大跨度拱桥设计计算及工程实例72页(详细)
大跨径钢管混凝土拱桥施工技术
大跨径钢管混凝土拱桥施工技术文章以计算跨径为338m的上承式钢管混凝土拱桥的施工为例，简要介绍了缆索吊机施工，拱座和交界墩施工，钢管拱肋的加工制造、预拼、吊装以及混凝土浇筑等施工方法，以供同类工程参考。
标签：拱桥；缆索吊；钢管拱肋；1工程简介位于沪蓉国道主干线湖北段某特大桥全长503.548m，主桥为计算跨径338m 的上承式钢管混凝土拱桥，交界墩位于拱座顶面，拱上桥跨布置为三联6×20m 共360m连续空心板结构,桥面结构分幅设计。
主拱圈采用变截面悬链线，拱轴线矢跨比1/5，拱轴系数m=1.543，拱顶截面上下弦中心高度4.9m，拱脚截面上下弦杆中心高度7.9m；拱上立柱采用双排钢管混凝土排架，立柱盖梁采用钢箱梁。
2总体施工思路钢管拱桥的施工由基础明挖开始，拱座、墩身墩帽、桥台施工，钢管拱工厂制造、预拼、涂装、运输、现场组拼成桁架，安装拱上建筑以及上部结构等工序组成。
钢管拱采用缆索吊吊装方案，拱肋的拼装采取悬臂扣挂，拱肋预拼场设于桥下，拱肋通过组装预拼成单元节段运送至拱桥跨中、由缆索吊整体吊装。
3主要施工方法3.1、缆索吊施工用于吊装钢管拱肋的缆索吊机主跨466m，矢跨比为13.4，垂度34.65m，最大垂度38.6m，两岸边锚距均为42m。
缆索吊设两组承重主索（2×8ф60钢丝绳），四台跑车；主索在塔顶鞍座位置可横向移动，横向移动范围沿桥中心线上下游各7.75m，以满足横桥向不同位置、不同吊重吊装的需要。
缆索吊总体方案示意图缆索吊机的主要设备和机具有：承重索、起重索、牵引索、压塔索、缆风索、扣索、塔架、地锚、滑轮、电动卷扬机及跑车等。
缆索吊总体施工顺序：缆索吊机锚碇、塔座基础、缆风绳及卷扬机基础施工→塔架拼装→卷扬机系统、塔顶索鞍走道梁与索鞍安装→缆索系统绳索安装→跑车及吊点安装→缆索吊机试吊。
3.2拱座（含引桥墩基础、缆索吊锚碇、扣索锚碇）施工拱座基坑施工采取由上至下、逐级开挖、边开挖边防护的方法，以爆破开挖为主，机械开挖为辅。
拱桥的设计要点计算要点与简化计算(详细)
78
钢筋混凝土 悬臂人行道
38
600
110
760
110
600
38
220
220
300 40 220 40
170 173
50
435
30
435
50
1000
(d)
拱圈宽度的确定及人行道的布置
钢筋混凝土预制构件
钢筋混 凝土挑梁
19
2. 主拱高度的拟定
中、小跨径公路石拱桥主拱圈高度：
d m k 3 l0
桥面标高：由两岸线路的纵断面设计来控制；要保证 桥下净空能满足泄洪或通航的要求.
拱顶底面标高：由桥面标高推算
桥面标高
拱顶底面标高 起拱线标高
基础底面标高
4
拱桥下净空的有关规定
通航净空要求 设计通航水位
设计洪水位
起拱线标高：一般宜选择低拱脚 的设计方案 基础底面标高：地基、水文条件 和上部结构
2/3
式中：l0—主拱圈净跨径（cm）； d—主拱圈高度（cm）；
m—系数,一般为4.5～6,取值随矢跨比的减小而增大； k—荷载系数,对于公路－I级取1.4,公路－II级取1.2.
对于多肢式截面的跨度不大于300 m 的桥,拱肋截 面高度尺寸可按下式进行初步估算：
H
k1 k2
0.2 L0 100
Nd
N L1 K1
32
（2）横向稳定性验算
1）对于板拱或采用单肋合拢时的拱肋,丧失横向稳定 时的临界轴向力,常用竖向均布荷载作用下,等截面抛物 线双铰拱的横向稳定公式计算：
NL
HL
cos m
2）对于肋拱或无支架施工时采用双肋（或多肋）合拢
的拱肋,在验算横向稳定性时,可视为组合压杆（图8-
大跨度拱式结构
拱式结构姓名：陈溶学号：090042104 班级：建筑80901一、内容摘要：在竖向荷载作用下，拱脚支座内将产生水平推力；在竖向荷载作用下，拱脚水平推力的大小等于相同跨度简支梁在相同竖向荷载作用下所产生的在相应于顶铰C截面上的弯矩M0C除以拱的矢高f；当M0C一定时，拱脚水平推力与拱的矢高成反比。
二、关键词：推力结构、拱脚水平推力1、Abstract:Under the action of vertical load, the arch of the foot support will generate horizontal thrust; under the action of vertical load, horizontal thrust of the arch foot size equal to the same span simply supported beam in the same vertical loads generated by the corresponding to the top hinge section on the CM0C divided by the arch of the vector f; when M0Cis certain, arch foot horizontalthrust and arch rise inversely proportional.2、Key words:Thrust structure、 Arch foot horizontal thrust三、正文：1)拱式结构的简介：拱是一种古老而又现代的结构型式。
拱主要承受轴向压力作用，这对于混凝土、砖、石等工程材料是十分适宜的，特别是在没有钢材的年代，它可以充分利用这些材料抗压强度高的特点，而避免了他们抗拉强度低的缺点。
我国古代拱式结构的杰出例子就是河北省赵县的赵州桥，跨度37m，为石拱桥结构，至今保存完好。
拱桥的计算
X X
2 2
13 X 3 23 X 3
1 p 2p
0 0
31 X1
32 X 2
33 X 3
3p
0
余力X1（弯矩），X2 （轴 力）为对称，而X3（剪力）是 反对称的，故有副系数
13 31 0 23 32 0
但仍有 12 21 0 为了使 12 21＝0 ，可以按下图引用“ 刚臂 ”的办法 达到。
M p H g y
其中：y为三铰拱压力线在该截面
的偏离值
对于无铰拱，由于其是超静定结构， 偏离弯矩将引起次内力，其计算过程 如下：
