拱桥的设计
拱桥设计规范
拱桥设计规范拱桥是一种常见的桥梁结构，具有良好的承重能力和美观性。
在拱桥的设计中，需要考虑到许多因素，例如桥梁的材料、形状、支撑结构等等。
下面是关于拱桥设计规范的一些要点。
1. 拱桥应具有良好的承重能力和稳定性。
在设计时，需要考虑到桥梁的材料强度和稳定性，并合理确定桥幅和支撑结构，以确保桥梁的安全可靠。
2. 拱桥的外形要美观大方。
拱桥通常是城市的地标之一，在设计时应注重外形的美观性，根据桥梁所在的环境和风格，选择合适的拱形和装饰元素。
3. 拱桥的跨径要适中。
拱桥的跨度一般不宜过大，以免造成拱形过于扁平，减弱其承载能力。
同时，过小的跨度也会增加施工难度和成本。
因此，在设计时应根据实际情况确定合适的跨度。
4. 跨越的河道或道路要满足通航和通行要求。
在设计拱桥时，需要考虑到桥梁下部结构与水路或道路的交通要求，确保通航和通行的安全和方便。
5. 拱桥的桥面要平稳。
桥面是人车通行的平台，需要确保平稳且不滑动，同时也要考虑到排水功能，避免积水。
6. 拱桥的桥墩和桥台要牢固。
桥墩和桥台是拱桥的支撑结构，需要具有足够的强度和稳定性，以承受桥梁本身和外部荷载的作用。
7. 拱桥的防震设计要考虑到地震荷载。
在地震地区的拱桥设计中，需要考虑到地震荷载对桥梁的影响，并采取相应的加固措施，以提高桥梁的抗震能力。
8. 拱桥的维护要易于进行。
在设计拱桥时，应考虑到桥梁的维护和修复工作，确保这些工作能够方便进行，并尽量减少对交通的影响。
9. 拱桥的建设要符合环保要求。
在拱桥的建设中，需要合理利用资源，减少能源消耗和环境污染，并采取防止水土流失等措施，确保施工过程对环境的影响最小化。
10. 拱桥的设计要充分考虑材料的使用寿命。
拱桥的材料选择要耐久，具有良好的抗腐蚀性能，并能满足设计寿命要求，以保证拱桥的使用寿命和安全性。
总的来说，拱桥设计既要满足工程和安全要求，又要注重美观和环保，同时还要考虑到施工和维护的方便性。
只有在综合考虑这些要素的基础上，才能设计出具有良好性能和适应环境的拱桥。
拱桥的设计的四个主要高程
1、拱桥的设计的四个主要高程：桥面高程、拱顶底面高程、起拱线高程、基础底面高程2、拱桥的三个设计阶段：⑴桥长及分孔、⑵设计高程及矢跨比、⑶不等跨连续拱的处理3、拱桥常用的拱轴线类型：⑴圆弧线、⑵抛物线、⑶悬链线4、现行桥梁中的三大作用：永久作用、可变作用、偶然作用5、桥梁的全长：有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离，无桥台的桥梁为桥面系行车长度。
6、桥梁的总长：指两桥台台背前缘之间的距离7、桥梁的建筑高度：指桥面至桥梁结构最下缘之间的竖向距离8、桥梁的容许建筑高度：公路（铁路）定线中所确定的桥面（或轨顶）标高，对通航净空顶部标高之差。
9、梁式桥的计算跨径：有支座的桥梁，为桥跨结构的相邻两支座中心之间的距离，无支座的桥梁，为支撑中心之间的距离。
10、拱桥的计算矢高：拱顶至拱脚拱轴线上的垂直距离11、板的有效工作宽度：板在局部分布荷载作用下，不仅直接作用部分承担荷载，相邻部分也会承担一部分，总的宽度12、桥梁设计的原则：⑴安全可靠、⑵适用耐久、⑶经济合理、⑷技术先进、⑸美观、⑹环境保护和可持续发展13、桥面铺装的原则：⑴防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板、⑵保护主梁免受雨水侵蚀、⑶对车辆轮重的集中荷载起分布作用14、桥面横坡的设置方式：三角垫层装配式肋板梁桥、箱式肋板式梁桥、行车道板成倾斜面而形成横坡15、单向板：长宽比≥2，周边支承单向配置受力筋双向板：长宽比＜2，周边支承双向配置受力筋配筋不同：单向板长跨方向只要配置适当的构造钢筋，而双向板按两个方向的内力分别配置钢筋16、伸缩缝的作用：主要是为了防止温度的变化引起路面结构的热胀冷缩过大而造成破坏.现在为了减少地震危害，伸缩缝也起到防止梁体位移过大的作用。
