拱橋的設(shè)計(jì)與構(gòu)造（PPT總結(jié)共61）

橋梁梁工工程程（（道路路專業(yè)業(yè)）第十九九講第四篇篇第第二二章拱拱橋的的設(shè)計(jì)計(jì)與構(gòu)構(gòu)造一、簡(jiǎn)簡(jiǎn)單體體系拱拱橋的的構(gòu)造造二、組組合體體系拱拱橋的的構(gòu)造造三、拱拱橋的的設(shè)計(jì)計(jì)方法法一、簡(jiǎn)簡(jiǎn)單體體系拱拱橋的的構(gòu)造造（一））板拱拱主拱圈圈采用用矩形板板狀截截面的拱稱稱為板拱?！叭拰挾群秃蜆?qū)拰挻篌w體相當(dāng)當(dāng)，截截面高高度由由受力力計(jì)算算確定定，通通常要要比其其寬度度小很很多，，中、小跨徑徑板拱拱通常常為實(shí)實(shí)心截截面。※根據(jù)拱拱軸線線形，，板拱拱可以以是等截面面圓弧弧拱，等截面面或變截面面懸鏈鏈線拱拱以及其其他拱拱軸形形式。。※按照靜靜力圖圖式可可分為為無(wú)鉸拱拱、兩鉸拱拱、三鉸拱拱?！凑罩髦鞴八玫牡慕ㄖ牧狭蟿澐址郑灏骞坝钟挚煞址譃槭骞肮?、混凝土土板拱拱和鋼筋砼砼板拱拱等。板拱主主要用用于中中、小小跨徑徑拱橋橋1.石板拱拱※砌筑石石板拱拱主拱拱圈的的石料料主要要有料石、塊石、片石和磚石等。※石料強(qiáng)強(qiáng)度等等級(jí)不不得低低于MU50※等截面面圓弧弧拱的的拱石石規(guī)格格少，，編號(hào)號(hào)比較較簡(jiǎn)單單；變變截面面拱圈圈的拱拱石類類型較較多，，編號(hào)號(hào)較復(fù)復(fù)雜，，施工工不便便。有有的石石拱橋橋也采采用等等截面面或變變截面面的懸懸鏈線線作為為拱軸軸線，，此時(shí)時(shí)拱石石的編編號(hào)更更為復(fù)復(fù)雜，，因此此，目前大大多采采用等等截面面石拱拱橋。（a）等截截面單單層（（b）等截截面多多層拱石砌砌筑拱拱石石砌筑筑變截面面拱圈圈的拱拱石編編號(hào)在砌筑筑料石石拱圈圈時(shí)，，根據(jù)據(jù)受力力的需需要，，構(gòu)造上上應(yīng)滿足足以下下幾點(diǎn)點(diǎn)要求求：（1）拱石受受壓面面的砌砌縫應(yīng)應(yīng)是輻射方方向，即與與拱軸軸線相相垂直直。這這種輻輻向砌砌縫一一般可可做成成通縫縫，不不必錯(cuò)錯(cuò)縫。。（2）當(dāng)拱圈圈厚度度不大大時(shí)，，可采采用單單層拱拱石砌砌筑，，當(dāng)拱拱厚較較大時(shí)時(shí)可采采用多多層拱拱石砌砌筑，，對(duì)此此要求求垂直直于受受壓面面的順橋向向砌縫縫錯(cuò)開開，其錯(cuò)縫間間距≥≥10cm。（3）在拱圈圈的橫橫截面面內(nèi)，，拱石石的豎向砌砌縫應(yīng)應(yīng)當(dāng)錯(cuò)錯(cuò)開，其錯(cuò)開寬寬度≥≥10cm，見下下圖中中的Ⅰ-ⅠⅠ截面及及Ⅱ-ⅡⅡ截面。。這樣樣，在在縱向向或橫橫向剪剪力作作用下下，可可以避避免剪剪力單單純由由砌縫縫內(nèi)的的砂漿漿承擔(dān)擔(dān)，從從而可可以增增大砌砌體的的抗剪剪強(qiáng)度度和整整體性性。（4）砌縫的的縫寬寬不應(yīng)大大于2cm?！?yàn)樯吧皾{強(qiáng)強(qiáng)度較較低（5）拱圈與與墩臺(tái)臺(tái)、空空腹式式拱上上建筑筑的腹腹孔墩墩與拱拱圈相相連接接處，，應(yīng)采采用特特制的的五角石石，以改改善連連接處處的受受力狀狀況。。五角石石不得得帶有有銳角角，以免免施工工時(shí)易易破壞壞和被被壓碎碎。為為了簡(jiǎn)簡(jiǎn)化施施工，，也常常采用用現(xiàn)澆澆混凝凝土拱座及腹孔墩墩底梁梁來(lái)代替替制作作復(fù)雜雜的五五角石石。2.