《拱桥的特点和构造》PPT课件.ppt

1 ModularUnit 0601拱桥的构造和特点 2 主要内容 一 拱桥的基本特点及其适用范围二 拱桥的组成及主要类型三 拱桥的选择与布置四 主拱的构造五 拱上建筑的构造六 拱桥的其它细部构造 3 附 国内较著名的大跨径拱桥 03 6 4 一 拱桥的基本特点及其适用范围 1 1力学特点将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力 使拱的弯距大大减小 拱主要承受压力 充分发挥圬工材料抗压性能 5 1 2 拱桥的优缺点 拱桥的优点 1 具有较大的跨越能力 充分发挥圬工及其它抗压材料的性能 2 构造较简单 受力明确简洁 3 形式多样 外型美观 拱桥的缺点 1 有水平推力的拱桥 对地基基础要求较高 多孔连续拱桥互相影响 2 跨径较大时 自重较大 对施工工艺等要求较高 3 建筑高度较高 对稳定不利 6 二 拱桥的组成及主要类型 2 1 拱桥的主要组成 拱圈 拱背 拱腹 拱顶 拱脚 拱上结构矢跨比f L 反映拱桥受力特性的重要指标 7 2 2拱桥分类 圬工拱桥是使用圬工材料修建的的拱桥 如 石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥等 圬工拱桥钢拱桥钢筋混凝土拱桥钢管混凝土拱桥型钢混凝土拱桥 8 按行车道位置分上承式拱桥中承式拱桥下承式拱桥 属于2 2 按拱轴线型式分 圆弧拱桥抛物线拱桥选链线拱桥 9 属于2 2 按拱上结构形式分 实腹式拱桥空腹式拱桥 按截面形式分板拱桥箱型拱桥肋拱桥双曲拱桥 10 属于2 2 常见截面形式 11 属于2 2 按结构受力图式分类 简单体系 无铰拱二铰拱三铰拱 12 属于2 2 按结构受力图式分类 续 组合体系 分为有 无推力两类刚架拱桥桁架拱桥桁式组合拱桥梁拱组合桥系杆拱桥 按拱肋及系杆的尺寸 柔性 刚性 13 三 拱桥的选择与布置 选择与布置的原则 1 应根据地形 地质条件及施工的方便和可能确定拱桥类型及分孔 2 多孔拱桥最好选用等跨分孔 采用不等跨分孔应采取措施减少跨间的不平衡 如 不同的矢跨比 不同的拱脚标高及调整拱上建筑重量等 3 选则合理的矢跨比及拱轴线 一般拱桥失跨比在1 5 1 10 4 根据环境选择结构的造型及注意全桥的美观 14 附 桥例 上海 卢浦大桥550米 15 附 桥例 上海 卢浦大桥 2 16 附 桥例 乌巢河桥 主跨为120m的双肋石拱桥 腹拱为9孔13m 南岸引桥3孔13m 北岸引桥1孔15m 主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成 1990 17 附 桥例 丰都 九溪沟桥 主拱圈为变截面悬链线 拱顶厚1 6m 拱脚厚2 25m 拱矢度1 8 施工方法是在脚手架上分圈砌筑 1972 18 附 桥例 河源东江大桥 6孔50m跨径悬砌拱桥 19 附 桥例 云南 长虹桥 上部结构为空腹式石拱桥 拱上建筑为横向排架支承腹拱 拱圈采用变截面悬链线 粗料石拱圈 1961 20 附 桥例 洛阳 龙门桥 石拱桥 主拱圈为等截面悬链线 拱圈厚1 1m 两端各有6m石拱作为桥下立交通道 21 