9.2拱桥构造.ppt

1、9.2 拱桥的构造 9.2.1 上承式拱桥构造 上承式拱桥由主拱(圈)、拱上传载构件或填充物、桥面系组成，主拱(圈)是主要承重结构。,1.主拱构造 根据主拱(圈)截面型式不同主要分为板拱、肋拱、箱形拱、双曲拱等 （1）板拱 拱轴型式：圆弧拱、等截面或变截面悬链线拱等。无铰拱、双铰拱和三铰拱。按主拱材料不同分为石板拱、混凝土板拱和钢筋混凝土板拱等。,1）板拱主拱截面宽度、厚度及变化规律 主拱截面宽度 实腹式板拱桥及拱式腹拱的空腹式板拱桥：拱圈宽度决定于桥面宽度。,注意：板拱拱圈宽度一般不宜小于计算跨径的1/20，以保证横向稳定性，否则，应验算拱圈横向稳定性。,主拱厚度及变化规律,对钢筋混凝土拱,

2、拱顶厚度,拱脚厚度,其中,拱圈截面的变化规律,截面变化规律,等截面（常用）,变截面（构造复杂）,2）石板拱的构造 按料石规格，分为 料石板拱、块石板拱、片石板拱及乱石板拱等。 材料要求 拱石编号,a)等截面圆弧拱 b)变截面悬链线拱 c)等截面悬链线拱,施工要求：错缝、砌缝宽度、设五角石,3）混凝土板拱的拱圈构造 可以采用整体现浇，也可以预制砌筑 简单预制砌块板拱。 分肋合龙，横向填镶砌筑板拱。 卡砌(空心)板拱。,4）钢筋混凝土板拱的构造 根据桥宽需要可做成单条整体拱圈或多条平行板(肋)拱圈(拱圈之间可不设横向联系）,配筋：主筋沿拱圈纵向拱形布置,最小配筋率为0.2%0.4%，且上下缘对称通

3、长布置，以适应沿拱圈各截面弯矩的变化。分布钢筋位于主筋内侧,箍筋沿半径方向布置，靠拱背处间距不大于15cm。,5）板肋拱 石砌板肋拱： 截面下缘全宽是板，其施工与石板拱一样，在较薄的板上另外砌筑石肋。 钢筋混凝土板肋拱： 将实体板拱截面受拉区混凝土挖去一部分。跨中，肋布置在下面，拱脚区段，肋布置在上面较为合理。实际简化，沿整个拱跨将肋布置在主拱圈截面的上面或下面。,（2）肋拱肋拱桥的主要承重结构,立柱,横系梁,纵梁,拱肋,1）材料： 混凝土、钢筋混凝土或钢管混凝土，也可选用石材 2）拱肋数目和间距 主要根据跨径、宽度、肋型、材料性能、荷载等级、施工条件、拱上结构与经济性等综合选定。 为保横向稳

4、定，两外侧拱肋外缘间距L/20 一般在吊装能力满足要求的情况下，宜采用少肋型式。通常，桥宽在20m以内时可采用双肋式，当桥宽在20m以上时，可采用三肋(多肋)拱或分离的双肋拱。,3）拱肋截面 矩形：构造简单、施工方便 肋高h（1/401/60）l ；肋宽（0.52.0）h 适用：小跨径 工字形： 肋高h（1/251/35）l ；肋宽（0.40.5）h 腹板厚3050cm；适用：大、中跨径 箱型： 肋高：h（1/401/55）l； 适用：跨径大，桥面宽 管形（钢管混凝土拱桥）： 肋高：h（1/451/65）l； 适用：大跨径中、下承式肋形拱桥,4）横系梁的设置 位置：三铰拱、双铰拱设铰处，拱上建

5、筑的立柱下方。 尺寸：高度取0.81.0倍拱肋高， 宽度取0.60.8倍拱肋高,（3）双曲拱 主拱圈的组成：拱肋、拱波、拱板、横向联系,拱肋,横向联系,拱波,拱板,1、主拱圈截面形式 据桥梁跨度、宽度、设计荷载大小、材料类型和施工工艺等情况可采用： （1）多肋多波形式：多用 （2）单波的形式：用于小跨径,2、拱肋： （1）作用：主拱圈的重要组成部分，施工中作为砌筑拱波和浇筑拱板的支架 （2）要求：强度、刚度、稳定性 （3）截面形式：要求所选截面有利于增强主拱圈的整体性，制作简单，施工安全。,（4）一般为钢筋混凝土构件，支架现浇或分段预制安装 分段接头位置,3、拱波 （1）作用：主拱圈的组成部分