混凝土土板拱拱(1)素混凝凝土板板拱主要用用于缺缺乏合合格天天然石石料的的地區(qū)區(qū)，可可以采采用整整體現(xiàn)現(xiàn)澆，，也可可以預(yù)預(yù)制砌砌筑。。(2)鋼筋混混凝土土板拱拱鋼筋混混凝土土板拱拱根據(jù)據(jù)橋?qū)拰捫枰勺鲎龀蓡螁螚l整整體拱拱圈或或多條條平行行板(肋)拱圈(拱圈之之間可可不設(shè)設(shè)橫向向聯(lián)系系)，拱拱圈圈縱向向配配置置拱拱形形的的受受力力鋼鋼筋筋(主筋筋)，最最小小配配筋筋率率為為0.5％，，且且上上、、下下緣緣對(duì)對(duì)稱稱通通長(zhǎng)長(zhǎng)布布置置，，以以適適應(yīng)應(yīng)沿沿拱拱圈圈各各截截面面彎彎矩矩的的變變化化。。（二二））箱箱形形拱拱主拱拱圈圈截截面面由由單單室室箱箱或或多多室室箱箱構(gòu)構(gòu)成成的的拱拱稱稱為為箱形形拱拱，又又由由于于箱箱形形拱拱主主拱拱截截面面外外觀觀如如同同板板拱拱，，所所以以也稱稱箱箱板板拱拱。1、箱箱形形拱拱的的主主要要特特點(diǎn)點(diǎn)(1)截面面挖挖空空率率大大。。挖挖空空率率可可達(dá)達(dá)全全截截面面的的50％～～70％，，與與板板拱拱相相比比，，可可大大量量節(jié)省省圬圬工工體積積減輕輕重重量量。(2)箱形形截截面面的的中中性性軸軸大大致致居居中中，，對(duì)對(duì)抵抵抗抗正正、、負(fù)負(fù)彎彎矩矩具具有有幾幾乎乎相相等等的的能能力力，，能能較較好好地地適應(yīng)應(yīng)各各截截面面正正、、負(fù)負(fù)彎彎矩矩變變化化的情情況況。。(3)由于于是是閉閉合合空空心心截截面面，，抗彎彎、、抗抗扭扭剛剛度度大大，拱圈圈的的整整體體性性好好，應(yīng)應(yīng)力力分分布布比比較較均均勻勻。。(4)單根根箱箱肋肋的的剛剛度度較較大大，，穩(wěn)定定性性較較好好，能能單單片片成成拱拱，，便便于于無(wú)無(wú)支支架架吊吊裝裝。。(5)預(yù)制制拱拱箱箱的的寬寬度度較較大大，，施施工工操操作作安安全全，，易易保保證證施施工工質(zhì)質(zhì)量量。。(6)制作作要要求求較較高高，，起起吊吊設(shè)設(shè)備備較較多多，，主要要用用于于大大跨跨徑徑拱拱橋橋。2.主拱拱圈圈箱箱形形截截面面的的組組成成方方式式(1)由多多條條U形肋肋組成成的的多多室室箱箱形形截截面面。。目目前前已已較較少少采采用用。。(2)多條條I形肋肋組成成的的多多室室箱箱形形截截面面。。一一般般較較少少采采用用。。(3)由多多條條閉合合箱箱肋肋組成成的的多多室室箱箱形形截截面面。。(4)單箱箱多多室室截面面。。這這種種截截面面形形式式主主要要用用于于(特)大跨跨徑徑混混凝凝土土拱拱橋橋中中。。矩形形I形箱箱形形(L≤≤40m)(40m＜L≤≤90m)(L＞100m)（三三））肋肋拱拱拱圈圈由由兩條條或或多多條條分分離離的的拱拱肋肋組成成的的拱拱橋橋叫叫肋拱拱橋橋。其每每條條拱拱肋肋相相對(duì)對(duì)來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)窄窄而而高高，，抗抗彎彎慣慣矩矩大大。。上承承式式肋肋拱拱橋橋包包括括橫橫隔隔梁梁、、立立柱柱和和有有橫橫梁梁支支撐撐的的行行車車道道部部分分；；下下承承式式肋肋拱拱橋橋則則將將吊吊桿桿錨錨固固在在肋肋拱拱背背上上。。肋拱拱質(zhì)質(zhì)量量輕輕，，恒恒載載內(nèi)內(nèi)力力減減小小，，相相應(yīng)應(yīng)活活載載內(nèi)內(nèi)力力的的比比重重增增大大，，可可充充分分發(fā)發(fā)揮揮鋼鋼筋筋等等材材料料的的性性能能，，具具有有較較好好的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性，，現(xiàn)現(xiàn)已已在在大、、中中型型拱拱橋橋中中廣泛泛使使用用，，并并逐逐漸漸取取代代板板拱拱。。