附 桥例 万县 长江大桥 万县长江大桥是劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥 主跨420m 转体施工法 1997 22 附 桥例 涪陵 乌江大桥 全长351 83m 高84m 主跨为1跨200m钢筋混凝土箱形拱 矢跨比1 4 拱上建筑为13孔15 8m钢筋混凝土简支板 双柱式柔性排架 主拱圈采用3室箱 23 附 桥例 涪陵 乌江大桥 施工中 采用转体法施工 先在两岸上 下游组成3m宽的边箱 待转体合拢后吊装中箱顶 底板 最后组成3室箱 24 附 桥例 巫山 龙门桥 是中国第一座采用无平衡重转体法施工的拱桥 主桥为1孔122m钢筋混凝土箱形拱 右岸半跨是全宽一次预制 左岸半跨分成单箱分别在上 下游预制 不对称转体到对称转体再合拢 25 附 桥例 水口电站 闽江桥 主跨为2x132m 矢跨比1 8 空腹式等截面悬链线钢筋混凝土薄壁箱形拱 该桥分5节预制 采用缆索吊装单片拱肋合拢 北岸跨铁路为2x20m钢筋混凝土T梁 南岸跨公路为1孔20m钢筋混凝土简支呈喇叭形井字梁 主孔墩为腰形墩身圆形沉井基础 底节钢壳浮运 26 附 桥例 青康公路 湄公河桥 最上游扎曲河香达境内 全长132 24m 主跨100m钢筋混凝土箱形拱桥 下部结构囊谦岸为组合式桥台 西宁岸为重力式U型桥台 上部结构采用加钢丝的预制薄腹板与顶底板浇筑成箱 拱箱采用分片预制 吊装就位 木拱架上拼装的施工方法 27 附 桥例 效果图 某双线铁路桥 跨径280米 六车道双线铁路 桥面板宽33 8米 由12米宽 4米高的箱型主梁和正交异性桥面板组成 主拱圈截面宽2 9米 高5米 将桥面板分开 给铁路让出断面 28 附 桥例 前河桥 为单孔净跨150m上承式无铰空腹拱 是当时我国跨径最大的双曲拱桥 29 附 桥例 龙武桥 主跨为100m石肋双曲拱桥 引桥为15孔双曲拱 主跨为悬链线无铰拱 全长331 5m 拱矢度1 8 矢高12 5m 拱圈为4肋3全波加两悬半波平背式结构 30 附 桥例 罗依溪桥 设计时根据地形地质 选用4孔不等跨双曲拱桥 主孔跨径116m 矢度1 7 采用梁式拱上结构 跨径5m的少筋微弯板组合梁 31 附 桥例 红星桥 跨越深谷 桥高达65m 主拱跨径108m 副拱跨径分别为24 5m 9m及7m 全长155 8m 采用三铰双曲拱 左右采用8次抛物线的不对称拱线 32 附 桥例 金城桥 拱肋为工字形 金城主拱腿为等截面 实腹段为变截面 在四分点附近截面高度最大 分别向拱脚 跨中减小 为使拱轴线接近连续 在实腹段四分点附近拱肋下缘设置连接板 使轴线下移 33 附 桥例 金城桥 2 34 附 桥例 德兴 太白桥 位于江西省德兴铜矿区跨越乐安江 是一座跨径为130m的刚架拱公路桥 35 附 桥例 安城桥 主跨65m的预应力混凝土斜压式桁架拱桥 该桥有一个拱脚处于沙基上 采用钢筋混凝土和摩阻箱组合结构来抵抗拱的水平推力 36 附 桥例 越溪桥 主孔为净跨75m的预应力混凝土桁架拱 拱矢度为1 9 边孔为净孔40m的双曲拱 中墩为钢筋混凝土高桩承台 石砌箱形墩身 37 附 桥例 嵩县桥 全长494m 是9孔50m跨径的斜拉杆式预应力混凝土桁架拱桥 