其他橋型(拱橋)

其他橋型(拱橋)第一頁，共50頁。一、概述

拱橋－以拱為承重結(jié)構(gòu)的橋梁反力－在豎向荷載作用下，拱的兩端支承處除有豎向反力外，還有水平推力受力性能－拱主要承受壓力，而彎矩、剪力較小圬工拱橋－可以利用抗拉性能較差而抗壓性能較好的圬工材料（石料、混凝土、磚等）來建造拱橋其他材料的拱橋－鋼筋混凝土拱橋，鋼管混凝土拱橋和鋼拱橋關(guān)鍵技術(shù)－施工－拱架施工法，纜索吊裝施工、無支架施工、轉(zhuǎn)體施工以及勁性骨架施工等技術(shù)10/30/20222第二頁，共50頁。二、拱橋的基本組成及分類拱橋－由橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)）和下部結(jié)構(gòu)組成拱橋分類：按拱上建筑形式－實腹拱和空腹拱實腹拱橋組成

10/30/20223第三頁，共50頁。拱橋的基本組成及分類空腹拱橋示意公路空腹拱橋鐵路空腹拱橋10/30/20224第四頁，共50頁。拱橋的基本組成及分類按拱圈材料分類－石，素混凝土，鋼筋混凝土，鋼拱橋按橋面相對于拱的高度－上承拱，中承拱和下承拱上承拱－構(gòu)造簡單，行車視野開闊，廣為采用下承拱－必須布置吊桿，形成懸吊結(jié)構(gòu)，車輛在拱肋之間行駛中承拱－需要布置吊桿和立柱，在橋梁建筑高度受到限制時采用，只能用拱肋10/30/20225第五頁，共50頁。鋼拱橋以結(jié)構(gòu)鋼制成的拱橋。在20世紀30年代，鉚接鋼桁架技術(shù)業(yè)已成熟，曾經(jīng)修建了跨度超500m的公路鋼拱橋兩座：美國貝永（Bayonne）橋和澳大利亞悉尼港橋，均為兩鉸桁架式拱。第二次世界大戰(zhàn)之后，焊接技術(shù)開始流行。建成若干打跨度鋼拱橋，如1961年建成的瑞典阿斯克勒海峽橋（被船撞毀），1967年捷克建成的兩鉸鋼箱形拱橋，跨度330m。1977年美國建成新河谷橋（桁架拱）等。正在設(shè)計的上海盧浦大橋，為鋼箱作為拱肋的提籃拱橋，跨度550m，建成后將為世界第一大拱橋10/30/20226第六頁，共50頁。拱橋的基本組成及分類按結(jié)構(gòu)體系－三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱；聯(lián)拱；組合體系屬外部靜定結(jié)構(gòu)。無附加內(nèi)力。適于地質(zhì)條件不良情況。鉸的構(gòu)造復(fù)雜，施工困難，維護費用高；橋面不連續(xù)。歷史上多為三鉸鋼拱橋。屬外部一次超靜定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體剛度較三鉸拱大。在墩臺基礎(chǔ)可能發(fā)生位移的情況下或坦拱中采用。附加內(nèi)力較小。在鋼拱橋中的使用業(yè)已相當(dāng)普遍。也叫固端拱，屬外部三次超靜定結(jié)構(gòu)。材料用量省。由于不設(shè)鉸，結(jié)構(gòu)的整體剛度大，構(gòu)造簡單，施工方便，維護費用少；且隨著跨度的增大，由穩(wěn)度、混凝土收縮和徐變產(chǎn)生的附加內(nèi)力的影響會相對地減小。廣泛用于石拱橋和鋼筋混凝土拱橋。10/30/20227第七頁，共50頁。拱橋的基本組成及分類組合體系－行車道梁與拱圈共同受力的拱橋無推力體系（系桿拱）－可在地質(zhì)條件不好的地區(qū)采用

有推力體系－此種組合體系拱沒有系桿，由單獨的梁和拱共同受力，拱的推力仍由墩臺承受。

剛性梁柔性拱

剛性梁剛性拱

柔性系桿剛性拱

剛性系桿柔性拱

剛性系桿剛性拱

10/30/20228第八頁，共50頁。拱橋的基本組成及分類按拱軸線形式－圓弧，拋物線，懸鏈線拱按主拱圈截面變化－等截面，變截面按拱圈截面類型－板拱，肋拱，雙曲拱，箱形拱，鋼管混凝土拱等其他－桁架拱，剛架拱，扁殼拱等10/30/20229第九頁，共50頁。三、拱橋的設(shè)計與計算簡介總體布置－確定橋梁長度、分跨、橋面標高、主拱矢跨比和墩臺尺寸等標高橋面標高－由線路設(shè)計與總體布置及設(shè)計綜合研究決定拱頂?shù)酌鏄烁撸瓭M足拱頂最小填料厚度和主拱拱頂截面高度的要求起拱線標高－根據(jù)拱頂?shù)酌鏄烁吆蜆蛳聝艨找髷M定基礎(chǔ)底面標高－根據(jù)地基情況決定10/30/202210第十頁，共50頁。拱橋的設(shè)計與計算簡介（續(xù)）

