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第一篇 混凝土拱桥
第一章 拱桥的现状和发展
1、拱桥的发展
十八世纪
十九世纪
国外：石拱，木拱
铸铁拱
钢拱 钢筋混凝土拱
拱桥
1964年
国内：石拱，木拱
70年代
80年代
双曲拱
桁架拱
钢筋混 凝土拱
80年代中
刚架拱 桁式组合拱
钢管拱 新型组合体系拱
1
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
两边设岸孔37m，拱圈厚1.1m。下部结构为重力式石砌墩台。该桥施工在主孔范围
世界上内跨设径3个最临大时的墩石，拱上桥立。钢桥支宽架8m、，拱双架肋等石，拱其桥上，砌腹筑拱主为拱9圈孔。13m，南岸引桥3孔13m，北
岸引桥1孔15m。主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成。拱轴线为悬
桥梁与道路结构
叶爱君
13
同济大学桥梁系
拱式桥
叶爱君
4、箱形拱桥：
箱形拱桥拱圈横截面由几个箱室组成。截面挖空率大，可达 全截面的50%-70%，较实体板拱桥可减少圬工用料与自重， 适用于大跨度拱桥。截面抗扭刚度大，横向整体性和稳定性 好，特别适用于无支架施工。
箱形拱闭合箱的构造
14
桥梁与道路结构
三、拱桥的总体布置
拱
主拱圈截面形式形式 板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥
桥
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
8
桥梁与道路结构
同济大学桥梁系
拱式桥
叶爱君
（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：可以做成上承式，中
5
桥梁与道路结构
第二节 拱桥的结构体系及总体布置
一、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如下图所示：
拱桥的基本图示
一般上承式拱桥，桥跨结构是由主拱圈、拱上建筑 等组成。
6
同济大学桥梁系
1-主拱圈 2-拱顶 3-拱脚
4-拱轴线 5-拱腹 6-拱背
7-起拱线 11-拱上建筑
桥梁与道路结构
叶爱君
12
同济大学桥梁系
拱式桥
3、双曲拱桥：
主拱圈横截面由一个或数个 小拱组成 ， 其主拱圈在纵向 和横向均呈曲线形。通常有 拱肋、拱波、拱板和横向联 系等几部分。
公路双曲拱桥采用最多的是多 肋波的截面形式；对于跨径和 荷载较小的单车道桥可采用单 波的形式。
双曲拱桥施工工序多，组合截 面的整体性差，易开裂，因此， 只宜在中小跨径桥梁中采用。
1）圬工拱桥（石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥，跨越能力较小）
我国公路桥中70%为拱桥。我国多山，石料资源丰富，拱桥取材以石料为主。
叶爱君
主拱圈为等截面11悬99链6950线广湖。西南拱南矢凤度宁凰为都县1/5安的，红乌拱圈渡巢厚桥河1.（桥7mL，（:拱1L上0=0建m1筑2)0对m称）布置5个空腹拱，
承式，下承式，均为有推力拱。
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。
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。
9
桥梁与道路结构
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。
同样，组合拱可以做成上承式、中承式和下承式。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
10
有推力拱：此种组合体系拱没有系杆，有单独的梁和拱共同受力，拱的水平
公元 595-605年的赵州桥（如图1所示，跨径L=37m）
图1 赵州桥 2
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 ）及正在建设的鲁浦大 桥（L=550m）。
图2 1997建成的四川万县长江大桥
（L=420m)
。
图3 360m 广州丫髻沙特大桥
3
图 4 1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥
2、拱桥的受力特点
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
拱桥的基本图示
4
同济大学桥梁系
拱式桥
3、主要优缺点： 主要优点 跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养护、维修 费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用。
推力任由墩台承受。
3、拱片桥
11
同济大学桥梁系
Βιβλιοθήκη Baidu
拱式桥
（二）按照主拱的截面型式分类
1、板拱桥：
主拱圈采用矩形实体截面。构造 简单、施工方便，使用广泛。自 重较大，不经济，通常在地基较 好的中小跨径圬工拱桥中采用。
2、肋拱桥：
肋拱桥由两条或两条以上分离式 拱肋组成承重结构的拱桥，拱肋 之间靠横向联系梁连接成整体而 共同受力.这种桥横截面面积较小， 节省材料,自重轻,跨越能力大， 多用于较大跨径的拱桥。可以用 圬工、钢筋混凝土、钢材建造。
总
确定桥梁长度及分孔
体
布
确定桥梁的设计标高和矢跨比
置
桥面标高，拱定底面标高， 起拱线标高，基础标高
混凝土拱桥矢跨比1/4～1/8 箱型拱桥矢跨比1/6～1/10
正确处理不等分孔问题
采用不同的矢跨比 采用不同的拱脚标高 调整拱上建筑的重力 采用不同的拱跨结构
15
16
同济大学桥梁系
拱式桥
四、拱桥实例介绍
拱式桥
上承式拱桥的基本组成
桥梁与道路结构
L0 - 净跨径 L -计算跨径 f0 - 净矢高 f -计算矢高 f/L - 矢跨比
7
同济大学桥梁系
拱式桥
三、拱桥的主要类型及其特点
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
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； 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：200~600m 范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手
第一章 拱桥的现状和发展
1、拱桥的发展
十八世纪
十九世纪
国外：石拱，木拱
铸铁拱
钢拱 钢筋混凝土拱
拱桥
1964年
国内：石拱，木拱
70年代
80年代
双曲拱
桁架拱
钢筋混 凝土拱
80年代中
刚架拱 桁式组合拱
钢管拱 新型组合体系拱
1
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
两边设岸孔37m，拱圈厚1.1m。下部结构为重力式石砌墩台。该桥施工在主孔范围