拱肋肋材材料料：砼砼、、鋼鋼筋筋砼砼、、鋼鋼管管砼砼、、勁勁型型骨骨架架砼砼拱肋的肋肋數(shù)：橋?qū)挕?0m時(shí)，可采采用雙肋式，橋?qū)挘?0m時(shí)，可采采用分離離的雙幅幅雙肋拱拱拱肋的間間距：上、下游游拱肋最最外緣的的間距一一般不宜小于于跨徑的的l／20，以保證證拱肋的的橫向整整體穩(wěn)定定性。拱肋的截截面形式式：矩形、I形、箱形形、管形形和勁性性骨架砼砼箱形矩形截面面：一般僅僅用于中、小跨徑的肋拱箱形截面面：用于跨徑大、橋面寬時(shí)（四）雙雙曲拱雙曲拱橋橋主拱圈圈通常由由拱肋、拱波、拱板和橫向聯(lián)系系等幾部分分組成。。由于拱拱圈在縱縱、橫向向均呈曲曲線形而而得名。。1、雙曲拱拱主拱圈圈的截面面形式2、拱肋截截面形式式：矩形、倒倒T形、L形、I形、槽形形、開口口箱等（五）拱拱上建筑筑的構(gòu)造造橋面系與與傳力構(gòu)構(gòu)件或填填充物統(tǒng)統(tǒng)稱為拱上建筑筑。按照拱上上建筑采采用的不同構(gòu)造造方式，可將拱拱橋分為為實(shí)腹式和空腹式兩種。一般情況況下，小跨徑拱橋多采采用實(shí)腹式，大、中跨跨徑拱橋多采采用空腹式，以利于于減小恒恒載，并并使橋梁梁顯得輕輕巧美觀觀。1、實(shí)腹式式拱上建建筑構(gòu)造造實(shí)腹式拱拱上建筑筑由側(cè)墻、拱肩填料料、護(hù)拱以及變形縫、防水層、泄水管和橋面等部分組組成。拱肩填料料的做法法，可分分為填充和砌筑兩種方式式。在多孔拱拱橋中，，為了便便于敷設(shè)設(shè)防水層層和排除除積水，，又設(shè)置置了護(hù)拱。護(hù)拱：實(shí)實(shí)腹實(shí)圓圓弧拱中中，拱腳腳附近往往往會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生較大大的彎矩矩，為了了加強(qiáng)拱拱腳段而而用混凝凝土或塊塊石、片片石砌筑筑的拱腳擴(kuò)大大部分稱作護(hù)拱拱。2、空腹式式拱上建建筑構(gòu)造造空腹式拱拱上建筑筑除具有有實(shí)腹式式拱上建建筑相同同的構(gòu)造造外，還還具有腹拱和腹孔墩。（1）橋面系系和立柱柱空腹式拱拱上結(jié)構(gòu)構(gòu)由橋面系與橫墻或立立柱構(gòu)成。（2）腹孔根據(jù)腹孔孔結(jié)構(gòu)的的不同可可分為拱式腹孔孔和梁式腹孔孔。拱式腹孔孔：拱上建建筑構(gòu)造造簡(jiǎn)單，，外形美美觀，但但質(zhì)量較較大，一般用于于圬工拱拱橋。梁式腹孔孔：拱上建建筑可使使橋梁造造型輕巧巧美觀，，減輕拱拱上重力力和地基基承壓力力，因此此大跨徑拱拱橋一般都采采用梁式式腹孔拱拱上建筑筑。梁式式腹孔的的橋道體體系可以以做成簡(jiǎn)支、連續(xù)和框架式等多種形形式。（3）腹孔墩墩腹孔墩由由底梁、墩身和墩帽組成，墩墩身又可可分為橫墻式和立柱式兩種。橫墻式：：腹孔墩墩墩身，一一般采用用圬工材材料砌筑筑或現(xiàn)澆澆砼做成成實(shí)體墻墻，施工工簡(jiǎn)便。。為了便便于維修修、減輕輕重量，，可在橫橫向挖一一個(gè)或幾幾個(gè)孔（（又稱過(guò)人人洞洞）。。多多用用于于磚、石拱橋橋中中。。立柱柱式式：：腹孔孔墩墩是是由由立立柱柱和和蓋蓋梁梁組組成成的的鋼筋筋砼砼排排架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。為為了了使使立立柱柱傳傳遞遞給給主主拱拱圈圈的的壓壓力力不不至至于于過(guò)過(guò)分分集集中中，，通通常常在在立立柱柱下下面面設(shè)設(shè)置置底梁梁。