拱矢度1 7 上部结构首次采用两片桁架及横向搁置预应力混凝土空心板桥面的型式 38 附 桥例 悉尼 海港桥 SydneyHarbourBridge 位于澳大利亚悉尼港的钢拱桥 建成于1932年 主桥为单跨503m的中承钢桁两铰拱公铁两用桥 该拱在下弦是铰支承 上下弦杆由竖杆和下斜杆连接 特别是该桥紧挨着别致的悉尼歌剧院 以其优美环境而闻名于世 现仍为该类结构中规模最大者 39 附 桥例 新河峡谷桥 位于美国弗吉尼亚州跨越新河谷的一座桁架拱桥 跨径518m 桥面宽22m 在水面以上268m立柱的箱形截面具有强烈的锥度 桥梁纤细而精美 欧洲式的桥面结构 不但使风载减小 而且使结构的外观更漂亮 40 附 桥例 关渡桥 长539m 为中承式5孔连续系杆拱桥 中间孔跨度为165m 两侧孔跨度为143m及44m 41 附 桥例 流溪桥 主跨为90m钢筋混凝土箱肋中承式拱 全长235 13m 拱矢度1 4 5 全桥采用喷塑装修工艺 建筑宏伟壮丽 已成为公园的重要景观 42 附 桥例 永定河 七号桥 全长217 98m 主跨为一孔150m中承装配式钢筋混凝土拱 矢高40m 两片拱肋中心距7 5m 拱轴线采用二次抛物线 拱肋为箱形截面 吊杆为预应力杆件 桥面分15跨 两端各为7跨连续梁 中间一跨为简支梁 43 附 桥例 埠东桥 跨越沂蒙山区的沂河 净跨92m 矢度为1 10 主拱肋为工字形双肋 变截面悬链线 拱上建筑立柱纵向间距为4 63m 一排立柱两根 44 附 桥例 永保桥 跨越澜沧江 主孔为下承式80m肋拱桥 东岸2x24m连续梁 西岸1孔18m斜梁 该桥为柔性纵梁的下承式肋拱桥 主拱圈的推力分别传至两岸桥台 45 附 桥例 兰河桥 为一孔53m预应力混凝土系杆拱桥 拱肋轴线采用二次抛物线 拱矢度1 5 系杆与拱肋均为等宽的工字形断面 拱脚结合段变为矩形 系杆与拱肋的刚度比为2 05 属刚性系杆刚性拱 46 附 桥例 云阳桥 跨越京杭大运河 主跨为70m无粘结预应力系杆拱 全长162 5m 系杆拱有3根拱肋 矢度1 5 拱轴系数m 1 0 单箱高1 5m 行车道刚性纵梁和无粘结预应力柔性系杆分开 47 附 桥例 旺苍 东河桥 为净跨115m下承式钢管混凝土预应力系杆拱桥 矢度1 6 全长248m 是在中国最早使用弗氏预应力锚具体系 两片拱肋间用直径800mm横撑连接以保持其稳定性 垂直吊杆用高强钢丝组成 以吊挂钢筋混凝土横梁 48 附 桥例 水门大桥 跨越东江主要支流西枝江 是广东省新建的大型桥梁 该桥全长315m 其中40m及60m跨为无风撑预应力混凝土系杆拱 49 附 桥例 三埠桥 跨越潭江 主桥为3孔单拱肋预应力混凝土系杆拱 全桥长737 6m 单拱肋置于车行道中央分隔带上 50 附 桥例 高明桥 是一跨越西江的大型公路桥 主通航孔采用中承式钢管混凝土拱 引桥系钢筋混凝土肋拱 51 附 桥例 义乌 宾王桥 80米 1998 单肋钢管混凝土系杆拱桥 中跨矢跨比1 5 矢高15 6m 边跨矢跨比1 4 5 矢高11 87m 52 附 桥例 日本 高松桥 主跨260m 2000年 为钢筋上承式肋拱 采用钢桁加劲的混凝土拱肋 桥梁全长463 2m 行车道宽6 25m 人行道宽1 5m 