拱桥(1).ppt

1、重庆交通学院桥梁系 孙淑红,桥 梁 工 程, 拱 桥,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,拱桥的发展,拱桥,国外：,石拱，木拱,十八世纪,铸铁拱,十九世纪,钢拱,钢筋混凝土拱,国内：,石拱，木拱,双曲拱,桁架拱,钢筋混凝土拱,刚架拱桁 式组合拱,钢管拱新型 组合体系拱,1964年,70年代,80年代,80年代中,90年代,第七章 拱桥的构造与设计,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,澳大利亚 悉尼港桥 L=503m 1932,巴拿马 塔歇尔桥 L=344m 1962,加拿大 曼港桥 L=366m 1964,加拿大 拉比奥莱特桥 L=335m 1967,美 国 费里芝特桥 L=383m 1973,美 国 新河桥

2、 L=518m 1977,美 国 罗斯福湖桥 L=329m 1990,中 国 丫髻沙大桥 L=360m 2000,中 国 卢浦大桥 L=550m 2003,世界十大钢拱桥,美 国 贝永桥 L=504m 1931,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,瑞 典 桑多桥 L=264m 1943,葡萄牙 阿拉比达桥 L=270m 1963,巴 西 友谊桥 L=290m 1964,澳大利亚 格莱兹维尔乔治 L=305m 1964,南斯拉夫 克尔克一桥 L=390m 1980,南 非 勃劳克兰斯桥 L=272m 1983,法 国 沙托布里扬桥 L=261m 1991,中 国 江界河 L=330m 1995,中 国

3、邕宁邕江大桥 L=312m 1996,中 国 万县长江大桥 L=420m 1997,世界十大混凝土拱桥,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,古代拱桥：都是石拱桥。 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（如图1所示， 跨径L=37m），该历史记录一直保持到1959年才被打破 （湖南黄虎港大桥，L60m）,图1 赵州桥,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,当代拱桥：结构型式与施工方法的丰富多彩。如， 97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，L360m）， 1932建成的澳大利亚悉尼钢拱桥（图4，L 503m ） 2003年的上

4、海鲁浦大桥（L=550m）。,图2 1997建成的四川万县长江大桥,图3 广州丫髻沙特大桥 。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,图 4 1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,7.1 拱桥的组成与分类,7.1.1 拱桥的受力特点 承重结构：主拱 支承处不仅产生竖 向反力，还产生水平推力，从而使拱主要受压,拱桥的基本图示,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,拱式桥,7.1.2 主要优缺点 主要优点 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。, 主要缺点： 1）有推力结构，自重较大，水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，对地基要

5、求相应较高； 2）水平推力大，在连续多孔的大、中桥中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力墩，增加了造价； 3）上承式拱桥的建筑高度较高。,在我国公路桥梁建设中，拱桥、特别是圬工拱桥仍得到了广泛的应用； 拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服：从结构体系、构造形式上采取措施；用轻质材料减轻自重；设法提高地基的承载能力；提高预制构件所占的比重等等。在条件允许的情况下，修建拱桥往往是经济合理的； 200600m范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,7.2 拱桥的结构体系及总体布置,一、拱桥的基本组成 根据行车道的位置，拱桥可以分成：上承

6、式、下承式和中承式三种类型如下图所示： 一般上承式拱桥，桥跨结构是由主拱圈、拱上建筑等组成。,拱桥的基本图示,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,同济大学桥梁系,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,二、拱桥的基本组成,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,桥梁与道路结构,拱式桥,7.2 拱桥的主要类型及其总体布置 一、分类,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,桥梁与道路结构,拱式桥,1、简单体系拱桥,拱桥按受力图式的分类,均为有推力拱。,三铰拱：静定结构，在地基差的地区可采用。但构造复杂，施工困难，整体刚度小，主拱圈一般不采用。,无铰拱：三次超静定结构。拱的内力分布较均匀，材料用量较三铰拱省；构造简单，施工方便，整体刚度大

7、，实际中使用广泛。但超静定次数高，会产生附加内力，一般希望修建在地基良好处。跨径增大，附加力影响变小，故钢筋混凝土无铰拱仍是大跨径桥梁的主要型式之一。,两铰拱：一次超静定结构，介于三铰拱和无铰拱之间。,（一）按照结构体系分类,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,2、组合体系拱桥 主要承重结构是主拱，与行车系结构按不同方式构成的主体，两者共同受力。,无推力拱（使用较广泛）：拱的推力由系杆承受，墩台不受水平推力。柔性系杆刚性拱（系杆拱），刚性系杆柔性拱，刚性系杆刚性拱。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,有推力拱：此种组合体系拱没有系杆，有单独的梁和拱共同受力， 拱的水平推力任由墩台承受。桁架拱，拱片桥，有刚性