立立柱柱一一般般由由2根或或多多根根鋼鋼筋筋混混凝凝土土立立柱柱組組成成，，立立柱柱較較高高時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)在在各各立立柱柱間間設(shè)設(shè)置置橫橫系系梁梁，，以以確確保保立立柱柱的的穩(wěn)穩(wěn)定定。。在在河河流流有有漂漂流流物物或或流流冰冰時(shí)時(shí)，，如如果果拱拱圈圈會(huì)會(huì)被被部部分分淹淹沒(méi)沒(méi)，，就就不不宜宜采采用用立立柱柱式式腹腹孔孔墩墩。。（六六））其其他他細(xì)細(xì)部部構(gòu)構(gòu)造造1、拱拱橋橋中中鉸鉸的的設(shè)設(shè)置置拱鉸鉸按按其其作作用用，，可可分分為為永久久性性鉸鉸和臨時(shí)時(shí)性性鉸鉸兩種種。。拱鉸鉸按按其其所所處處的的位位置置、、作作用用、、受受力力大大小小、、使使用用材材料料等等條條件件綜綜合合考考慮慮，，常常有有弧形形鉸鉸、鉛墊墊鉸鉸、平鉸鉸、不不完完全全鉸鉸（（假鉸鉸）、、鋼鉸鉸。（1）永永久久性性鉸鉸主主要要用用在在：：①主拱拱圈圈按按有有鉸鉸拱拱（（三三鉸鉸拱拱或或兩兩鉸鉸拱拱體體系系））設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)；；———弧形形鉸鉸②空腹腹式式拱拱上上建建筑筑中中腹腹拱拱圈圈按按構(gòu)構(gòu)造造要要求求需需要要采采用用的的兩兩鉸鉸拱拱或或三三鉸鉸拱拱時(shí)時(shí)；；———平鉸鉸或或不不完完全全鉸鉸（（假假鉸鉸））③空腹腹式式拱拱上上建建筑筑中中高高度度較較小小的的腹腹孔孔墩墩上上、、下下端端與與頂頂梁梁、、底底梁梁連連接接處處。。———不完完全全鉸鉸（（假假鉸鉸））（2）臨臨時(shí)時(shí)性性鉸鉸①施工工中中在在拱拱頂頂或或拱拱腳腳設(shè)設(shè)置置的的臨臨時(shí)時(shí)鉸鉸。?！U墊墊鉸鉸或或鋼鋼鉸鉸②為消消除除或或減減少少主主拱拱的的部部分分附附加加內(nèi)內(nèi)力力，，以以及及對(duì)對(duì)主主拱拱內(nèi)內(nèi)力力做做適適當(dāng)當(dāng)調(diào)調(diào)整整時(shí)時(shí)在在拱拱腳腳或或拱拱頂頂設(shè)設(shè)的的鉸鉸。。臨臨時(shí)時(shí)性性鉸鉸在在施施工工結(jié)結(jié)束束后后要要將將其其封封固固。。2、拱拱頂頂填填料料、、橋橋面面鋪鋪裝裝及及人人行行道道3、排排水水及及防防水水層層4、伸伸縮縮縫縫與與變變形形縫縫在溫溫度度變變化化影影響響下下，，主主拱拱將將下下降降或或上上升升，，拱拱上上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)也也將將隨隨著著下下降降或或上上升升。。拱拱上上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)自自身身也也要要伸伸縮縮。。如如果果將將墩墩臺(tái)臺(tái)與與拱拱上上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)之之間間不不設(shè)設(shè)斷斷縫縫，，拱拱上上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)將將受受到到墩墩臺(tái)臺(tái)的的約約束束不不能能自自由由變變形形，，導(dǎo)導(dǎo)致致拱拱上上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)開開裂裂。。為為避避免免這這種種不不良良的的影影響響，，應(yīng)應(yīng)該該把把墩墩臺(tái)臺(tái)和和拱拱上上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)用用一條條橫橫向向的的貫貫通通縫縫完全全隔隔離離開開來(lái)來(lái)，，斷縫縫有有寬寬度度時(shí)時(shí)叫叫伸縮縮縫縫（一一般般為為2～3cm），，無(wú)寬寬度度或或?qū)拰挾榷容^較小?。