6、，拱板混凝土浇筑时的模板 （2）一般用混凝土预制成圆弧形（不低于C20），多肋多波：矢跨比：1/31/5；净跨：1.32.0m； 厚：68cm ；宽：0.30.5m 单波：矢跨比：1/31/6；净跨：35m 。,4、拱板 （1）作用：“集零为整”，加强拱圈整体性 （2）现浇混凝土（不低于C20）,折线形,平板形,波形,5、横向联系构件 （1）作用：使拱肋变形在横桥向均匀，避免拱波顶纵裂，保证横向稳定 （2）形式：横系梁和横隔板 （3）布置：拱顶、腹孔墩下、接头处，间距35m。,（4）箱形拱 箱形拱包括箱形板拱和箱形肋拱 箱形截面拱的主要特点：,箱形拱闭合箱的构造,1）箱形截面的组成方式 可为单

7、室箱或多室箱，每一闭合箱又由箱壁、顶板、底板及横隔板组成,多条U形肋,多条工字形肋,多条闭合箱形肋,单箱多室截面,2）拱圈截面尺寸拟定 高度h：取决于拱跨及混凝土强度（目前常用C30C40），初拟可取h(1/551/75l，或由经验公式得,宽度：可采用窄拱圈形式，取桥宽的0.61.0倍，悬挑可达4.0m，为保横向稳定，一般跨径的1/20,2. 拱上建筑的构造 据构造方式不同，分为实腹式和空腹式 （1）实腹式拱上建筑 1、组成：侧墙、拱腹填料、护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面等 2、特点：构造简单，施工方便，恒载重 3、适用：小跨径拱桥,拱腹填料的做法： （1）填充式：拱腹填料：砾石、碎石、粗

8、砂或卵类粘土，亦可用轻质材料侧墙：设于两侧，围护填料，按挡土墙设计，采用浆砌块、片石，也可采用钢筋混凝土护壁式侧墙。 （2）砌筑式拱腹填料：干砌圬工或浇筑素混凝土侧墙：用素混凝土浇筑时，可不设侧墙而用砂浆饰面或设镶面,护拱：,（2）空腹式拱上建筑 组成：除与实腹式相同者外，还有腹孔和腹孔墩 腹孔型式：拱式腹孔和梁式腹孔,1）拱式拱上建筑,特点：构造简单，外形美观，重量较大，多用于圬工拱桥 布置：一般对称布置在靠近拱脚侧的一定区段内（1/31/4跨径范围），一般36跨，也有采用全空腹型式 跨径：根据主拱的受力条件确定，中小跨径2.55.5m，大跨径（1/81/15）l,腹拱圈： 石砌、混凝土预制

9、或现浇的板拱常用圆弧拱 矢跨比常用1/21/5 厚度：跨径小于4m时，石板拱为30cm，混凝土板拱为15cm。跨径大于4m时，依据板拱方法确定。 在拱上建筑需要设置伸缩缝或变形缝的地方应设铰(三铰或两铰)，其余为无铰拱。,腹孔与墩台的连接： a、将腹拱的拱脚直接支承在墩（台）上； b、跨越墩顶，使两侧腹拱圈相连,2）梁式拱上建筑 特点：减轻拱上重量，降低拱轴系数，改善拱圈在施工过程中的受力状况，获得更好的经济效果。 跨径及布置：要求同拱式 ，一般采用全空腹式拱上建筑,腹孔结构形式（或桥道梁的形式）,简支,连续,连续刚架,新桥规明确指出：为适应拱圈变形，空腹式拱上建筑的板或梁宜采用简支结构。,2