取左图所示的基本结构，赘余力X1， X2作用在弹性中心，则有：
M1 1
M p H g y
X1
1 p 11
M1M pds
s EI
1 Hg
d 2M dx2
gx Hg
（4-3-3）
由上式可知，为了计算拱轴线（压力线）的一般方程，需首先知道 恒载的分布规律，对于实腹式拱，其任意截面的恒载可以用下式表示：
gx gd y1
g d 拱顶处恒载强度；
（4-3-4）
拱上材料的容重。
由上式，取y1=f，可得拱脚处恒载强度 g j 为：
拱轴线线形可用l/4点纵坐标y1/4的大小表示：
当
1
2
时， y1 y1/ 4
；代 1
2
到悬链线方程
y1
f (chk m 1
1)
半元公式
chk m
y1/4 1 (ch k 1) f m 1 2
第三节拱桥计算
（1）不考虑弹性压缩旳恒载内力--实腹式拱
以为实腹式拱轴线与压力线完全重叠，拱圈
中只有轴力而无弯矩，按纯压拱计算：
恒载水平推力： H g
m 1 4k 2
gdl2 f
kg
gdl2 f
(0.128 ~ 0.18)
gdl2 f
拱脚竖向反力为半拱恒载重力：
Vg
l1 0
g x dx
m2 2 ln(m
3、活载横向分布：活载作用在桥面上使主拱 截面应力不均匀旳现象。在板拱情况下经常 不计荷载横向分布，以为主拱圈全宽均匀承 担荷载。 4、计算措施：手算和程序计算。
第三节 拱桥计算
一、拱轴线旳选择与拟定 二、拟定拱轴系数 三、主拱圈弹性中心及弹性压缩系数计算 四、主拱圈截面内力计算 五、主拱圈正截面强度验算 六、主拱圈稳定性验算 七、主拱圈裸拱强度和稳定性验算 八、主拱圈应力调整
第三节 拱桥计算 一、拱轴线旳选择与拟定 二、拟定拱轴系数 三、主拱圈弹性中心及弹性压缩系数计算 四、主拱圈截面内力计算 五、主拱圈正截面强度验算 六、主拱圈稳定性验算 七、主拱圈裸拱强度和稳定性验算 八、主拱圈应力调整
2.3.3 主拱圈弹性中心及弹性压缩系数计算
1 悬链线无铰拱旳弹性中心
采用恒载压力线作为拱轴线，在恒载作用下不 考虑拱圈变形旳影响时，拱圈各截面均只有轴向压 力，此时拱圈处于纯压状态。但是拱圈材料有弹性， 它在恒载产生旳轴向压力作用下会产生弹性压缩， 使拱轴长度缩短，这种现象称为拱旳弹性压缩。因 为无铰拱是超静定构造，弹性压缩引起拱轴旳缩短， 会在拱中产生内力，在设计中为了计算以便将恒载 压力分为两个部分，即：不考虑弹性压缩引起旳内 力与弹性压缩引起旳内力。两者相加，得到恒载作 用下旳总内力。
拱桥设计计算书
本设计的步骤为：根据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，经初选后提出了三跨连续梁桥、下乘式钢管混凝土拱桥、独塔双跨式混凝土斜拉桥三个比选桥型。
按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，比较三个方案的优缺点。
比选后把下承式钢管混凝土拱桥作为主要推荐设计方案，并进行了结构细部尺寸拟定、主梁内力计算、主梁和桥墩配筋设计及控制截面强度、应力验算，活载变形验算等。
经分析比较及验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。
关键词：比选方案;三跨连续梁桥;下承式钢管混凝土拱桥;独塔双跨式混凝土斜拉桥；主要推荐设计方案；结构分析;验算Abstract: the process of designment：According to the design assignment and the present Highway Bridge Specifications, Take the geological and the landform of the bridge site for further analysis, after preliminary selection, three bridge type schemas are presented, they are Three-span continuous beam bridge, Xia Sheng-type steel arch bridge and Single tower cable-stayed double-span paring their characters comprehensively, the Xia Sheng-type steel arch bridge i s selected as the main design scheme by the philosophy of bridge design as “Practicability, Economy, Security, Beauty”. Through drawing up of structure’s dimension, internal force calculation of dead and living load, prestressed steel design, hypoforce calculation, assessment of prestressing loss, checking computation and pier of key section intension, stress, living load distortion, The conclusion can be drawn that the design is up to the assignment.Key word: Program Comparison ; Three-span continuous beam bridge;Xia Sheng-type steel arch bridge ;Single tower cable-stayed double-span concrete ; the main design scheme for further analysis ; Structure analysis and checking computation目录目录 (1)第一章前言 (1)第二章基本设计资料及技术指标 (2)2.1设计依据 (2)2.2工程地质条件与评价 (2)2.2.1 地形地貌 (2)2.2.2 地基土的构成及工程特性 (2)2.2.3水文地质条件 (2)2.2.4不良地质现象及地质灾害 (2)2.3主要技术标准 (3)第三章桥梁结构设计方案比选 (4)3.1设计要求 (4)3.1.1设计标准及要求 (4)3.1.2主要技术规范 (4)3.2.