方为275米 设计出这座桥的水利工程师和罗马建筑师创造了技术上同时也是艺术上的一件杰作 7 2 现代拱桥的产生文艺复兴时期以后 特别是18世纪的工业革命以来 科学技术有了长足的进步 桥梁建设也逐步开始走上了科学的道路 这一时期的拱桥具有如下的特点 1 数学和力学逐渐在设计中起主导作用 设计理论臻于完善 2 结构形式多样化 摆脱了上承式实腹拱的单一模式 使拱桥的表现力更加丰富 3 所用的建筑材料也不再局限于石材 具有代表性的大跨度钢拱桥有 悉尼港大桥 503m 澳大利亚 1932年 Bayanne桥 503 6m 美国 1931年 和MichiganCentralRailwayBridge桥 美国 1925年 这些桥梁的建成标志了现代拱桥与古代拱桥有了很大的变化 现代拱桥不仅在桥跨的跨越能力 而且形式多样化 8 位于澳大利亚悉尼的杰克逊海港的悉尼海港大桥 于1932年3月19日竣工通车 历时8年多 整个大桥桥身长度 包括引桥 1149米 从海面到桥面高58 5米 万吨巨轮可以从桥下通过 9 密歇根中央铁路桥 英文 MichiganCentralRailwayBridge 跨越尼亚加拉大瀑布 位于美国纽约 建于1924年 1925年 10 二 现代拱桥的发展 随着生产力的不断发展 拱桥的设计和施工技术的不断进步 现代拱桥的结构型式也愈来愈多 按照常用的拱桥分类方法有三种 1 按照建桥材料 主要是针对主拱圈使用的材料 可以分为圬工拱桥 钢筋混凝土拱桥 钢拱桥 钢管砼拱桥等 2 结构型式划分有 板拱桥 双曲拱桥 箱形拱桥 肋拱桥 刚架拱桥 系杆拱桥 3 按照承重结构与桥面系之间的位置关系 又可分为上承式拱桥 中承式拱桥和下承式拱桥 11 1 圬工拱桥现代石拱桥是圬土拱桥中的一支 石拱桥具有施工简单 造价低廉 因地制宜 就地取材等优点 因此在历史上是最早出现一种拱桥 并且到20世纪仍然有其生命力 现代石拱桥的特征是跨径大 拱上建筑为空腹式 其立面展示出视觉上通透 感觉上轻型 广西都安红渡桥 12 20世纪五十年代以来 我国修建了不少石拱桥 1959年湖南省修建的黄虎港大桥 主孔跨径60m 打破了赵洲桥保持的最大跨径石拱桥的历史纪录 1961年在云南省南盘江上修建的长虹桥 跨径达112 5m 第一次突破了石拱桥跨径百米大关 2000年建成的山西晋华高速公路的丹河大桥 跨径达146m 标志着我国修建石拱桥技术已处于世界领先水平 目前我国已建跨径在百米以上的石拱桥共有十几座 1990年建成湖南乌巢河石拱桥 跨径为120m 13 中国跨度100m以上的 部分 石拱桥 14 2 钢筋混凝土拱桥自从1824年波特兰水泥问世 1850年出现钢筋混凝土以来 作为重要的结构材料 在桥梁工程中得到广泛运用 产生了多种结构型式的钢筋混凝土拱桥 钢筋混凝土拱桥的主要结构型式有 双曲拱桥 箱形拱桥 桁架拱桥 刚架拱桥 1 双曲拱桥1964年江苏省无锡县建桥工程队因地制宜 就地取材 继承传统的拱桥技术 创造了中国独有的双曲拱桥 其中 湖南省长沙湘江大桥 全长1532米由8孔跨径76米和9孔跨径50米双曲拱 是修建最成功的双曲拱桥 主跨150米的河南省前河大桥 是中国最大跨径的双曲拱桥 15 长沙湘江大桥 8孔76m和9孔50m双曲拱 1972年 16 河南前河大桥 150m双曲拱 1969 17 2 箱型拱桥箱型拱桥是大跨径钢筋混凝土拱桥的一种比较经济 合理的型式 1979年建成的主跨150米的四川省宜宾马鸣溪金沙江大桥 是国内用缆索吊机吊装施工的跨度最大的钢筋混凝土箱型拱桥 1989年建成主跨200米的重庆市涪陵乌江大桥 是一座用中国独创的转体施工建成的特大跨钢筋混凝土箱型拱桥 1983年在辽宁省丹东市建成的沙河桥 