ǎ迹?cm）的叫叫變形形縫縫。二、、組組合合體體系系拱拱橋橋的的構(gòu)構(gòu)造造(一)整體體式式拱拱橋橋的的特特點(diǎn)點(diǎn)（（P336）1、構(gòu)構(gòu)造造特特點(diǎn)點(diǎn)①主拱拱與與拱拱上上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)為為一一整整體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)；；②為上上承承式式鋼鋼筋筋混混凝凝土土組組合合式式拱拱橋橋；；③跨中中部部分分為為實(shí)實(shí)腹腹段段，，實(shí)實(shí)腹腹段段兩兩側(cè)側(cè)為為空空腹腹段段；；④拱上上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)各各桿桿件件交交點(diǎn)點(diǎn)采采用用剛剛性性固固結(jié)結(jié)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)。。2、受受力力特特點(diǎn)點(diǎn)①實(shí)腹腹段段:““永久久作作用用””作作用用下下主主要要承承受受軸向向壓壓力力；“永永久久作作用用+可變變作作用用””作作用用下下為為偏心心受受壓壓。②空腹腹段段：：主主拱拱與與拱拱上上建建筑筑共共同同受受力力。。③為有有推推力力結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)3、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)特特點(diǎn)點(diǎn)①結(jié)構(gòu)構(gòu)輕輕巧巧、、受受力力合合理理、、整整體體性性強(qiáng)強(qiáng)、、節(jié)節(jié)省省材材料料等等；；②交接接點(diǎn)點(diǎn)易易開開裂裂，，維維修修養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)困困難難，，影影響響結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的整整體體剛剛度度和和耐耐久久性性；；③適用用于于軟軟土土地地基基，，一一般般應(yīng)應(yīng)用用于于中中等等跨跨徑徑橋橋梁梁。。（二二））桁桁架架拱拱橋橋（（P337～P341）1、組組成成桁架架拱拱橋橋又又稱稱拱形形桁桁架架橋橋。其其上上部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)由由桁架架拱拱片片、橫向向聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)系系和橋面面板板三部部分分組組成成。。桁桁架架拱拱片片是是主主要要的的承承重重結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，是是由由上上下下弦弦桿桿、、腹腹桿桿以以及及跨跨中中由由上上下下弦弦桿桿靠靠近近而而形形成成的的實(shí)實(shí)腹腹段段所所組組成成的的桁桁架架拱拱片片。。桁架架拱拱的的拱上上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與拱拱肋肋融融為為一一體體共共同同受受力力，各節(jié)點(diǎn)均為剛剛性連接，整體性好。。適合軟土地地基上采用。。桁架拱橋的的應(yīng)用范圍以以20