第36讲拱桥构造

项目1拱桥构造陕西铁路工程职业技术学院《桥梁施工》课程组主讲：罗建华《桥梁施工》精品资源共享课情境四

拱桥施工项目任务拱桥的分类；拱桥的构造及传力途径；拱桥主拱圈的截面类型及适用范围。认识拱桥的形式了解拱桥的类型掌握拱桥的构造掌握主拱圈截面类型及适用范围目标1目标2目标3目标4能力目标准备施工1.拱桥与其他桥型相比有何优点？2.拱桥有哪几部分组成？3.拱桥有哪些类型？任务一认识拱桥拱桥（archbridge）定义：指的是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁。图1赵州桥古代拱桥:拱轴曲线造型的千变万化，其中最具有代表意义的是建于公元595-605年的赵州桥，跨径L=37m。当代拱桥：结构型式与施工方法的丰富多彩如，1997年建成的重庆万县长江大桥（图2所示，L=420m），广州丫髻沙特大桥（图3，L＝360m），1932建成的澳大利亚悉尼钢拱桥（图4，L＝503m），2003年建成的上海卢浦大桥（图5，L=550m），2009年建成的重庆朝天门钢拱桥（图6，L＝552m）。图21997建成的四川万县长江大桥（L=420m)图3360m广州丫髻沙特大桥图41932澳大利亚503m悉尼钢拱桥图52003年建成的550m上海卢浦钢拱桥图62009年建成的552m重庆朝天门钢拱桥拱桥的受力特点上承式拱桥三峡库区香溪拱桥拱桥的优缺点跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养护、维修费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用。【主要优点】答案解析拱桥的优缺点水平推力力，自重较大，对地基要求高；圬工拱桥不能采用机械化和工业化的施工，需要较多的劳动力，施工工期长；连续多孔的大、中桥，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力墩，工程造价高；上承式拱桥的建筑高度较高。【主要缺点】答案解析拱桥的组成拱桥的主要组成部分拱桥的类型拱桥类型建筑材料圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥拱轴线型式圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥桥面位置上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥结构体系简单体系拱桥：三铰拱，两铰拱，无铰拱组合体系拱桥：无推力拱桥，有推力拱桥主拱圈截面拱上建筑形式实腹式拱桥，空腹式拱桥板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥沋河公园实腹式拱桥钢筋混凝土箱肋中承式拱下承式钢管混凝土预应力系杆拱桥双曲拱桥拱桥的组成主拱圈；拱顶、拱脚、拱轴线、拱腹、拱背、起拱线拱上建筑；拱上侧墙、防水层、拱腔填料、桥面及附属结构栏杆、路缘石、桥面防水层、锥坡、盲沟、变形缝桥墩及基础答案解析拱桥的分类建筑材料圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥结构体系简单体系拱桥：三铰拱，两铰拱，无铰拱组合体系拱桥：无推力拱桥，有推力拱桥主拱圈截面板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥拱轴线形式圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥桥面位置上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥拱上建筑形式实腹式拱桥，空腹式拱桥答案解析1.简单体系拱有何特点？2.组合体系拱有何特点？3.主拱圈截面各类型拱桥特点及适用范围？任务二了解拱桥简单体系拱三次超静定，刚度大，构造简单，附加应力大。广泛用于石拱桥和钢筋混凝土拱桥之中，尤其是基础较好、跨径较大时。一次超静定结构，拱顶无铰，结构整体刚度比三铰拱大。由基础位移、温度变化、混凝土收缩徐变等引起的附加内力比无铰拱小，可用于地基条件较差或坦拱中。静定，无附加应力，铰构造复杂，桥面在铰处需设置伸缩缝，桥面纵坡在伸缩缝处折角，不利行车与养护。三铰拱两铰拱无铰拱组合体系拱无推力的拱梁组合桥（a）柔性系杆刚性拱—系杆拱（b）刚性梁柔性拱—蓝格尔拱（c）刚性系杆刚性拱—洛泽拱组合体系拱有推力的拱梁组合桥刚性梁刚性拱（倒洛泽拱）