桥型的方案比选 (4)3.2.1桥型选取的原则 (4)3.2.2入选方案 (4)3.3.3 推荐方案说明 (10)第四章模型设计及计算 (12)4.1 桥型与孔跨布置 (12)4.2主要技术标准及设计采用规范 (12)4.2.1主要技术标准 (12)4.2.2设计采用规范 (12)4.3桥梁结构设计说明 (13)4.3.1上部结构设计说明 (13)4.3.2下部结构设计说明 (13)4.4桥面工程及其它 (13)4.5桥梁结构分析方法 (14)4.5.2荷载内力组合 (14)4.6主要建筑材料 (14)第五章上部结构计算 (16)5.1 桥梁的总体布置 (16)5.2 桥底标高 (16)5.3 拱肋刚度的取值： (16)5.4 毛截面几何特征计算 (17)5.5 拱肋承载力计算： (18)5.6 拱肋稳定系数计算 (19)5.7 作用组合 (19)5.8 横梁的计算 (20)5.8.1按平面静力计算 (20)5.9 建立全桥模型 (21)5.9.1 建立主拱圈模型 (22)5.9.2 矢跨比 (23)5.9.3 拱顶和拱脚高度 (23)5.10 全桥模型的建立 (24)5.11 辽河大桥静力特性分析 (27)5.11.1活载作用下主拱内力及应力 (27)5.12 辽河大桥动力特性分析 (33)5.12.1动力特性的分析方法 (33)5.13 全桥验算 (34)5.13.1 稳定性验算 (34)第六章施工阶段分析 (37)6.1 加工阶段介绍 (37)6.2 施工计算中的钢材应力标准: (37)6.3 施工中关键问题在施工计算中的考虑 (37)第七章下部结构计算 (39)7.1 埋置式桥台设计 (39)7.1.2 基底偏心距演算 (44)7.1.3基础稳定性演算 (44)7.1.4 沉降计算 (45)7.2 桥墩墩柱设计计算 (46)第八章施工组织设计 (55)8.1 编制依据 (55)8.2 编制范围 (55)8.3 编制原则 (55)8.4 工程范围 (55)8.5 进度计划安排 (56)8.6 劳动力安排 (56)8.7 确保工期的措施 (59)8.7.1 工期保证措施 (59)8.8 施工准备 (61)8.8.1项目部组建 (61)8.9 施工方案 (61)8.9.1 钢管拱桥的施工方法 (61)8.9.2 辽河大桥的施工过程 (63)8.9.3 辽河大桥施工要点 (69)8.9.4 雨季施工其它注意事项 (69)8.9.5 安全保证体系 (70)8.10 他应说明的事项 (73)8.10.1 现场文明施工 (73)8.10.2 环境保护 (73)第九章报价计算 (75)总结与展望 (76)总结 (76)结论 (76)展望 (76)谢辞 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。
长跨度拱桥施工技术与结构设计
长跨度拱桥施工技术与结构设计一、施工技术：1.基础施工：长跨度拱桥的基础施工一般采用混凝土浇筑，为了确保基础的稳定性和承载力，可以采用超大型摇臂钻机进行深层开挖，然后注入特殊配方的高强度混凝土。
2.架设拱脚：由于长跨度拱桥的主拱比较高大，施工中一般采用斜拉索技术，先架设拱脚，再进行拱身构造施工。
拱脚施工可以采用大型吊车或者悬臂梁进行，保证施工过程中的平衡和稳定。
3.拱身构造：长跨度拱桥的拱身构造需要采用逐孔施工技术。
首先，在拱脚两侧设置临时支撑，然后一边一孔地拱身，一边进行支撑和调整，保证拱身的平衡和稳定。
4.拱顶构造：施工过程中要特别关注拱顶的承载能力，可以采用吊车或者悬挂篮进行拱顶施工，确保施工过程中的安全和稳定。
二、结构设计：1.拱桥形式：长跨度拱桥的结构设计一般采用双曲线或者抛物线形式，以保证桥梁的稳定性和承载能力。
其中，双曲线形式更常见，其曲率较大，能够减小桥梁的自重。
2.拱脚设置：长跨度拱桥一般设置混凝土拱脚，通过增加桥梁的支撑点，增加桥梁的稳定性和承载能力。
3.拱身构造：长跨度拱桥的拱身构造一般采用钢筋混凝土或者钢桁梁，以保证拱身的稳定和强度。
在设计中，要考虑拱身的刚度和弹性，以及荷载的分布状态。
4.拱部加劲：为了提高拱桥的承载能力和稳定性，一般在拱部增设加劲梁，通过加强拱脚和拱身之间的连接，提高整体结构的刚度和稳定性。
总结起来，长跨度拱桥的施工技术和结构设计是保证拱桥安全可靠的关键。
在施工技术方面，需要采用逐孔施工技术，注重拱脚和拱身的平衡和稳定；在结构设计方面，需要选择合适的拱桥形式和构造方式，增加拱脚和拱身之间的加劲梁，提高整体结构的稳定性和承载能力。
同时，施工过程中要特别关注安全风险，采取相应的措施，确保施工的顺利进行。
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计
( 7 ) 抗风标准：设 计 风 速 25. 2 m/s 。
( 8 ) 设计洪水频率:3 0 0 年一遇。
3 主桥结构设计
国内建造的大跨度钢管混凝土拱桥大部分采用
四肢格构型和哑铃型截面[34]，香火岩特大桥是继广
州 丫 髻 沙 大 桥 、湖 北 恩 施 小 河 特 大 桥 之 后 的 国 内 第
分 析 ，结果表明结构设计满足规范要求。
关 键 词 ：钢管混凝土拱桥；主拱圈；拱 肋 ；拱 脚 ；有限元；静力计算；设计
中图分类号：U448. 225;U442. 5
文献标志码：A
文章编号：1671 —7767(2016)06 —0007 —05
1 工程概况
香火岩特大桥位于贵州省开阳县香火岩景区
内 ，是兰海高速贵州境遵义至贵阳段扩容项目的重