8、梁的柔性拱。,3、拱片桥,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,桥梁与道路结构,拱式桥,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。,（二）按照主拱的截面型式分类,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,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。

9、通常有拱肋、拱波、拱板和横向联系等几部分。,公路双曲拱桥采用最多的是多肋波的截面形式；对于跨径和荷载较小的单车道桥可采用单波的形式。,双曲拱桥施工工序多，组合截面的整体性差，易开裂，因此，只宜在中小跨径桥梁中采用。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,4、箱形拱桥： 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。,箱形拱闭合箱的构造,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,二、拱桥的总体布置,总体布置,确定桥梁长度及分孔,确定桥梁的设计标高和

10、矢跨比,正确处理不等分孔问题,桥面标高，拱顶底面标，起拱线标高，基础标高,混凝土拱桥矢跨比1/41/8 箱型拱桥矢跨比1/61/10,采用不同的矢跨比 采用不同的拱脚标高 调整拱上建筑的重力 采用不同的拱跨结构,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,拱桥实例介绍,1）圬工拱桥 石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥，跨越能力较小。我国多山，石料资源丰富，拱桥取材以石料为主。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,2）双曲拱桥 中国首创的一种拱桥型式,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,重庆交通学院桥梁系 孙

11、淑红,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,3）肋拱桥,1988广东广州流溪桥 （L=90m） 钢筋混凝土箱肋中承式拱，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。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,1990四川宜宾小南门桥 (240m) 主桥系中承式钢筋混凝土肋拱桥，矢度1/5，是当时国内跨径最大的钢筋混凝土拱桥。该桥采用劲性钢骨架施工法，缆索吊装。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,1983 台湾台北关渡桥 （L=165m） 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，拱圈为抛物线。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,19

12、94台湾台北碧潭桥（L=160m） 桥面由预制预应力混凝土单箱组成，并配以Y型悬臂拱圈，形成主跨为160m及2x100m无推力拱桥。引桥跨度分别为85m及57m，全桥以简洁明快的弧形曲线构成，与远山近水相协调。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,1990江苏丹阳云阳桥（L=70m） 跨越京杭大运河，无粘结预应力系杆拱，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。预制安装法施工.,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,1992 广东开平三埠桥 （L=60m） 单拱肋预应力混凝土系杆拱，单拱肋置于车行道中央分隔带上。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,重庆交通学院

13、桥梁系 孙淑红,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,4）箱拱桥,1979四川省宜宾市金沙江大桥 （L=150m） 中国采用缆索吊装施工、跨径最大的钢筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高2.0m，箱宽7.60m，矢跨比1/7，全拱圈横向分5个箱室；纵向分5段预制，缆索吊装就位后再组合成整体箱。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,缆索吊装施工,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,1989四 川涪陵乌江大桥 （L=200m） 桥高84m，矢跨比1/4，主拱圈采用3室箱。 涪陵乌江大桥采用转体法施工，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。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,转体施工,重庆交通学

14、院桥梁系 孙淑红,1997四川万县长江大桥 L=420m) 劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,5）刚架拱桥,1989江苏无锡100米下甸桥 变截面，四分点附近截面高度最大，分别向拱脚、跨中减小。取消斜撑，拱上建筑采用23m预应力混凝土简支梁以过渡。,1993江西德兴130米太白桥 采用转体施工。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,6）桁架拱桥,1976浙江宁海75米越溪桥 主孔为净跨75m的预应力混凝土桁架拱，拱矢度1/9；边孔为净孔40m的双曲拱，,1971浙江余杭50米里仁桥 钢筋混凝土斜拉杆式桁架拱桥。拱圈矢

15、跨比为1/8。全桥布置4片拱片，在上弦杆覆盖微弯板混凝土桥面。预制拱片卧置叠浇，分段用浮吊起吊、翻身和吊装，在三分点处设临时支托，浇筑湿接头混凝土。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,7）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。,1990四川自贡160米牛佛沱桥 桁式组合拱为三室箱形截面，桁架片按节段分件预制，采用人字扒杆悬拼安装。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,同济大学桥梁系,叶爱君,桥梁与道路结构,拱式桥,8）钢管混凝土拱桥,1998浙江义乌80米宾王桥 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 。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,1990四川旺苍115米东河桥 下承式钢管混凝土预应力系杆拱桥，矢度1/6。两片拱肋间用直径800mm横撑连接以保持其稳定性。活载作用下拱脚的水平推力由系杆及桥墩共同承担。钢管拱肋实际上是一种复合材料，在破坏荷载作用下，钢管不仅起纵筋的作用，而且对混凝土起螺旋箍筋的作用，以提高构件的承载能力。在施工阶段，钢管起着劲性骨架的作用。,重庆交通学院桥梁系 孙淑红,