首次采用劲性钢骨架浇注法建成跨径156米的中承式箱肋拱桥 而后1990年 四川省宜宾市跨越金沙江的小南门大桥采用类似技术建成跨径240米的中承式箱肋拱桥 1996年又在广西壮族自治区建成邕江大桥 该桥为主跨312米的中承式钢筋混凝土箱肋拱桥 1997年建成的重庆市万县长江大桥 采用了钢管混凝土劲性骨架 建成了420米单孔上承式箱形拱桥 该桥是目前世界上跨径最大的钢筋混凝土拱桥 18 主跨150米的四川省宜宾马鸣溪金沙江大桥 1979 19 主跨200米的重庆市涪陵乌江大桥 1989 20 宜宾市小南门大桥 240米的中承式箱肋拱桥 1990年 21 主跨312米的广西邕江大桥 1996 22 万县长江公路大桥 420m劲性骨架钢筋混凝土拱 1997 23 3 桁架拱桥桁架拱桥又称拱型桁架桥 其承重结构是由上弦杆 下弦杆 腹杆以及跨中实腹段所组成的桁架拱片 桁架拱桥是一种受力较合理 自重轻 用料省 适用于软土地基的桥型 1985年 贵州省建成一座150米组合桁架拱桥 剑河大桥 1991年四川省又建成一座跨径160米组合桁架拱桥一牛佛沱江大桥 1995年贵州省江界河大桥以330米的跨径雄踞世界钢筋混凝土桁架拱桥的榜首 24 150米组合桁架拱桥 剑河大桥 1985 25 160米组合桁架拱桥一牛佛沱江大桥 1991 26 贵州江界河大桥 330m桁架组合拱桥 27 4 刚架拱桥钢筋混凝土刚架拱桥是20世纪七十年代发展起来的一种新的轻型钢筋混凝土拱桥 其特点是从简化拱上建筑着眼 利用斜撑将桥面位于拱的1 4跨径处的最不利荷载传至拱脚 以改善主拱的受力 钢筋混凝土刚架拱桥特别适用于中小跨径桥梁 1985年建成的广东省清远北江大桥 是中国规模最大的钢筋混凝土刚架拱桥 该桥全长1058 04米 由3x45 8x70 4x45米共15孔刚架拱组成 1993年建成的江西省德兴东安江太白大桥 将钢筋混凝土刚架拱桥的跨径提高到130米 28 清远北江大桥 刚架拱 1985 29 主跨67m江西省永平杨村河桥 采用转体法施工 1984 30 主跨100m江苏下甸桥 1989年 31 3 钢拱桥国外大跨度拱桥中 钢拱居多 据资料统计 目前世界上跨度超过300m钢拱桥有15余座 其中主跨超过500m的有3座 早在1932年修建的澳大利亚悉尼港拱桥 跨度503m至今仍为世界上跨度最大的公铁两用钢拱桥 1977年修建的美国新河公路拱桥 跨度为518 2m 该桥桥面在新河峡谷水面以上267m 是世界上通航净空最高者之一 近年来我国的钢拱桥的发展很快 相继建成了几座大跨度的钢拱桥 1969年建成的四川攀枝花渡口大桥 跨径为180米 2003年建成的主跨550m上海芦浦大桥 居当时世界同类桥梁之首 被誉为 世界第一钢拱桥 32 澳大利亚悉尼港拱桥 503m 1932年 33 美国新河公路拱桥 518 2m 1977年 34 韩国傍花大桥 35 主跨160米葡萄牙的铁路桥TheMariaPiabridge 1877 36 加拿大世纪大桥CentennialBridge 1967 37 美国匹兹堡福特皮特大桥 TheFortPittBridge 38 韩国首尔圣水大桥 SeongsuBridge 1977 39 主跨172米天津国泰桥 40 广东佛山东平大桥 主跨采用300m钢拱连续梁协作体系 41 2003年建成的主跨550m上海芦浦大桥 42 2003年建成的主跨550m上海芦浦大桥 43 4 钢管混凝土拱桥所谓钢管混凝土 就是在薄壁钢管内填充混凝土 使两者共同工作的一种组合材料 其管内混凝土受到钢管的约束 处于三向受压状态 从而具有比普通混凝土大得多的承载能力和抗变形能力 20世纪九十年代初 中国开始修建 