收 稿 日 期 =2016 — 04 — 18 基 金 项 目 ：贵 州 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 （2015 — 122 — 052) 作 者 简 介 ：陈 冠 桦 （1980 — ），男 ，高 级 工 程 师 ，2 0 0 3 年 毕 业 于 湖 南 科 技 大 学 道 路 与 桥 梁 工 程 专 业 ，获 学 士 学 位 ，2 0 0 6 年 毕 业 于 中 南 大 学 桥 梁 与 隧 道 工 程 专 业 ，获 硕 士 学 位 （E -m a il:a5 1 3 0 8 @ ) 。
2 主要技术标准 (1) 道路等级:高速公路。
混凝土截面，横桥向拱肋相互平行，2 幅拱肋间的中
心 距 为 17 m (见图2 ) 。
( 2 ) 设计车道：双 向 6 车道。
3 . 2 拱肋
(3) 设计荷载:公路一 I 级荷载。
建筑大跨度结构案例分析
折板网格结构由双层正交正放网格结构构成，厚度为2.5m，采用焊接空心球 节点。管桁架与折板网格桁架之间的连接单元，与管桁架相连一端采用相贯 焊形式，另一端为焊接空心球节点
10.1张弦梁结构：延安车站雨棚
安车站站台雨棚张弦梁钢结构跨度54米，共60榀，截至11月16日， 已成功吊装14榀。
10.2张弦梁结构：张弦梁采光顶
随着国民经济的快速发展， 大型公共民用建筑的大量兴 建，建筑物的跨度越来越大， 通过门窗、幕墙玻璃进入室 内的光线越来越不能，遇到不少 技术问题，其中最为重要的 是结构支撑体系。常规的桁 架、网架、网壳等与玻璃配 合时，往往显得杆件比较粗 笨和凌乱。因此，研究开发 能与玻璃协调配合的现代张 拉结构，充分利用钢材的抗 拉强度，从而做到杆件纤细、 结构通透和造型美观，这成 为解决玻璃采光顶支撑结构 时的一个重要课题。
7.1悬索结构：北卡罗来纳州雷里
世界上第一座现代悬索结构是1953年建成体育馆 屋盖采用以两个斜放抛物线拱为边缘构件的马鞍 形正交索网，其平面尺寸92*97.该索网被公认为 第一个具有现代意义的大跨度索网屋盖结构
7.2：悬索结构：张家口通泰大桥
张家口通泰大桥是 世界上跨度最大的 下承式钢结构悬索 拱桥，也是国内第 一例主梁为下承式 钢结构悬索拱桥
悉尼歌剧院
6.2:薄壳结构：黄石新体育馆
该体育馆造型 具有不规则、 多面、薄壳结 构的特点，是 全国第二座薄 壳结构设计建 筑——第一座 是广州歌剧院。 该体育馆的最 大跨度为111 米
6.3薄壳结构：广州歌剧院
拱桥的设计与计算解析(81页)
化受矢跨比变化的影响不大。矢跨比有时根据特殊情况， 也有取1/2.5或1/17的所谓极端值的。
5
第八章 拱桥的设计与计算
矢跨比与拱的内力：当跨径相同时矢高越小，拱的水平 推力Hg也越大；反之，拱的水平推力越小。
矢跨比与拱轴的长度：
YB
P
a l
YBo
XA
XB
YA
l 2
P( l 2
f
a)
M
o l
2
f
Mx Nx
M
o x
H
Qo sin x
y
H
cos x
Qx
Qo cos x
H sin x
三铰拱内力计算简图
7
第八章 拱桥的设计与计算
三铰拱在任意荷载作用下任意截面的弯矩为：
Mx
M
0 x
Hy
M
0 x
M
0 1/
2
y f
若令 M x 0 ，即在某种荷载作用下任意截面的弯矩均为零， 拱则为纯压拱。对于一些特殊的分布荷载，可以求出与荷载分 布规律有关的拱轴线，称这条拱轴线为合理拱轴线。
y
H
x
l
H
竖直均布荷载作用下 拱的合理拱
l(m 1)
可见，拱轴水平倾角与拱轴系数m有关。拱轴线
上各点的水平倾角tg ，可直接由《拱桥》（参考文
献[19]、[20]《公路桥涵设计手册一拱桥》的简称） 表（Ⅲ）-2查出。
结构设计知识：大跨度拱桥结构的设计与分析
结构设计知识：大跨度拱桥结构的设计与分析大跨度拱桥是一种常见的桥梁结构，通常用于跨越河流、峡谷或山谷等场所。
它的设计和分析需要考虑到诸多因素，包括桥梁的荷载、抗力、建筑材料、施工工艺等。
本文将从大跨度拱桥结构的设计与分析入手，详细介绍该领域的知识和技术。
一、大跨度拱桥结构的特点大跨度拱桥结构具有以下几个特点：1.较大的跨度：大跨度拱桥一般指跨度在200米以上的桥梁，有些甚至可以达到上千米。
这种大跨度要求桥梁结构具有良好的刚度和稳定性，以支撑起整个桥梁的自重和外部荷载。
2.拱形结构：拱桥是由一系列由张力和压力成员相互连接的曲线构成的，它的曲线形状可以是圆形、椭圆形、抛物线形或者双曲线形。
拱桥的主要受力形式是受压和受拉，通过压力和张力的相互作用来使整个结构保持稳定。
3.高度较大：大跨度拱桥由于要跨越较长的跨度，所以通常拱桥的拱顶高度较大，这既可以提高桥梁的承载能力，又能够增加桥梁的视觉美感。
4.自重较大：由于大跨度拱桥的结构体积和建筑材料消耗较大，所以整体的自重也会较大，这要求桥梁结构具有足够的承载能力。
5.施工难度大：大跨度拱桥的施工难度较大，对施工工艺和技术要求较高，需要采用特殊的施工设备和工艺方法。
二、大跨度拱桥设计的主要内容大跨度拱桥设计的主要内容包括结构分析、荷载计算、材料选用、梁体计算、节点处理、支座设计、地震效应分析等。
以下将对这些内容依次进行介绍。
1.结构分析结构分析是大跨度拱桥设计的第一步，其目的是确定桥梁的内力、位移和应力分布情况。
结构分析一般采用有限元分析方法，通过建立桥梁结构的有限元模型，计算桥梁在各种荷载作用下的受力情况。
在分析的过程中，要注意考虑到桥梁的非线性效应，包括几何非线性、材料非线性和接触非线性等。
2.荷载计算荷载计算是指根据实际使用条件和规范要求，计算桥梁在使用过程中受到的各种荷载，包括静荷载、动荷载、温度荷载、风载、地震荷载等。
荷载计算是确定桥梁结构受力情况的基础，也是桥梁设计的重要内容。
拱桥计算