10、）腹孔墩 分为横墙（立墙）式和排架（立柱）式 （1）横墙式：实体墙或横向挖孔 材料：石料、混凝土预制块砌筑或现浇混凝土 横墙厚度：浆砌片、块石时0.6m砼浇筑，腹拱圈厚度的一倍底梁 尺寸：每边尺寸较横墙宽5cm，高度以使较矮一侧为5cml0cm为原则来确定。 适用：基础较好，河流有飘浮物，多用于砖、石拱桥,a)横墙式腹孔墩,（2）排架式：盖梁和立柱组成的排架或刚架 材料：钢筋混凝土 立柱：截面都用矩形顺桥向：250400mm横桥向：500900mm 适用：河流无飘浮物或流冰的混凝土拱桥,b)排架式腹孔墩,说明： （1）两种形式都设“底梁” （2）盖梁（或墩帽）： 一般整根预制或现浇 拱式腹孔中

11、，截面倒T型或削脚矩形 梁式腹孔中，截面用矩形 （3）侧面垂直（或不超过30：1） （4）上、下端设铰,其他细部构造,3、拱顶填料、桥面铺装 （1）填料的作用：扩大车辆荷载作用面积；减小车辆荷载冲击作用 （2）厚度：不宜小于0.3m，大于0.5m时不计冲击,4. 伸缩缝与变形缝 （1）为什么要设伸缩缝和变形缝？ 实际的受力情况符合计算图式，避免拱上建筑不规则开裂 （2）伸缩缝和变形缝有什么区别？ 伸缩缝：宽度2cm3cm，缝内填入用锯末沥青按1：1的质量比制成预制板，也可用沥青砂等其他材料填缝； 变形缝：不留缝宽，可干砌、用油毛毡隔开或用低标号砂浆砌筑。,（3）各种拱桥结构中，分别如何设置？

12、通常在相对变形（位移或转角）较大的位置设置伸缩缝，在相对变形较小处设置变形缝。 实腹式：伸缩缝设在两拱脚上方,实腹式拱桥的伸缩缝,拱式空腹拱桥： 通常将紧靠墩(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，而其余两拱铰上方设置变形缝。另外，对特大跨径拱桥，还应将靠拱顶的腹拱做成两铰或三铰拱，并在拱铰上方也设置变形缝。,梁式或板式腹孔：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。,5. 拱铰 （1）拱桥中哪些情况应设铰？ 1）按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈 2）按构造要求需采用铰的腹拱圈 3）需设置铰的矮小腹孔墩 4）施工中，设置临时铰 （2）铰的分类：

13、永久性铰，临时性铰,（3）常用的铰的型式： 1）弧形铰 材料：石、砼、钢筋砼 构造：R2(凹）：R1(凸）=1.21.5 宽：等于构件宽 长：（1.151.2）倍拱厚 适用：主要用于主拱圈,（2）平铰 适用：空腹式拱上建筑的腹拱圈,（3）不完全铰 适用：小跨径或轻型的拱圈（主要是腹拱圈）、（立）柱铰,（4）铅垫铰 适用：中小跨径的板拱或肋拱，临时铰,（5）钢铰 适用：有铰钢拱桥，多数用于临时铰,6. 排水及防水层 1、桥面水的排除：同梁式桥 2、渗入拱腹内的水排除：防水层、泄水管 3、防水层和泄水管的埋设方式：（与上部结构形式有关） （1）实腹实拱桥 防水层： 泄水管：,（2）空腹式拱桥 防水

14、层： 泄水管：,说明： （1）防水层在全桥范围不宜断开，通过变形缝和伸缩缝应妥善处理。 （2）防水层类型 （3）泄水管材料：铸铁管、混凝土管、陶瓷管,9.2.2 中、下承式拱桥构造简介 拱肋：主要承重构件；横向联系：增加横向刚度和稳定性；悬挂结构：包括吊杆和桥面系等，传力,桥型特点：保持拱桥的力学特性，而且构件轻巧，造型美观，适用性广。,1拱肋 1）材料：钢筋混凝土、钢管混凝土、劲性骨架混凝土或钢材。2）拱肋空间布置：,3）拱轴线形：一般采用二次抛物线或悬链线 4）截面变化：等截面或变截面 5）结构体系：一般采用无铰拱 6）矢跨比：l/4l/7 （1）钢筋混凝土拱肋 （2）钢管混凝土拱肋 2横