总之就是一个缓冲位移的装置。
设置的位置：梁端与桥台背墙之间，两相邻梁端之间设置，相邻两桥垮结构之间在桥墩处设置。
17、实腹式和空腹式拱上建筑的组成：实腹式的拱上建筑是实体结构的拱桥，由侧墙、拱上填料、护拱以及变形缝、防水层、泄水管和桥面等部分组成空腹式是由几个腹孔构成的拱桥，桥面系和立柱、腹孔、腹孔墩18、不等连续拱防范解决不平衡推理问题的方法：⑴.采用不同的矢跨比；当跨径一定时，推力大小与矢跨比成反比。
拱桥的构造与设计
a、由U形肋组成的多室箱形截面 b、由工字形截面组成的多室箱形截面
c、由闭合箱肋组成的多室箱形截面 d、单箱多室截面
横隔板的预制
汾水河大桥是悬链线无铰拱桥，主孔净跨158m，横截面由5 个箱组成，箱高2.6m，主拱采用缆索吊装施工，单箱分7段 起吊，每段吊重68吨。
在前期出现地质问题和腹板裂缝事件，停工近一年时间后， 中国第四治金建设公司（简称“四冶”）接手实施建设。
汾水河大桥在2009年5月通车
刀鞘溪大桥预制拱箱阶段
（3）箱形拱截面尺寸的拟定
1）拱圈的高度H
拱圈的高度主要取决于拱的跨度，所采用的混凝土强度。 根据我国的实践，可以采用以下的经验公式来拟定拱圈的高度
H l0 100
式中，l0 为拱的净跨径，Δ值在0.6～0.8之间，跨度大或箱室
脚接头一般在墩台的拱座内预留30～40cm的凹槽，将箱肋端部的 箱壁、顶板、底板加厚20～30cm，插入槽内，与箱肋上下缘预埋的钢 板焊接，最后用混凝土不低于拱座混凝土标号的混凝土封填拱脚凹槽。
（6）钢筋布置
主拱一般按素混凝土构件设计，但截面必须配置构造钢筋 以及构件在吊装过程中的受力钢筋。对闭口箱，此部分受力钢 筋对称布置在顶底板上，对开口箱，则布置在箱壁上缘和底板 上，钢筋数量主要由箱段在吊运和悬挂过程中的受力情况计算 确定。沿箱壁的高度应布置分布钢筋，钢筋间距不大于25cm。
小跨拱脚较高，大跨起拱线降低，使基底弯矩尽量抵消 调整拱上建筑的质量
小跨用较重的填料，大跨采用较轻的填料或采用空腹式。 采用不同的类型的拱跨结构
大跨采用空腹式或肋拱或中承式拱桥，小跨采用实腹式 或上承式结构。 设置单向推力墩
实际工程中，以 上方法并非单独 使用，经常综合 使用
拱桥设计流程
拱桥设计流程一、引言拱桥是一种古老而优雅的建筑结构，它不仅具有实用功能，还具有艺术价值。
本文将介绍拱桥的设计流程，包括前期准备、结构设计、材料选择、施工过程等方面的内容。
二、前期准备在进行拱桥设计之前，需要进行一系列的前期准备工作。
首先，需要进行地形调查和勘测，了解桥梁所在地的地质条件和地形特点。
其次，需要确定桥梁的设计参数，包括跨度、荷载标准、使用寿命等。
最后，还需要进行桥梁设计的初步方案选择，根据实际情况确定采用的拱桥形式。
三、结构设计在进行拱桥的结构设计时，需要考虑到桥梁的力学性能和稳定性。
首先，需要确定拱桥的几何形状，包括拱高、拱度、拱轴线等。
其次，需要进行荷载计算，确定桥梁在使用过程中所受到的荷载，并进行结构强度的校核。
最后，还需要进行拱桥的稳定性分析，以确保桥梁在使用过程中不会发生倾覆或垮塌的情况。
四、材料选择在进行拱桥的材料选择时，需要考虑到材料的强度、耐久性和施工性能。
一般来说，拱桥的主要承重构件可以采用钢材、混凝土或石材等材料。
钢材具有较高的强度和韧性，适合用于大跨度的拱桥；混凝土具有良好的耐久性和施工性能，适合用于中小跨度的拱桥；石材具有优雅的外观和良好的抗压性能，适合用于景观桥的建造。
五、施工过程在进行拱桥的施工过程中，需要进行桥梁的测量、制作和安装等工作。
首先，需要进行拱桥的测量和放样，确定桥梁的具体位置和尺寸。
其次，需要进行拱桥构件的制作，包括拱石、拱肋、拱脚等部分。
最后，还需要进行拱桥的安装和调试，确保桥梁的稳定性和使用功能。