计算报告目录一、结构计算分析依据 (2)二、结构计算分析 (2)2.1 拱轴系数计算 (2)2.1.1 计算标准 (2)2.1.2 材料及其数据 (2)2.1.3 上部结构计算 (2)2.2 计算分析模型 (7)2.2.1 建立模型 (7)2.2.2 材料特性 (8)2.2.3计算分析说明 (8)2.2.4 计算分析结果 (9)2.2.4.1 主拱圈承载能力极限状态承载能力计算结果 (9)2.2.4.2 主拱圈应力计算结果 (11)2.2.4.3 主拱圈抗剪验算 (14)2.2.4.4 刚度验算 (15)2.2.4.5 桥台稳定性和抗滑移验算 (15)三、结构计算分析结论 (23)一、结构计算分析依据1、交通部《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)2、交通部《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)3、交通部《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)4、交通部《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)5、交通部《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)6、交通部《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）7、交通部部标准《公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTJ022-85》8、《公路桥涵设计手册-拱桥》（上、下册），人民交通出版社，1994年9、《公路桥涵设计手册-基本资料》，人民交通出版社，1993年二、结构计算分析2.1 拱轴系数计算2.1.1 计算标准设计荷载：公路-Ⅱ级净跨径：L0=80m净矢高：f0=13.33m桥面净宽：净4.5+2×0.5m（防撞护栏）2.1.2 材料及其数据拱顶填料厚度hd=0.62m,γ4=24KN/m3拱腔填料单位重γ3=23KN/m3腹孔结构材料单位重γ2=25KN/m3主拱圈采用C40钢筋混凝土,γ1=26KN/m3,轴心抗压强度设计值fcd=18.4MPa,弹性模量E＝3.00×104MPa。
拱桥毕业设计示例
拱桥毕业设计示例目录1拱圈设计 (1)1.1设计资料（图1.1） (1)1.2 确定拱轴系数m (4)1.3不计弹性压缩的自重水平推力H g (7)1.4弹性中心位置和弹性压缩系数 (7)1.5自重效应 (8)1.6《规范》第5.4.1条第1款拱的强度验算用的公路一I级汽车荷载效应 (9)1.7《规范》第5.1.4条第1款拱的强度验算用的人群荷载效应 (13)1.8温度作用效应 (13)1.9按《规范》第5.1.4条第2款的整体“强度一稳定”验算用的荷载效应 (14)1.10拱脚截面直接抗剪强度验算用的荷载效应 (15)1.11拱圈作用效应值汇总 (17)1.12拱圈截面强度验算 (18)1.13拱圈整体“强度一稳定”验算 (23)1.14拱脚截面直接抗剪验算 (26)2桥台计算 (27)2.1基本资料 (27)2.2 桥台设计几何尺寸（图2.1 ） (27)2.3桥台台身自重及起顶上的汽车和人群荷载 (30)2.4拱脚的作用效应对台身底的竖向力和偏心弯矩 (34)2.5台身后土侧压力 (35)2.6台身底作用效应汇总 (36)2.7台身底截面承载力极限状态验算 (37)2.8地基承载力验算 (41)2.9 基础稳定性验算 (43)3桥墩设计 (43)3.1桥墩几何尺寸拟定 (43)4施工方法 (45)5结束语.............................. 错误!未定义书签。
参考文献.............................. 错误!未定义书签。
致谢................................. 错误!未定义书签。
摘要：根据任务书给定的工程条件，对济进桥拟定了石拱桥、简支板桥、经比选最终确定采用空腹式等截面悬链线石拱桥方案。
本文详细说明了石拱桥的拱轴系数计算、弹性中心及弹性压缩计算、主拱圈主要荷载内力计算、主拱圈主要截面的强度验算、温度内力、下部结构内力计算以及对特征截面的强度和稳定性进行了验算。
(拱桥问题)
汇报人： 日期:
目 录
• 引言 • 拱桥问题建模 • 数值模拟与结果分析 • 工程实例：某城市大桥的设计 • 结论与展望 • 参考文献
01
引言
背景介绍
拱桥作为一种传统的桥梁形式， 具有悠久的历史和广泛的应用。
在过去的几十年中，随着科技的 发展和工程材料的进步，拱桥设
计得到了更多的创新和改进。
05
结论与展望
研究结论
01
拱桥结构具有优异的性能和广泛 的应用前景
02
本文通过对不同类型拱桥的对比 和分析，得出了一些关于拱桥设
计、施工和运维的有价值结论
拱桥具有较强的适应性和可塑性 ，可以因地制宜地满足不同的需 求
03
本文的研究为拱桥的发展和应用 提供了理论支持和实践指导
04
研究不足与展望
01 02 03 04
然而，拱桥问题仍然存在一些挑 战和难点，特别是在复杂环境和
恶劣条件下。
研究目的和意义
01
研究拱桥问题的目的是为了更好 地了解其性能、设计和维护，以 保障交通安全和可持续发展。
02
该研究具有重要的理论和实践意 义，可以为拱桥设计提供参考和 指导，促进工程结构的可持续发 展和创新。
02
拱桥问题建模
拱桥结构与受力分析
本文的研究主要集中在常见的拱桥类型上，对于一些特殊类型的拱桥 尚未涉及
在拱桥设计和施工过程中，还需要考虑更多的因素，如地质条件、材 料性能、气候变化等
对于拱桥的运维管理，还需要加强监测和维护，确保其长期稳定和安 全
未来可以进一步拓展拱桥在新型材料、智能制造、绿色环保等领域的 应用研究
06
参考文献
参考文献
优化设计
大跨度石拱桥施工方案范文_pdf
大跨度石拱桥施工方案范文_pdfW济南某工程公司某工程项目部筑龙网二○○二年三月三十一日WW.ZHULONG.COM一、工程概况：（一）工程概况某某路改建工程第某某合同段k18+414.6米处有一座30米跨石拱桥，桥宽23米，在该次道路改建时的同时，将原有23米拱桥两边各加宽15米，使整座桥梁宽度变为53米。
设计拱桥加宽部分结构与旧桥相同，桥跨度30米，主拱圈为等截面悬主拱圈矢高3.75米，桥梁下部为重力式U型砌石桥台。