（b）刚性梁柔性拱（倒蓝格尔拱）（a）主拱圈截面类型板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、钢管混凝土拱、劲性骨架混凝土拱各有何特点？适用于什么情况？小组讨论答案解析1.板拱桥：主拱圈采用矩形实体截面。构造简单、施工方便，使用广泛。自重较大，不经济，通常在地基较好的中小跨径圬工拱桥中采用。2.肋拱桥：肋拱桥由两条或两条以上分离式拱肋组成承重结构的拱桥，拱肋之间靠横向联系梁连接成整体而共同受力.这种桥横截面面积较小，节省材料,自重轻,跨越能力大，多用于较大跨径的拱桥。可以用圬工、钢筋混凝土、钢材建造。答案解析3.双曲拱桥：主拱圈横截面由一个或数个小拱组成，其主拱圈在纵向和横向均呈曲线形。通常有拱肋、拱波、拱板和横向联系等几部分。双曲拱桥施工工序多，组合截面的整体性差，易开裂，只宜在中小跨径桥梁中采用。（目前基本不用）答案解析4.箱形拱桥：拱圈横截面由几个箱室组成。截面挖空率大，可达全截面的50%-70%，较实体板拱桥可减少圬工用料与自重，适用于大跨度拱桥。截面抗扭刚度大，横向整体性和稳定性好，特别适用于无支架施工。1997四川万县长江大桥L=420m)劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥1.主拱圈的构造？2.拱上建筑的构造？任务三掌握构造主拱圈的构造一、板拱二、肋拱三、箱形拱四、桁架拱五、刚架拱桥六、钢管混凝土拱桥一、板拱构造1.拱圈截面：实体的矩形截面；2.拱轴线的类型：圆弧拱和悬链线拱；3.石料规格：料石拱，块石拱和片石拱；石料强度等级不得小于300MPa；4.砌筑要求：(1)砌缝应是辐射方向，与拱轴线相垂直，且成通缝；(2)多层砌筑时要求垂直于受压面的顺桥向砌缝错开，间距不小于10cm；拱石的编号a)圆弧拱；b)变截面悬链线拱；c)等截面悬链线拱一、板拱构造(3)横截面内，竖向砌缝应当错开，错开宽度至少10cm；增加砌体的抗剪强度和整体性。(4)砌缝的缝宽不应大于2cm。拱石的错缝要求（尺寸单位：cm）一、板拱构造(5)主拱圈与墩台连接处，应采用五角石，以改善连接处的受力状况。拱圈与墩台及腹孔墩连接一、板拱构造二、肋拱构造组成：拱肋，以及立柱、横梁、行车道。适用：大、中跨径的拱桥。肋拱桥组成图三、箱形拱构造在横向将拱圏截面划分成一些箱肋，在纵向箱肋分段，采用预制装配施工方法，拼装成拱后，再浇筑混凝土连成整体。槽形拱箱构造主要特点：

(1)截面挖空率大，可达全截面的50%-70%，可大量节省圬工体积，减轻重量；

(2)中性轴大致居中，对于抵抗正负变矩具有几乎相等的能力，能够适应各截面正负弯矩变化的情况；

(3)闭合空心截面，抗弯抗扭刚度大，拱圈的整体性好；

(4)单根箱肋的刚度大，稳定性好，便于无支架吊装；

(5)预制箱肋的宽度较大，施工操作方便，易于保证质量；

(6)制作要求高，起吊设备多；四、桁架拱桥构造20世纪80年代开始发展，在中小跨径上运用；90年代，路径逐步增大，最大达到330m；特点：外形轻巧美观，在结构上兼有桁架和拱的特点，各部件截面尺寸较小，重力较轻，节省材料，整体性能好，装配化程度高，施工程序少。组成：桁架拱片、横向联系和桥面系；其中：桁架拱片是主要承构件；四、桁架拱桥构造桁架拱桥的主要组成1.桁架拱片：上弦杆、下弦杆、腹杆(斜杆和竖杆)。四、桁架拱桥构造桁架拱桥a)竖杆式；b)斜压杆式；c)斜拉杆式；d)三角形式2.横向联系：目的：为了将各桁架拱片连成整体，使之共同受力，并保证横向的稳定性，需要在桁架拱片之间设置横向联系；类型：横系梁、横隔板和剪力撑。3.桥面：横向微弯板、纵向微弯板和预应力混凝土空心板。4.桁架拱与墩台的连接：悬臂式、过梁式、伸入式；四、桁架拱桥构造五、刚架拱桥构造特点：有推力的高次超静定结构，具有构件少、自重轻、整体性好、刚度大、施工简便、经济指标较先进，造型美观等优点。组成：刚架拱片、横向联系和桥面系等部分组成。刚架拱片：主要承重结构。由实腹段主梁、空腹段的次梁、主拱腿、次拱腿等构成。刚架拱桥的主要组成（尺寸单位：cm）a)立面图；b)拱顶横断面图六、钢管混凝土拱桥构造1.优点：一方面：提高了材料的强度；减轻了拱圈的自重；另一方面：主拱圈自成为自架设体系，劲性骨架便于无支架施工；2.主拱圈构造：