六、验收和维护在拱桥的设计和施工完成后，还需要进行桥梁的验收和维护工作。
首先，需要进行桥梁的质量验收，包括结构强度、外观质量等方面的检查。
其次，还需要进行桥梁的安全评估，确保桥梁在使用过程中的安全性。
最后，还需要进行桥梁的维护工作，包括定期检查、保养和修复等，以延长桥梁的使用寿命。
七、结论拱桥的设计流程包括前期准备、结构设计、材料选择、施工过程、验收和维护等多个环节。
7 拱桥构造设计
拱波 作用：主拱圈的组成部分，拱板混凝土浇筑时的模板 要求：一般用混凝土预制成圆弧形（不低于C20）， 单波：矢跨比：1/3～1/6，净跨：3～5m
箱型拱-也称箱型板拱
特点：抗弯惯性距和抗扭惯
性矩均较大，能抵抗
正负M，施工复杂 箱型拱截面组成方式 U形肋：吊装重量轻，现浇量大
工字形肋：无现浇、单肋稳定性差（少用）
先合龙一箱，在 拼顶、底、腹板
箱形肋：质量可靠（卧式预制），吊装稳定性好（目前主要采用的形式）
单箱多室截面：用于不能吊装的特大桥（施工方法：转体、悬臂浇筑、悬臂拼 装）
7.2.2 拱上建筑构造-根据拱上建筑的不同，分为实腹式和空腹式
实腹式拱上建筑 ➢组成：侧墙、拱腹填料、护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面等 ➢特点：构造简单，施工方便，恒载重 ➢适用：小跨径拱桥
➢拱腹填料的做法 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。
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 拱板
作用：“集零为整”，加强拱圈整体 要求：现浇混凝土不低于C20 性 横向联系构件
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
形式：横系梁和横隔板
布置：拱顶、腹孔墩下、 接头处，间距3—5米
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
红星桥
跨越深谷，桥高达65m，主拱跨径108m，副拱跨径分别为24.5m、9m及7m， 全长155.8m。采用三铰双曲拱，左右采用8次抛物线的不对称拱线。
拱桥设计计算内容及方法
拱桥设计计算内容及方法
2.拱桥整体受力计算：拱桥是一个整体结构，因此需要进行整体的受
力计算。
这包括确定整个拱桥受力的大小、方向和分布情况，以及确定拱
桥的整体稳定性。
常用的方法包括静力学平衡方法、弹性力学方法和有限
元方法等。
3.拱桥的固有频率计算：拱桥是一个动力结构，其固有频率对于设计
的安全性是非常重要的。
因此，需要计算拱桥的固有频率，以评估其在自
然频率下的抗风、抗震等性能。
4.应力和变形计算：拱桥在使用过程中会受到荷载的作用，因此需要
计算拱桥在荷载作用下的应力和变形情况，以评估拱桥的安全性能。
常用
的方法包括弹性力学法、有限元法等。
5.断面设计：根据拱桥的受力情况，进行断面设计，包括确定构件的
尺寸和材料。
断面设计需要满足强度和刚度的要求，同时还要考虑构件的
自重和施工的可行性等因素。
6.水力条件计算：对于水上拱桥来说，还需要计算水流对拱桥的冲击
力和涌浪力等水力条件，以评估拱桥的稳定性和安全性。
在进行拱桥设计计算时，常用的工具和软件包括AutoCAD、ANSYS、STAAD.Pro等。
这些工具可以帮助工程师进行受力分析、应力计算和断面
设计等。
同时，还需要参考相关的设计规范和规范，如公路桥梁设计规范、钢结构设计规范等，以确保拱桥的设计计算符合规范和标准的要求。
总之，拱桥设计计算是一项复杂而关键的工作，需要对拱桥结构进行
全面的受力、应力和变形分析，并根据工程实际要求和设计规范进行设计。
只有进行合理的设计计算，才能保证拱桥的安全性和可靠性。
拱桥的设计与计算