该桥设计荷载为汽（二）主要工程量筑龙网WWW.ZHULO用细料石，拱圈所用砂浆标号为12.5号水泥砂浆，块石标号不小于60号。
NG超-20，挂-120，主拱圈及腹拱圈材料设计均为花岗岩粗料石，拱脸部分采.CO链线，厚度为105cm，矢跨比1/8，腹拱圈为等截面圆弧，净矢跨比为1/4。
M主要工程量序号1234567891011121314151617181920212223242526项目10#浆砌粗料石主拱圈10#浆砌细料石拱脸7.5#浆砌粗料石腹拱圈7.5#浆砌块石腹拱圈7.5#浆砌块石腹拱墩7.5#浆砌块石侧墙7.5#浆砌片石侧墙7.5#浆砌片石台身7.5#浆砌块石台身7.5#浆砌片石护拱拱上填料7.5#浆砌片石台基40#水泥砼Ⅰ级钢筋7.5#浆砌片石锥坡单位工程量备注m3m3m3m3m3m3m3.ZWWW龙网7.5#浆砌片石锥坡基础砂砾垫层锥心回填筑台背排水碎石层30cm台背排水夯实粘土25cm台背透水性材料石雕护栏25#水泥砼护栏座7.5#浆砌片石导流堤墙7.5#浆砌片石导流堤基拆除浆砌圬工2HULONGm3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m2m3m3m3.COm3M二、施工方案选择（一）方案选择根据工程特点，该工程为制约整个合同段施工工期的一大关键，因此必须将拱桥的施工放在首位。
两侧桥梁同期施工。
工程支架采用碗扣支架，拱架采用型钢焊接支架，支架搭设完毕后进行预压。
大跨度桥梁计算书
大跨度桥梁结构计算书1 结构概况该桥为双薄壁墩刚构桥，主梁采用变高度箱梁，该桥跨径为85+130+85m。
桥梁的结构形式如下：图1.1 桥梁结构形式2技术标准和设计参数2.1计算依据1、交通部《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）；2、交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）；3、交通部《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；4、交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；2.2设计技术条件公路等级：公路Ⅰ级。
2.3 主要设计参数桥梁结构所承受的荷载(或作用)包括结构自重、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移（按沉降量按1.0cm考虑）、活载、结构整体升降温和温度梯度等。
上部结构设计计算取用的有关参数如下：1、结构重力:混凝土容重取26KN/m³2、二期恒载:包括桥面铺装、栏杆等二期恒载的总荷载为：60.8 KN/m3、收缩徐变影响力:按04设计规范取用，天数3650天4、基础变位影响力:不均匀沉降按1.0cm计5、相对湿度70%6、纵向预应力锚下控制应力1395MPa7、孔道偏差系数0.00158、一端锚具回缩0.006m9、钢束松弛率0.310、预应力孔道摩擦系数0.1711、施加预应力混凝土强度≥90%12、温度荷载整体温差+20℃、-20℃温度梯度：按04规范取值，即14.0℃—5℃—0℃，反温差为上述值的-0.5倍。
3 有限元模型3.1单元和截面的建立该桥有限元模型共106个单元，101个节点。
具体模型如下图。
图3.1.1 消隐模式的全桥模型图3.1.2 全桥模型3.2边界条件该桥支座采用固结形式。
图3.2.1 该桥支座3.3主要荷载荷载主要有二期荷载，预应力，自重，温度梯度，系统升降温。
自重:26 KN/m³，采用程序系统提供的-1.04自重系数加载。
系统升降温：升温20度，降温20度。
大跨拱桥设计技术分析国内钢筋混凝土拱桥代表案例
大跨拱桥设计技术分析国内钢筋混凝土拱桥代表案例2020年竣工的钢筋混凝土拱桥共5座，成拱方式分别采用悬臂浇筑、钢管混凝土劲性骨架外包混凝土和缆索吊装箱型拱共三种类型。
其中浇筑叙永县鸡鸣三省大桥工程和贵州沙坨特大桥采用悬臂四川法施工，贵州采用大桥和四川盐源大金河大桥渔塘钢管混凝土劲性骨架成拱后再外包混凝土，重庆彭水上塘乌江大桥复线桥采用传统的缆索吊装箱型拱工艺。
1叙永县鸡鸣三省大桥工程鸡鸣三省大桥是南充渡改桥项目之一，地处四川省叙永县的川、滇、黔三省交汇处，采用二级公路技术标准，大桥于2020年1月建成通车，见图2.1。
桥面宽度11.5m，桥梁全长286.42m。
主桥为净跨180m钢筋混凝土辐花拱桥，拱圈净矢高36m，净矢跨比1/5，拱轴系数1.988，采用挂篮悬臂浇筑、斜拉扣挂法施工。
主桥拱上结构采用双柱式排架，纵置跨径15×12.56m预应力混凝土小钢梁。
两岸引桥各为3×12.56m预应力混凝土简支小箱梁。
拱圈采用单箱双室箱型截面，高3.5m，宽9.6m，拱圈顶、底板、腹板厚度根据受力采用变白厚度厚度。
拱箱分31个节段施工，其中两岸各2个石柱脚节段采用搭架施工，拱顶设一个吊架浇筑贯通段，其余26个节段均为挂篮悬臂浇筑段。
最大悬臂浇筑节段重量239t。
该桥特点如下：根据两岸地形、地质条件及环境景观特点，选择适宜的桥位、拱上排架间距及桥面标高;两岸锚碇采取不同形式，四川岸采用重力式锚冬月，云南岸采用岩锚;扣、锚索力大，扣索设计最大索力195.8t，锚索设计最大索力209.6t。
2贵州沙陀特大桥沙坨特大桥地处贵州省铜仁市沿河镇为沙沱水电站大坝上游约800m处，二级公路技术标准。
大桥于2016年9月份开工，2020年4月建成通车。
桥梁宽度20m，长度626.8m。
主桥为净跨240m上承式钢筋混凝土箱型拱[1]，拱圈净矢跨比1/6，拱轴系数m=1.85。
拱上结构为三柱式排架，纵置19×13.2m简支空心板。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§ 7.1 拱桥的基本组成和受力特点
7.1.1 拱桥的基本组成
根据行车道的位置,拱桥可以分成：上承式、下承式和 中承式三种类型.