世界上内跨设径3个最临大时的墩石，拱上桥立。钢桥支宽架8m、，拱双架肋等石，拱其桥上，砌腹筑拱主为拱9圈孔。13m，南岸引桥3孔13m，北
岸引桥1孔15m。主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成。拱轴线为悬
桥梁与道路结构
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同济大学桥梁系
拱式桥
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4、箱形拱桥：
箱形拱桥拱圈横截面由几个箱室组成。截面挖空率大，可达 全截面的50%-70%，较实体板拱桥可减少圬工用料与自重， 适用于大跨度拱桥。截面抗扭刚度大，横向整体性和稳定性 好，特别适用于无支架施工。
箱形拱闭合箱的构造
14
桥梁与道路结构
三、拱桥的总体布置
拱
主拱圈截面形式形式 板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥
桥
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
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桥梁与道路结构
同济大学桥梁系
拱式桥
叶爱君
（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：可以做成上承式，中
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桥梁与道路结构
第二节 拱桥的结构体系及总体布置
一、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如下图所示：
拱桥的基本图示
一般上承式拱桥，桥跨结构是由主拱圈、拱上建筑 等组成。
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同济大学桥梁系
1-主拱圈 2-拱顶 3-拱脚
4-拱轴线 5-拱腹 6-拱背
7-起拱线 11-拱上建筑
桥梁与道路结构
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12
同济大学桥梁系
拱式桥
3、双曲拱桥：
主拱圈横截面由一个或数个 小拱组成 ， 其主拱圈在纵向 和横向均呈曲线形。通常有 拱肋、拱波、拱板和横向联 系等几部分。
公路双曲拱桥采用最多的是多 肋波的截面形式；对于跨径和 荷载较小的单车道桥可采用单 波的形式。
双曲拱桥施工工序多，组合截 面的整体性差，易开裂，因此， 只宜在中小跨径桥梁中采用。
1）圬工拱桥（石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥，跨越能力较小）
我国公路桥中70%为拱桥。我国多山，石料资源丰富，拱桥取材以石料为主。
叶爱君
主拱圈为等截面11悬99链6950线广湖。西南拱南矢凤度宁凰为都县1/5安的，红乌拱圈渡巢厚桥河1.（桥7mL，（:拱1L上0=0建m1筑2)0对m称）布置5个空腹拱，
承式，下承式，均为有推力拱。
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。
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。
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桥梁与道路结构
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。
同样，组合拱可以做成上承式、中承式和下承式。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
10
有推力拱：此种组合体系拱没有系杆，有单独的梁和拱共同受力，拱的水平
公元 595-605年的赵州桥（如图1所示，跨径L=37m）
图1 赵州桥 2
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 ）及正在建设的鲁浦大 桥（L=550m）。
图2 1997建成的四川万县长江大桥
（L=420m)
。
图3 360m 广州丫髻沙特大桥
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图 4 1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥
2、拱桥的受力特点
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
拱桥的基本图示
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同济大学桥梁系
拱式桥
3、主要优缺点： 主要优点 跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养护、维修 费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用。
推力任由墩台承受。
3、拱片桥
11
同济大学桥梁系
Βιβλιοθήκη Baidu
拱式桥
（二）按照主拱的截面型式分类
1、板拱桥：
主拱圈采用矩形实体截面。构造 简单、施工方便，使用广泛。自 重较大，不经济，通常在地基较 好的中小跨径圬工拱桥中采用。
2、肋拱桥：
肋拱桥由两条或两条以上分离式 拱肋组成承重结构的拱桥，拱肋 之间靠横向联系梁连接成整体而 共同受力.这种桥横截面面积较小， 节省材料,自重轻,跨越能力大， 多用于较大跨径的拱桥。可以用 圬工、钢筋混凝土、钢材建造。
总
确定桥梁长度及分孔
体
布
确定桥梁的设计标高和矢跨比
置
桥面标高，拱定底面标高， 起拱线标高，基础标高
混凝土拱桥矢跨比1/4～1/8 箱型拱桥矢跨比1/6～1/10
正确处理不等分孔问题
采用不同的矢跨比 采用不同的拱脚标高 调整拱上建筑的重力 采用不同的拱跨结构
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同济大学桥梁系
拱式桥
四、拱桥实例介绍
拱式桥
上承式拱桥的基本组成
桥梁与道路结构
L0 - 净跨径 L -计算跨径 f0 - 净矢高 f -计算矢高 f/L - 矢跨比
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同济大学桥梁系
拱式桥
三、拱桥的主要类型及其特点
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
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； 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：200~600m 范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手