第一_拱桥的概述

第二节 拱桥的组成
1-主拱圈
2-拱顶
3-拱脚 4-拱轴线
L0 - 净跨径 L -计算跨 径 f0 - 净矢高 f -计算矢高 f/L - 矢跨比 上承式拱桥的基本组成
5-拱腹
6-拱背 7-起拱线 8-桥台 9-基础 11-拱上建 筑
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Байду номын сангаас
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如下 图所示：
第三节 拱桥的主要类型和选型
一、拱桥的主要类型
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
主拱圈截面形式形式
板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥
拱轴线型式
圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥 上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥 实腹式拱桥，空腹式拱桥
拱 系
拱
系
• 刚性系杆刚性拱介于刚性系杆柔性拱和柔 （EI） / EI） 性系杆刚性拱之间，即 拱（ 系 在 1／ 80～80之间，拱肋和系杆都有一定的抗弯 刚度，荷载引起的弯矩在拱肋和系杆之间 按刚度分配，它们共同承受纵向力和弯矩， 适用于跨径20～100m。 • 以上三种拱，当用斜吊杆来代替竖直吊杆 时，称为尼尔森拱，斜吊杆与拱肋和系杆 的联结构造稍显复杂，但这种体系与桁架 结构相似，与竖吊杆相比，内力分配更均 匀，整体刚度更大，可节省材料10％～15 ％。
主要缺点： • 1）是有推力的结构，而且自重较大，因而水 平推力也较大，增加了下部结构的工程量，对 地基要求也高； • 2）施工方面的缺点多； • 3）由于水平推力较大，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； • 4）上承式拱桥的建筑高度较高。 拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服 拱桥由于其优点突出，且具有民族特色，符合 我国实际情况，故在桥梁设计方案中常被选用。
第三篇 拱桥
第一章 概述
第一节 拱桥的基本特点及其适用范围 • 1、拱桥的发展
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十八世纪 十九世纪 铸铁拱
钢拱
钢筋混凝土拱
国 外：
石拱，木拱
拱桥
1964年 70年代 80年代
国内： 石拱，木拱
80年代中 刚架拱 桁式组合拱
双曲拱
桁架拱
钢筋混 凝土拱
钢管拱 新型组合体系拱
古代拱桥：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）
桥面位置
拱上建筑形式
（一）按照结构体系分类 1、简单体系拱桥和组合体系拱桥 简单体系拱桥：行车系结构不参与 主拱的受力，主拱以裸拱为主要承 重结构。
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，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。
大跨度拱桥的多样化
网状拱
Network Arch
Kishiwada Bridge (Japan)
Fehmarnsund Bridge (Germany)
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图3.1.3 （a）上承式；（b）中承式；（c）下承式
• 上承式拱桥的上部结构是由主拱圈（肋、 箱）和拱上建筑（又称拱上结构）组成。 主拱圈（肋、箱）是拱桥的主要承重结构， 承受桥上的全部荷裁，并通过它把荷载传 递给墩台及基础。由于主拱圈是曲线形， 一般情况下车辆都无法直接在弧面上行驶， 所以在桥面系与主拱圈之间需要有传递荷 载的构件或填充物，以使车辆能在平顺的 桥道上行驶。桥面系和这些传力构件或填 充物统称为拱上结构或拱上建筑。桥面系 包括行车道、人行道及两侧的栏杆或砌筑 的矮墙等构造。拱上建筑可做成实腹式 （图3-1-2）或空腹式（图3-1-3a），相应 称为实腹拱桥或空腹拱桥。
• 柔性系杆刚性拱组合体系中，系杆的刚度 （EI） （ / EI） 远小于拱肋的刚度，即 ＞80。系杆和 吊杆均为柔性杆件，可以忽略系杆承受的 弯短，通过张拉系杆以抵消大部分拱的推 力。从而能发挥材料的特性，减轻墩台负 担，使这种体系能应用于软土地基上。这 类桥梁适用跨径为20m～90m。 • 刚性系杆柔性拱，拱肋的刚度与系杆的刚 / EI） 度相比小得多，即（EI） （ ＜1／80，可以忽 略拱肋中的弯矩，认为刚性系杆不仅承受 拱的推力，还要承受弯短，为拉弯组合的 梁式构件，而拱肋只承受轴向力，故称为 柔性拱。刚性系杆柔性拱的适用跨径可达 100m。
图1 赵州桥
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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，L＝360m）， 1932建成 的澳大利亚悉尼钢拱桥（图4，L＝ 503m ）及2004 年的卢浦大桥（L=550m）。
图2 1997建成的四川万县长江 大桥 （L=420m)
拱桥按受力图式的分类
两铰拱：一次超静定结构，介于三铰拱和无铰拱之间。
2、组合体系拱桥 组合体系拱桥：在拱式桥跨中，行车系与拱组合，共同 受力。常用的有以下几种形式： 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。 根据拱肋和系杆（梁）相对刚 度的大小及吊杆的布置型式可 以分为；具有竖直吊杆的柔性 系杆刚性拱——称系杆拱；具 有竖直吊杆的刚性系杆柔性 拱——称蓝格尔拱；具有竖直 吊杆的刚性系杆刚性拱——称 洛泽拱
图3 360m 广州丫髻沙特大桥
图 4 1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥
• 2、拱桥的受力特点
拱桥的基本图示
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
3、主要优缺点： 主要优点 ①跨越能力较大。②抗风稳定性强，结构整体 性好。③能就地取材。可以充分利用当地的圬工 和钢筋混凝土等材料，造价较低。④耐久性能好， 维修、养护费用低。⑤构造较简单，技术容易掌 握，有利于广泛应用。⑥建筑艺术造型简洁美观， 能与周围环境较好协调。