拱桥的基本图示
上承式拱桥
上承式拱桥
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
§ 7.3 拱桥的总体思路与构造
7.3.1 拱桥的总体构思 1）上承式拱桥的总体构思
（3）跨径布置
三跨拱桥,理想的边中跨比值应使中墩在恒载作用下的水 平推力平衡.则边中跨比为：
§ 7.3 拱桥的总体思路与构造
7.3.1 拱桥的总体构思 1）上承式拱桥的总体构思
（4）拱轴线的选择
圆弧线：线形简单,施工方便.主要用于20m以下的拱桥. 抛物线：可采用二次抛物线；为使拱轴线与恒载压力线吻
7.3.1 拱桥的总体构思 1）上承式拱桥的总体构思
（2）桥梁设计高程
桥面高程：由总体路线设计确定. 拱顶高程：桥面高程-拱顶处的建筑高度. 起拱线高程：为减轻墩底偏心弯矩,宜采用较低的起拱线
高程. ✓ 有铰拱桥：起拱线一般高于设计洪水位0.25m；严寒地区
桥梁,起拱线不应低于流冰水位0.25m； ✓ 无铰拱桥：防止漂浮物撞击,拱圈不宜淹没太多； ✓ 美观角度,拱座一般露出地面一定高度. 基础底面高程：根据冲刷深度、地基承载力等计算确定.
ad——几何需参视数截设面计配值筋,当情无况可,靠另数行据选时择,可截采面用进几行何验参算数标. 准值ak
§ 7.4 拱桥的计算
稳定验算
拱的稳定性验算分为纵向(面内)和横向(面外)两方面.
➢ 大、中跨径拱桥是否验算纵、横向稳定与施工过程有关： 有支架施工,其稳定与落架时间有关,拱上建筑砌筑完后落 架,可不验算纵向稳定;
后吊装中箱顶、底板,最后组成3室箱.
1997四川万县长江大桥 L=420m) 劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥
巫山巫峡长江大桥
中承式拱桥
丫髻沙大桥
上海卢浦大桥
2003.6 建成,主桥长750m,为全钢结构,其中主跨直径达550m, 居世界同类桥梁之首,被誉为“世界第一钢拱桥”.
下承式拱桥
武汉江汉三桥 桥长989.75米,主跨302.93米,为 跨径为280米的下承式钢管混凝 土系杆拱桥.
净矢高（f0） 拱顶截面下缘至起拱线连线之间的垂距
计算矢高（f）拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之 连线的垂距
矢跨比（D 或 D0）又称矢度,计算矢高与计算跨径之
坦拱:D＜1/5
比（D=f/l）或净矢高与净跨径之比
陡拱:D≥1/5
（D0=f0 / l0）
§ 7.1 拱桥的基本组成和受力特点
7.1.1 拱桥的基本组成
（3）刚性系杆刚性拱
拱肋和系杆均承担一定的弯矩,体系整体刚度大. 拱肋高度（1/50~1/80）L.
§ 7.3 拱桥的总体思路与构造
7.3.2 主拱的构造
1）板拱
主拱圈截面采用矩形实体截面的拱桥称板拱桥. 在中、小跨径的圬工拱桥中采用. 在较薄的拱板上增设纵向肋以提高拱圈抗弯刚度,即构成
板肋拱.
§ 7.3 拱桥的总体思路与构造
7.3.1 拱桥的总体构思 1）上承式拱桥的总体构思
（1）桥长及分孔
按照水文计算、通航要求以及技术经济指标确定,可采用 单跨拱桥或多跨拱桥形式；
为避开深水区或不良地质地段,可采用不等跨布置； 一般采用单跨拱桥来跨越高山峡谷、水流急的河道.
§ 7.3 拱桥的总体思路与构造
最理想的拱轴线是与拱上各种荷载作用下的压力线相吻 合,使拱圈截面只受压力,而无弯矩及剪力的作用,截面应力 均匀,能充分利用圬工材料的抗压性能
实际上由于活载、主拱圈弹性压缩以及温度、收缩等因 素的作用,得不到理想的拱轴线.一般以恒载压力线作为设 计拱轴线.
圆弧线、抛物线和悬链线
§ 7.4 拱桥的计算
拱脚在中墩处固结,拱、梁通过立柱和拱顶实体段连接共 同承受荷载.应用交广泛. 在恒载作用下,通过张拉系杆来平衡主拱的水平力； 成桥后,由于拱脚固结,水平位移被约束,在活载及其他荷载 作用下,拱脚产生水平推力,形成部分有推力拱桥体系.
§ 7.2 拱桥的结构体系
7.2.2 组合体系拱桥
有推力组合体系拱桥
7.2.2 组合体系拱桥——拱肋与纵梁连接方式
下承式梁拱组合体系
拱梁固结； 拱梁铰接； 梁以体外索的形 式锚固在拱的两端, 桥面系通过横梁与 吊杆连接,将桥面 荷载传递给拱肋.
§ 7.3 拱桥的总体思路与构造
7.3.1 拱桥的总体构思
1）上承式拱桥的总体构思
有推力拱桥； 拱圈是主要受力构件； 桥面系不参与拱圈的整体受力,而作为局部受力构件设计.
