9.2拱桥构造
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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
§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。
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2cm~3cm,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。
拱肋
立柱 横系梁
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。
2.5~5.5m,大跨径(1/8~1/15)l
④腹拱圈: ������ 石砌、混凝土预制或现浇的板拱常用圆弧拱 ������ 矢跨比常用1/2~1/5 ������ 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。
③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: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)=1.2~1.5 宽:等于构件宽 长:(1.15~1.2)倍拱厚 适用:主要用于主拱圈
箱形拱闭合箱的构造
1)箱形截面的组成方式 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 箱形肋
拱箱横隔板
作用:提高抗扭能力,保证箱壁的局部稳定性
设置位置:
箱肋段端部、吊点、拱上空墩处 其余部为每隔3m~5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/4~l/7 (1)钢筋混凝土拱肋 (2)钢管混凝土拱肋 2.横向联系 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,
1)板拱主拱截面宽度、厚度及变化规律 ①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。
②主拱厚度及变化规律 拱顶厚度
对钢筋混凝 土拱
拱脚厚度
其中
hd (1/ 60 ~ 1/ 70)L hj hd / cos j
3)拱肋截面 ������ 矩形:构造简单、施工方便 肋高h≈(1/40~1/60)l ;肋宽≈(0.5~2.0)h 适用:小跨径 ������ 工字形: 肋高h≈(1/25~1/35)l ;肋宽≈(0.4~0.5)h 腹板厚≈30~50cm;适用:大、中跨径 ������ 箱型: 肋高:h≈(1/40~1/55)l; 适用:跨径大,桥面宽 ������ 管形(钢管混凝土拱桥): 肋高:h≈(1/45~1/65)l; 适用:大跨径中、下承式肋形拱桥
(2)空腹式拱桥 防水层: 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。
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,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:1/3~1/5;净跨:1.3~2.0m; 厚:6~8cm ;宽:0.3~0.5m 单波:矢跨比:1/3~1/6;净跨:3~5m 。
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3~5m。
(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:
⑤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 ①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。 ②跨径及布置:要求同拱式~~ ,一般采用全空腹式拱 上建筑
③腹孔结构形式(或桥道梁的形式) 简支
(3)各种拱桥结构中,分别如何设置? 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。 ①实腹式:伸缩缝设在两拱脚上方
实腹式拱桥的伸缩缝
②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。
������ 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 ①简单预制砌块板拱。 ②分肋合龙,横向填镶砌筑板拱。 ③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。
(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:
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
纵梁
a)横墙式腹孔墩
(2)排架式:盖梁和立柱组成的排架或刚架 ①材料:钢筋混凝土 ②立柱:截面都用矩形顺桥向:250~400mm横桥向: 500~900mm ③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,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
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
①特点:构造简单,外形美观,重量较大,多用于 圬工拱桥 ②布置:一般对称布置在靠近拱脚侧的一定区段内 (1/3~1/4跨径范围),一般3~6跨,也有采用全空 腹型式 ③跨径:根据主拱的受力条件确定,中小跨径
横向联结
作用:保证整体性 开口箱肋(U形肋) 闭口箱肋
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
C30~C40),初拟可取h≈(1/55~1/75}l,或由经验公 式得
h l0 100
宽度:可采用窄拱圈形式,取桥宽的0.6~1.0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
4)横系梁的设置 位置:三铰拱、双铰拱设铰处,拱上 建筑的立柱下方。 尺寸:高度取0.8~1.0倍拱肋高, 宽度取0.6~0.8倍拱肋高
(3)双曲拱 主拱圈的组成:拱肋、拱波、拱 板、横向联系
拱波
拱板
拱肋
横向联系
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
j 2tg1(2 f / L)
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
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4m~10m,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Π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。
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)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 ①材料:石料、混凝土预制块砌 筑或现浇混凝土 ②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5cm~l0cm为 原则来确定。 ③适用:基础较好,河流有飘浮 物,多用于砖、石拱桥