矢跨比－滿足泄洪和通航要求，還應(yīng)從經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)受力、施工等方面綜合分析比較確定。陡拱，坦拱，拱的水平推力同矢跨比成反比

分跨－等跨分孔和不等跨分孔拱軸線選擇－形狀直接影響主拱截面內(nèi)力的分布與大小，選擇拱軸線的原則，也就是盡可能降低由于荷載產(chǎn)生的彎矩值。圓弧線，拋物線，懸鏈線（普遍采用）10/30/202211第十一頁，共50頁。橋例：廣西邕寧邕江橋1996年，跨度312m，中承式拱10/30/202212第十二頁，共50頁。橋例：德國費馬恩（Femarnsund）橋Tiedarchbridgewiththespanof248.8m,withintercrossedties(Nielsensystem)Forhighway&railwayusesCompletedin196310/30/202213第十三頁，共50頁。橋例：日本大三島（OmishimaIsland）橋Half-throughtwo-hingedsteelarchbridgewithspanof297mVerysmallheightofarchribsCompletion197910/30/202214第十四頁，共50頁。橋例：日本泉大津橋Singlearchringalongthebridge’slongitudinalaxisConstructedbyfloatingcraneCompletedin1976,span:175m10/30/202215第十五頁，共50頁。橋例：德國Albgrun橋上承式鋼拱橋，1986年10/30/202216第十六頁，共50頁。橋例：西班牙LaBarouema橋為1992年世界博覽會修建帶斜吊桿的系桿拱橋，跨度168m10/30/202217第十七頁，共50頁。橋例：西班牙BachdeRoda-FelipeII橋中承式提籃拱跨線橋，跨度46m構(gòu)思巧妙，造型新奇1985－8710/30/202218第十八頁，共50頁。橋例：英國世紀眼（MillenniumEye)

橋人行及開啟橋2000年建成10/30/202219第十九頁，共50頁。橋例：挪威達芬奇（DaVinci）橋達芬奇在1502年構(gòu)思，原長352m，石拱橋，未被采納人行木拱橋，長77m，三片弓狀拱肋被視為功能與美學(xué)的完美結(jié)合，2001年10月在奧斯陸附近建成10/30/202220第二十頁，共50頁。橋例：西班牙LaDevesa橋西班牙LaDevesa設(shè)計的一座人行橋，1991年建成構(gòu)思大膽怪異，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不易看出10/30/202221第二十一頁，共50頁。四、其他類型的拱橋－鋼管混凝土拱橋在薄壁鋼管內(nèi)填充混凝土，形成兩者共同工作的一種組合構(gòu)件?；玖W(xué)特征是，管內(nèi)混凝土受到鋼管的約束，在承受軸向壓力時發(fā)生的側(cè)向膨脹受到限制而處于三向受壓狀態(tài)，從而具有比普通鋼筋混凝土大得多的承載能力和變形能力。鋼管既可看作是混凝土中的受力鋼筋，又可起到勁性骨架作用。a)單肢；b)雙肢啞鈴形；c)三肢格構(gòu)式；d)四肢雙啞鈴形10/30/202222第二十二頁，共50頁。橋例：黑龍江依蘭牡丹江橋主跨100m，兩條分離式拱肋，截面為三角形鋼管混凝土桁架，199？年建成10/30/202223第二十三頁，共50頁。橋例：廣州丫髻沙大橋位于廣州環(huán)城高速公路上中承式鋼管混凝土系桿拱，主跨360m，2000年完工10/30/202224第二十四頁，共50頁。橋例：瑞士LaPlata拱橋系桿拱橋，1990年建成拱肋為鋼管，兩端實體段與與剛性梁連為整體線條流暢，變化有致10/30/202225第二十五頁，共50頁。橋例：日本松島（Matsushima）大橋Span:126m,completion:1966Archring:twohollowsteeltubesof1.8mLateralbracesbetweentubes10/30/202226第二十六頁，共50頁。橋例：法國Antrena鋼管拱橋單肋下承式鋼管混凝土拱橋，跨度56m獲1995年度法國公共工程部銀綬帶獎10/30/202227第二十七頁，共50頁。貴州水柏鐵路北盤江大橋2001年11月7日，世界鐵路第一高橋、最大跨度的上承式推力轉(zhuǎn)體鐵路拱橋——貴州水（城）柏（果）鐵路北盤江大橋拱上梁架設(shè)完工。這標志著這座拱跨236米、高達280米的創(chuàng)世界奇跡的轉(zhuǎn)體鐵路鋼管拱橋建造成功。橋跨布置：3×24m預(yù)應(yīng)力混凝土梁＋236m提籃上承式鋼管混凝土拱＋5×24m預(yù)應(yīng)力混凝土梁。橋長468.20米，橋高280米。每側(cè)拱桁管中心高為4.4米，寬為1.5米，由4根Φ1000×16mm的Q345d鋼管及H腹桿、腹板以栓焊連接而成；上下游拱肋之間則以Φ800×14及Φ600×14鋼管組成Ж字型構(gòu)件，管管相貫焊接；拱肋拱頂中心距6.16米，拱趾中心距19.6米。拱肋鋼管內(nèi)灌注500#微膨脹混凝土。大橋施工方案：236米主跨鋼管桁架拱采用工廠內(nèi)分單元制造，鐵路、公路運輸，在大橋南北兩岸陡峭峽谷的工地支架上進行栓焊連接成兩個半拱，單鉸水平轉(zhuǎn)體合攏（南岸水平逆轉(zhuǎn)180度，北岸水平逆轉(zhuǎn)135度），鋼管內(nèi)混凝土以泵送頂升法施工；拱上結(jié)構(gòu)用吊重60噸、跨度為480米的纜索吊機施工。