建桥材料
圬工拱桥,钢筋混凝土拱桥,钢拱桥
结构体系分
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
拱 桥 主拱圈截面形式 板拱桥,肋拱桥,双曲拱桥,箱形拱桥 分 类 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 拱上建筑形式 实腹式拱桥,空腹式拱桥
大跨度拱桥设计计算及工程实例
本章的主要内容
7.1 拱桥的基本组成和受力特点 7.2 拱桥的结构体系 7.3 拱桥的总体构思与构造 7.4 拱桥的计算 7.5 拱桥的施工 7.6 工程实例
§ 7.1 拱桥的基本组成和受力特点
7.1.1 拱桥的基本组成
上部结构： （1）主拱圈：主要承重构件 （2）拱上建筑：桥面系和传力构件或填充物 下部结构：桥墩、桥台、基础
减系数0.7,拱脚应乘以0.9,中间各个截面的正弯矩折减系数,
➢ 算一SR拱dd般——顶——无、作构铰拱用件拱跨效承桥3应载,l/拱的能8脚组力、合设和可拱设计拱用跨计值顶直l/值4是线和主插拱要人脚控法四制确个截定截面.面；；大对跨于度中拱、桥小应跨验径 拱γ桥0—,—拱结跨构l/的4截重要面性可系不数验,按算下；列特要大求跨取径值拱桥,除以上四个截面外,
荷载一部分由纵梁承担,一部分 通过吊杆传递给主拱肋承担. ➢柔性系杆刚性拱（系杆拱） ➢刚性系杆柔性拱（蓝格尔拱） ➢刚性系杆刚性拱（洛泽拱） ➢用斜吊杆时称为尼尔森拱
§ 7.2 拱桥的结构体系
7.2.2 组合体系拱桥
多跨无推力组合体系拱桥
§ 7.2 拱桥的结构体系
7.2.2 组合体系拱桥
部分有推力组合体系拱桥
强度验算
利用内力包络图进行主拱强度验算,拱脚、拱顶、拱跨3l/8、 l/4是主要控制截面,根据结构设计原理和桥规进行验算.
拱圈强度验算:
《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）
➢
➢
无计铰算拱由和0车S双d道(铰im荷1 拱载Gi的S引G计iK起算的可Q拱1S不Q的1K考正虑弯c拱矩jn2上时Q建j,S拱Q筑jk顶)与,主R拱d拱(跨R圈mk1,/的4d联应) 合乘以作折用.
2）中、下承式拱桥的总体构思
中、下承式拱桥的桥跨结构一般由拱肋、横向联系和 悬挂结构三部分组成. 拱肋：主要受力构件,可采用钢筋混凝土、钢管混凝土或 钢箱结构,常用矢跨比为1/7~1/4. 横向联系：设置在两片拱肋之间,增加横向稳定性.包括一 字型横撑、对角横撑、K形横撑等. 悬挂结构：包括吊杆和桥面系等.刚性吊杆：混凝土材料； 柔性吊杆：平行钢丝或钢绞线.吊杆间距一般4~8m.
合,可采用高次抛物线. 悬链线：最常采用的拱轴线.
§ 7.3 拱桥的总体思路与构造
7.3.1 拱桥的总体构思 1）上承式拱桥的总体构思
（5）矢跨比
矢跨比：拱肋的矢高与跨径的比值.矢跨比减小,拱桥水平 推力增加,反之推力减小.
矢跨比影响拱桥整体刚度.矢跨比在1/4~1/6之间时,拱桥刚 度较大.
2）中、下承式拱桥的总体构思
➢梁和拱共同受力,拱的推力完全由墩台承担. ➢梁分担一部分荷载,拱脚推力小于简单体系拱桥.
§ 7.2 拱桥的结构体系
7.2.2 组合体系拱桥——拱肋与纵梁连接方式
中承式梁拱组合体系
中边跨纵梁在拱 肋连接处断开； 边跨梁与拱肋固 结,中跨梁与拱肋 连接处断开； 拱梁完全刚性连 接,共同承担荷载.
§ 7.2 拱桥的结构体系
简单体系拱桥构造简单、受力明确,全部荷载由拱肋承受. 按照拱圈的静力体系分为： 三铰拱：静定,无附加应力,铰构造复杂,少用. 无铰拱：三次超静定,刚度大,构造简单,附加应力大,混凝土
拱多采用无铰拱. 两铰拱：介于二者之间,钢拱采用较多.
§ 7.2 拱桥的结构体系
7.2.2 组合体系拱桥
无推力组合体系拱桥
箱形截面抗扭刚度很大,整体性和稳定性都较好,但施工制作 较复杂.适用于大跨径拱桥.
§ 7.3 拱桥的总体思路与构造
7.3.2 主拱的构造
3）箱形拱
可为单室箱或多室箱,每一闭合箱又由箱壁、顶板、底板 及横隔板组成
多条工字形肋
单箱多室截面
多条U形肋
多条闭合箱肋
§ 7.4 拱桥的计算
拱桥计算的主要内容
板拱
§ 7.3 拱桥的总体思路与构造
7.3.2 主拱的构造
2）肋拱
肋拱桥是将板拱划分成多条分离的、截面高度较大的拱肋, 肋间用横系梁联结.
这种形式以较小的截面面积获得较大的截面抵抗矩,减轻
了结构自重,多用于大、中跨径的拱桥.
§ 7.3 拱桥的总体思路与构造
7.3.2 主拱的构造
2）肋拱
拱肋截面 （1）矩形：构造简单、施工方便 （2）工字形：
7.3.1 拱桥的总体构思 3）梁拱组合体系拱桥的总体构思
（2）刚性系杆柔性拱
拱肋的刚度相对于系杆的刚度较小,刚性系杆承受拉力和弯 矩,按弯拉构件考虑. 跨径：100m；矢跨比：1/5~1/7；拱肋高度（1/120~1/100）L.