§8.1 拱桥设计要点
§8.1.1 确定桥梁的设计标高和矢跨比 §8.1.2 主拱截面尺寸的拟定 §8.1.3 拱轴线选择
大连海事大学----《桥梁工程》
1
第八章 拱桥的设计与计算
一、确定桥梁的设计标高和矢跨比
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。
y1 f
gd y
gx=gd+γy1 gj
l/2
12
第八章 拱桥的设计与计算
k 2 l12 gd (m 1)
d 2 y1
d 2
l12 Hg
gd [1 (m 1)
Hg
y1 ] f
f
x
d 2 y1
d 2
l12 gd Hg
k 2 y1
l/ 2
上式为二阶非齐次常系数线性微分方程。 解此方程，则得拱轴线方程为：
基础底面标高
大连海事大学----《桥梁工程》
3
第八章 拱桥的设计与计算
矢跨比 当跨径大小在分孔时已初步拟定后，根据跨径及拱顶、
拱脚标高，就可以确定主拱圈的矢跨比（f /L ）。
板拱桥：矢跨比可采用1/3～1/7，不宜超过1/8。
混凝土拱桥：矢跨比多在1/5 ～ 1/8间，以1/6居多；
钢管混凝土拱桥矢跨比：1/4～1/5之间，以1/5最多。 钢拱桥常用的矢跨比为1/5～1/10，有推力拱中1/5～ 1/6最为常用。
M
0 x
ql 2
x
q 2
x2
M
0 l
2
ql 2 8
令 M x 0 可得
(ql x q x2 ) ql 2 y 0
22
8f
第二章-拱桥的构造及设计
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 30
桁 架 拱 桥： 结 构 构 造 (桁架拱片与墩台的连接)
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 27
桁 架 拱 桥： 结 构 构 造 (桁架拱片)
主要尺 寸
a、桁架拱片的节间间距一般小于跨度的1/8－1/12；
b、桁架拱片实腹段长度一般为跨度的0.3－0.5倍；
c、下弦杆常采用等截面（一般为矩形），高为跨度的 1/80-1/100;
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 25
桁 架 拱 桥： 结 构 优 缺 点 1. 优点：利用拱上建筑与拱圈共同作用原理，预制桁式拱片， 装配程度高、整体性好，自重轻、用料省，适用于软土地基的 中、小跨度桥梁。
2. 缺点： 节点开裂问题。 大跨度桁架组合拱桥的适用性。
下弦杆与墩（台）的连接一般
悬臂方式
是 在 墩 （ 台 ） 帽 上 预 留 深 10cm 左右（或与肋高相同）的槽孔，
将下弦杆插入并封以砂浆。在
过梁式 受力明确
跨径较大时，由于墩（台）位 移等原因，往往造成支承面局
部承压，引起反力偏心和结构
伸入式
内力变化，故宜采用较完善的 铰接。
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 31
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 38
拱桥设计与施工技巧
拱桥设计与施工技巧拱桥作为一种古老而经典的桥梁结构，具有独特的美学价值和工程实用性。
在建筑设计与施工中，拱桥设计与施工技巧至关重要。
本文将从设计和施工两个方面探讨拱桥的相关技巧与要点。
一、设计技巧1. 段数的选择：拱桥的段数对于桥梁的负荷承受能力和分布具有重要影响。
按照桥梁的跨度和河道宽度可以选择适当的段数，一般情况下，6到8个段数较为理想。
2. 拱身线型的确定：拱桥的线型决定了其美感和承力性能。
对于大跨度拱桥，通常选择平曲线或簇直线，在平面和立面上使得拱桥呈现出流畅的曲线美感。
3. 拱桥高度的计算：拱桥的高度直接影响着该桥的通航能力和通风能力。