10/30/202228第二十八頁，共50頁。四、其他類型的拱橋－桁架拱橋一般，把承重結(jié)構(gòu)為桁架式的拱橋統(tǒng)稱為桁架拱橋。由于鋼材的抗拉、壓性能良好，這一型式在鋼拱橋中早有應(yīng)用。將鋼拱橋的拱圈從肋形或箱形改為桁架，是為了增加結(jié)構(gòu)剛度，加大跨度并節(jié)省材料。－ArchedTruss鋼筋混凝土桁架拱橋則主要指把常規(guī)拱橋的傳力構(gòu)件（拱上建筑）與承重構(gòu)件（主拱圈）聯(lián)成整體桁架、共同承載的拱橋。－TrussedArch鋼筋混凝土桁架拱橋的上部結(jié)構(gòu)由桁架拱片、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面三部分組成10/30/202229第二十九頁，共50頁。橋例：貴州江界河橋1995年建成，在甕安縣，跨越烏江，跨度330m，在桁架拱橋的應(yīng)用上有所創(chuàng)新，成為目前跨度最大的桁架式拱橋

10/30/202230第三十頁，共50頁。橋例：澳大利亞里普橋主跨183m的桁式板拱10/30/202231第三十一頁，共50頁。橋例：澳大利亞悉尼港大橋ArchedTruss10/30/202232第三十二頁，共50頁。四、拱橋施工簡介有支架施工法－就地灌注或砌筑，建造拱橋的支架，又叫拱架。石拱橋（木支架），鐵路橋（常備式拱形鋼結(jié)構(gòu)），費工費料，施工工序多，工期長實現(xiàn)大跨度鋼筋混凝土拱橋的關(guān)鍵問題：不在設(shè)計，而在施工。施工所需解決的問題，是在如何承擔(dān)尚未成拱的拱圈（肋）的材料自重。按支架施工的老辦法難以解決問題。新辦法則是兩條：一是增加拉索（斜索、力筋），使拱圈能夠懸拼；一是及早讓部分材料成圈（成拱），使其具有承受隨后增加的材料重量的能力。無支架施工法－懸臂施工，纜索吊裝，轉(zhuǎn)體施工勁性骨架施工10/30/202233第三十三頁，共50頁。懸臂施工安裝鋼拱橋所最常用的方法，1874年就開始采用1932年建成的澳大利亞悉尼港橋，1979年建成的南斯拉夫KrK橋，1995年建成的江界河桁架式拱橋，均采用懸臂施工（拼裝）法。Krk橋施工示意10/30/202234第三十四頁，共50頁。纜索吊裝將一拱分成若干段，用纜索吊機起吊，從兩岸拱趾懸拼伸出，并用斜索扣住其懸出端，直至合龍。隨后，填筑工地混凝土，完成整個拱圈10/30/202235第三十五頁，共50頁。纜索吊裝（續(xù)）對鋼筋混凝土拱橋，用纜索吊裝方法或懸臂法讓幾條較輕的拱圈合龍，再在合龍的拱圈上填筑其余的混凝土截面。

10/30/202236第三十六頁，共50頁。轉(zhuǎn)體施工以半拱為單元，分別在兩岸預(yù)制，隨后，可以讓半拱繞拱趾水平線豎轉(zhuǎn)，也可以繞拱端豎直線平轉(zhuǎn)，讓半拱在拱頂合龍10/30/202237第三十七頁，共50頁。勁性骨架法勁性骨架指埋在混凝土拱之中的鋼骨架拱式結(jié)構(gòu)。先讓這拱式骨架合龍，再用這拱式骨架為支架，在其下掛模板，以澆注混凝土拱1942年，西班牙建造Esla鋼筋混凝土拱橋（跨度210m）時就采用此法。若采用鋼管作為勁性骨架，則是先將空鋼管（包括其他勁性鋼材）分段用纜索吊機拼裝就位直至骨架合龍，然后壓注鋼管混凝土，最后現(xiàn)澆外包混凝土成拱。萬州長江大橋，例子

10/30/202238第三十八頁，共50頁。四川萬州長江大橋：立面布置10/30/202239第三十九頁，共50頁。四川萬州長江大橋：橫截面布置10/30/202240第四十頁，共50頁。四川萬州長江大橋：交界墩翻模施工10/30/202241第四十一頁，共50頁。四川萬州長江大橋：拱圈勁性骨架分段吊裝10/30/202242第四十二頁，共50頁。四川萬州長江大橋：骨架吊裝