主跨260m 跨径是日本最长 世界第十的混凝土拱桥 该桥是日本第一座采用组合桁架和草木犀浆方法架设拱肋的拱桥 53 附 桥例 预应力混凝土桁式组合拱桥 中国首创的一种桥型 它除保持桁式拱结构用料省 竖向刚度大等特点外 更具有桁梁的特性和可以采用悬臂法施工 施工阶段和运营阶段的受力趋于一致等优点 54 附 桥例 预应力混凝土桁式组合拱桥 施工中 55 附 桥例 花鱼洞桥 跨越红枫湖咽口 全长290m 150m主跨采用桁式组合拱结构 边跨采用连续刚构结构 矢跨比为1 8 56 附 桥例 剑河桥 全长241 1m 主跨150米 桥高30m 桥面为净7 2x2 m 全宽11 8m 拱圈 即下弦 高1 50m L 100 宽6 82m L 22 矢跨比为1 8 剑河桥首次采用预制构件组合的悬臂拼装工艺 采用起重量分别为400KN及800KN的两对钢格构人字扒杆和用直径32mm40Si2MnV 级钢轧丝锚碇体系完成全桥的悬拼施工和体系转换工序 57 附 桥例 浑水河桥 为3跨连续预应力混凝土桁拱结构 由于邻孔跨径比甚大 采用两组盆式橡胶支座承受正 负反力和伸缩变形 主跨123米 58 附 桥例 梁拱组合桥 施工中 59 四 主拱的构造 4 1 板拱石板拱 混凝土板拱 钢筋混凝土板拱 钢筋混凝土板拱的拱顶厚度采用跨径的1 60 1 70 拱脚厚度可按下式 拱顶厚度拱脚处拱轴线的倾角 60 4 2 肋拱 矩形截面 肋高为跨径的1 40 1 60 肋宽为肋高的0 5 2 0倍 工字型及箱型肋 肋高为跨径的1 25 1 35 肋宽为肋高的0 4 0 5倍 腹板 翼板厚度按构造及抗剪最小尺寸要求0 25 0 5m 肋拱间必须设横梁 横撑 61 属于4 2 拱肋截面形式 62 属于4 2 拱肋接头 63 4 3 箱形拱 适合大跨径拱桥 特点 截面挖空率大 节省材料 形心轴靠中适应主拱正负弯距变化 主拱整体性好 抗扭刚度大 稳定性好 便于预制施工拼装 64 属于4 3 箱形主拱圈的形式 1 采用闭合箱肋组成的多室箱形截面 2 采用工字形肋组成的多室箱形截面3 采用U形肋组成多室箱形截面4 单室箱形截面 65 属于4 3 箱形拱构造尺寸 拱圈高度一般为跨径的1 50 1 70 可采用经验公式 拱圈宽度满足跨度的1 20 保证横向稳定 66 4 4 双曲拱 主拱圈特点 化整为零 再集零为整 适用无支架吊装 起吊重量小情况 67 4 4 双曲拱 截面组成 68 五 拱上建筑的构造 上承式拱桥桥面系与主拱圈间的结构 传递荷载 小跨径拱桥采用实腹式 恒载较重 69 五 拱上建筑的构造 续 大 中跨径拱桥 矢高较大 采用空腹式 桥面系与主拱间设腹孔和腹孔墩 70 属于五 腹孔布置 布置腹孔应结合主拱的类型 构造 施工方法等综合考虑1 腹孔分拱型腹孔及梁板式腹孔 2 腹孔一般等跨对称布置在主拱圈两侧 腹拱跨径选用2 5 5 5m 矢跨比1 2 1 6 不宜大于主拱圈跨径的1 8 1 15 71 属于五 腹孔布置 续1 3 采用梁板式腹孔 减轻重量 4 无拱顶实腹段的做法 72 属于五 腹孔布置 续2 5 腹孔墩可采用立墙式及立柱式 73 属于五 腹孔布置 续3 6 避免腹孔墩柱节点产生裂缝 可将腹孔墩的上下端设铰