钢管混凝土拱桥按照承重结构与桥面系之间的位置关系分为上承式拱桥 中承式拱桥和下承式拱桥 1990年在四川省旺苍建成了跨径115米的国内第一座钢管混凝土拱桥 其主拱为两根哑铃型拱肋 每肋由上下两根直径为80厘米的钢管混凝土组成 两桥墩间设置系杆来承受拱肋的水平推力 1998年广西建成的三岸邕大桥 是一座跨度270m的中承式钢管混凝土拱桥 2000年建成的广东广州丫髻沙中承式钢管混凝土拱桥 主跨360m 采用转体施工法 2005年建成的巫山大桥 主跨460m 它将是一座创世界纪录的特大跨径钢管混凝土拱桥 44 四川旺苍大桥 115米的国内第一座钢管混凝土拱桥 1990 45 广西三岸邕大桥 270m的中承式钢管混凝土拱 1998年 46 广州丫髻沙拱桥 360m中承式拱桥 2000 47 巫山大桥 主跨460m360m中承式拱桥 2005 48 中国跨度200米以上的部分拱桥 49 主跨368米湖南省益阳市茅草街大桥 50 辽宁沈阳东陵浑河长青大桥 2003年 51 南昌生米大桥 主跨为2 228m钢管系杆拱 52 湖北支井河特大桥 主桥为430m上承式钢管混凝土拱桥 53 广东流溪桥 主跨为90m钢筋混凝土箱肋中承式拱 54 天津金钢桥 1996为三孔中承式无推力拱桥结构 55 南宁永和大桥 主跨为钢管混凝土拱桥 2004 56 重庆菜园坝长江大桥 主跨420米 2007 57 湖南长沙黑石铺大桥 主桥为三跨中承式钢管拱桥 58 广东三埠桥主桥为3孔40 60 40 m 单拱肋下承式系杆拱桥 59 郑州黄河二桥 多跨下承式钢管混凝土拱桥 60 三 异形拱桥 随着我国经济的发展 城市桥梁对美观的要求愈来愈高 拱结构以其流畅的曲线构造许多造型奇异 景观独特的拱结构 这类拱结构称为异形拱桥 异形拱桥我们把它分为三种 1 结构形式是在桥梁纵向上 拱肋线形不是传统的抛物线或悬链线 而是一种偏态的不对称的拱轴线 称为异型偏态拱桥 2 结构形式是在桥梁横向上 将传统的两根拱肋向内倾斜形成提篮拱桥 或将两根拱肋向外倾斜形成蝴蝶拱桥 3 结构形式则借助于其它结构体系组合 如拱梁组合拱桥 斜拉拱组合桥以及斜靠拱桥等 61 世界上第一座提篮拱桥 是1962年德国建成的费马恩松德桥 主跨248 4m 1993年竣工的四川成渝高速公路上的内江新龙坳大桥 是我国的第一座提篮拱桥 2003年建成的上海芦浦大桥 主跨550m 是一座跨度居世界第一的现代钢系杆拱桥 韩国首尔西江大桥 62 罗达巴赫拱桥 BachdeRodaBridge 是由著名桥梁设计师圣地亚哥 卡拉特拉瓦1984年为巴塞罗那奥运会设计的 63 江苏常州东方大桥 为中承式双肋提篮拱桥 64 德国费马恩海峡大桥 主跨为248 4米 1963 65 2003年建成的主跨550m上海芦浦大桥 66 蝶形桥最早出现于英国贝德福德 Bedford 城的大奥斯 GreatOuse 河上 桥梁横跨在柳树成排且多草的河上 跨度30m 拱结构从两岸出发 向上倾斜构成向上张开的形状 看上去像蝴蝶的翅膀 与周围环境完美结合 英国贝德福德 Bedford 桥 67 西班牙阿拉美达桥 AlamedaBridge 1995 68 天津大沽 2004 69 中山长江路大桥 主跨110m 2007 70 广西南宁大桥 主桥单孔跨度300米 2009 71 其它类型拱桥有很多 这些拱桥难以用恰当的名称来描述 巴西儒塞利诺库比契克大桥 英文 JuscelinoKubitschekBridge 亦被称为 总统大桥 72 韩国首尔城山大桥 1980 73 新加坡罗拔申桥 RobertsonBridge 1998 74 美国玛格丽特 亨特 希尔桥 MargaretHuntHillBrid