(1)单管截面；

(2)哑铃形断面；

(3)桁架拱肋；

(4)箱形拱肋；3.横向联系：中承式拱桥，桥面下，采用刚度较大的K式或X式横撑，以加强拱脚段的横向刚度；桥面上，考虑行车高度后，设置钢管焊接；4.桥面系：梁板式结构；减轻自重，方便施工；5.立柱与吊杆：传力结构；立柱：用于上承式和中承式拱桥上承部分；吊杆：中、下承式拱桥；六、钢管混凝土拱桥构造一、实腹式拱上建筑；二、空腹式拱上建筑；三、其它细部构造；拱上建筑的构造一、实腹式拱上建筑的构造实腹式拱上建筑构造简单，施工方便，但填料数量较多，恒载较重，小跨径拱桥中多采用实腹式。实腹式拱桥构造图（尺寸单位：cm）大、中跨径拱桥多采用空腹式。空腹式拱上建筑由多孔腹孔结构和桥面系主成：以利于减小恒载，并使桥梁显得轻巧美观。根据腹孔的结构形式，空腹式拱上建筑又分为拱式和梁式两种。二、空腹式拱桥1.拱形腹拱拱式拱上建筑a)带实腹段的空腹拱；b)全空腹拱a)b)腹孔与墩（台）的联结1.拱形腹拱二、空腹式拱桥2.梁式腹拱：二、空腹式拱桥梁式空腹孔拱上建筑a)简支腹孔布置；b)简支腹孔布置；c)连续腹孔布置；d)框架腹孔布置3.腹孔墩：（1）横墙（立墙）式：通常用石料或混凝土预制块砌筑；（2）立柱式：由立柱和盖梁组成的钢筋混凝土排架结构；8.1拱桥的构造腹孔墩构造型式a)横墙式；b)立柱式1.拱上填料、桥面及人行道：拱上填料作用：能起到扩大车辆荷载分布面积的作用的同时，还能减少车辆荷载的冲击作用；石拱桥：厚度不小于50cm；双曲拱桥：厚度不小于30cm；当填土厚度超过上述值时，可不计汽车荷载冲击力的作用。拱桥的行车道和人行道的桥面铺装与梁桥的基本相同。三、其它细部构造2.伸缩缝与变形缝：作用：使拱上建筑适应主拱圈的变形，设置伸缩缝使拱上建筑与墩台分离，并使拱上建筑和主拱圈一起自由的变形，避免引起腹拱、腹孔墩及侧墙的开裂。相对变形大的位置设置伸缩缝；相对变形小的位置设置变形缝；了解伸缩缝与变形缝：实腹式：伸缩缝通常设置在拱脚的上方；拱式拱上结构的空腹式，一般在靠近第一个腹孔圈做成三铰拱，并在靠近拱铰上方的侧墙上，相应地设置伸缩缝；其余设置变形缝；伸缩缝与变形缝的布置三、其它细部构造3.桥面排水和防水措施：

顺桥纵坡排水；拱腹填料透水；防水层截水；泄水管泄水；盲沟引水；三、其它细部构造桥面排水布置防水层的类型：石灰三合土或胶泥防水层：沥青麻布防水层：三、其它细部构造4.拱铰：

设置拱铰的情形：主拱圈设计为两铰拱或三铰拱时