15、向联系 作用：将拱肋联接成整体，确保结构稳定。 设置：只容许设置在桥面净空高度范围之外的拱段。拱顶、拱脚、拱肋与桥面系交接处。敞口式拱桥。 型式：横撑、对角撑或空格式构造等。在拱脚段多做成桁式K撑或X撑，在桥面系以上多采用直撑、K撑或H形撑。横撑的宽度不应小于其长度的1/15，,3吊杆 （1）分类： 刚性吊杆：用钢筋混凝土或预应力混凝土制作； 柔性吊杆：用冷轧粗钢筋、高强钢丝或钢绞线等高强钢材制作。 吊杆间距一般为4m10m，通常等间距布置。 4桥面板和纵梁 行车道系由纵、横梁和桥面板组成。 纵梁多采用T形或形小梁，形成简支梁结构或连续梁结构，也可直接在横梁上密铺预制空心板或实心板。 桥面板一

16、般为普通钢筋混凝土结构，也可采用预应力或部分预应力结构。,5横梁 分为： 固定横梁：桥面系与拱肋相交处，应尽量避免 普通横梁：通过吊杆悬挂在拱肋下，截面形式常用矩形、工字形或土字形或箱形。一般为钢筋混凝土构件，跨度较大时，也可采用预应力混凝土构件。 刚架横梁：通过立柱支承在拱肋上,* 钢管混凝土拱桥简介,一、钢管混凝土拱桥的特点 属于钢混凝土组合结构中的一种 1、结构分类 据钢管与混凝土的组合关系，分为“内填型”和“内填外包型” （1）内填型钢管内灌混凝土，钢管表面外露，结构含筋率较高，主要用于以受压为主的结构； （2）内填外包型主要用于大跨度拱桥，解决“自架设问题”。,2、特点： （1）优点

17、：强度高、塑性好、质量轻、耐疲劳、耐冲击， 另外，还有以下独特优点： 1）钢管本身就是耐侧压的模板， 2）钢管兼有横向钢筋和纵向箍筋的作用 3）钢管施工阶段起劲性骨架作用，运营阶段又是主要承重结构。 4）在受压构件中采用，可节省材料。 (2）缺点： 1）钢管膨胀，混凝土脱空 2）泵送混凝土密实性难保 3）钢管表面防锈 4）钢管制造、安装要求高,二、钢管混凝土拱桥的基本构造 1、钢管混凝土拱肋,单圆管型（小跨径）,扁圆管型（中小跨度）,哑铃型（最常用）,跨径较大时：,另外，还有25个钢管集合而成的肋拱（直接焊接）,2、横撑 设置：主要设于拱顶、拱脚和拱肋与桥面系交接处 作用： 材料：钢管桁架，空

18、心的或内填混凝土 钢管混凝土拱肋的横撑多采用钢管桁架，钢管可以是空心的，也可以内填混凝土，做成钢管混凝土横撑。 3、吊杆： 柔性吊杆：（中、下承式），平行钢丝，平行钢绞线、平行钢丝束、单根钢绞缆、封闭钢缆等； 刚性吊杆：钢筋混凝土、预应力混凝土，钢管（内不填混凝土）。,四川旺苍东河大桥,我国第一座钢管混凝土系杆拱桥 跨度115m，1990年建成,四川巫峡长江大桥,中承式钢管砼拱桥，主跨460m 2005年建成,9.2.3拱桥施工简介,有支架施工法就地灌注或砌筑，建造拱桥的支架，又叫拱架。石拱桥（木支架），铁路桥（常备式拱形钢结构），费工费料，施工工序多，工期长 实现大跨度钢筋混凝土拱桥的关键问题：不在设计，而在施工。施工所需解决的问题，是在如何承担尚未成拱的拱圈（肋）的材料自重。按支架施工的老办法难以解决问题。新办法则是两条：一是增加拉索（斜索、力筋），使拱圈能够悬拼；一是及早让部分材料成圈（成拱），使其具有承受随后增加的材料重量的能力。 无支架施工法悬臂施工，缆索吊装，转体施工 劲性骨架施工,悬臂施