需要根据航道图和风压等因素进行合理计算，确保拱桥的设计高度符合要求。
4. 拱桥的开间选择：拱桥的开间选择要根据河道的宽度和水流情况进行合理判断。
在水流较大的地区，需要选择较大的开间，以保证水流通畅和桥梁安全。
二、施工技巧1. 基础施工：拱桥的基础施工是保证拱桥稳定性的关键。
需要根据设计要求选取适当的基础形式，如钢筋混凝土桩基或承台基础。
同时，地质勘测不可忽视，确保基础牢固。
2. 同步施工：拱桥的同步施工技巧是确保拱体平衡性的重要手段。
为了保证整个拱桥的结构刚性和稳定性，在建造过程中需要保持各个部位的施工进度同步，以防止出现不均匀沉降。
3. 拱体施工：拱体施工是拱桥建造最重要的环节之一。
当采用预制拱片时，需要注意合理的预应力张拉、固定顺序和位置选择，确保每一片预制拱片的质量和相互之间的连接性。
4. 拱桥调整与修整：拱桥建造完工后，常常需要进行调整和修整。
通过对拱桥的结构进行检测和分析，如位移观测和应力测量等，可以及时发现拱桥的不稳定因素，并采取相应的修补措施。
在拱桥的设计与施工中，需要充分考虑材料的选择与计算、桥梁的承重能力和阻力、地质与水文条件等多方面因素。
只有在综合考虑这些因素的情况下，才能确保拱桥的质量与安全。
总结起来，拱桥设计与施工涉及到多个方面的技巧与要点。
公路设计手册 拱桥 上册
公路设计手册拱桥上册一、引言公路是现代交通运输的重要组成部分，也是连接城市和乡村的重要纽带。
在公路建设中，拱桥作为一种特殊的桥梁结构，在公路运输中发挥着重要的作用。
本手册旨在系统介绍拱桥的设计理论和施工技术，以提供给设计师和施工人员参考。
二、拱桥概述1. 拱桥定义拱桥是以拱形结构为主体的桥梁，其特点是在桥梁跨度较大时，能够充分利用材料的受力性能，具有良好的承载能力和抗震性能。
2. 拱桥分类根据不同的形式和结构特点，拱桥可分为单孔拱桥、多孔拱桥、长拱桥等多种类型。
每种类型具有各自的适用范围和设计要求。
三、拱桥设计1. 桥面布置拱桥的桥面布置应根据实际情况确定，包括桥面宽度、横断面形状、路面纵坡等。
设计者应考虑到交通安全和行车舒适性等因素。
2. 拱形结构设计拱桥的拱形结构是其核心部分，直接影响桥梁的受力性能。
设计者需要根据桥梁跨度、荷载条件等因素确定拱形结构的形状和尺寸，并进行受力计算和结构优化。
3. 基础设计拱桥的基础是支撑桥梁的重要部分，应具有良好的稳定性和承载能力。
在基础设计中，设计者需要考虑到地质条件、水文条件等因素，选择合适的基础形式和施工方法。
4. 施工工艺拱桥的施工过程需要合理安排工序和采用适当的施工工艺，以确保工程质量和进度。
有经验的施工人员应掌握拱桥施工的关键技术和注意事项，提高施工效率和安全性。
四、拱桥检验与评估1. 检验方法拱桥的检验是为了评估桥梁的结构状况和使用安全性，常用的检验方法包括目视检查、非破坏检测和静载试验等。
设计者和监理人员应根据实际情况选择合适的检验方法。
2. 结构评估通过对拱桥结构的评估，可以判断桥梁的结构强度和耐久性，并提出维护保养的建议。
评估结果为桥梁的维护和管理提供科学依据，以延长桥梁的使用寿命。
五、拱桥的养护与维修为保障拱桥的正常使用和运营，养护与维修工作至关重要。
养护工作主要包括桥梁防腐、排水系统维护等；维修工作主要包括损坏桥面修复、拱桥结构补强等。
桥梁施工中的拱桥设计与施工要点
桥梁施工中的拱桥设计与施工要点桥梁作为交通建设中不可或缺的重要组成部分，承载着运输、经济和社会发展的重任。
而拱桥作为一种常见的桥梁形式，因其结构优势和美观特点，被广泛应用于各类道路、铁路和河流跨越工程。
本文将介绍拱桥设计与施工的要点，旨在为拱桥的建设提供一定的参考和指导。
一、拱桥设计要点1. 结构形式选择在进行拱桥设计时，需要根据具体的项目需求和地理条件，选择合适的结构形式。
常见的拱桥结构形式包括单孔拱、连续拱和悬索拱等。
单孔拱桥适用于跨度较小的场合，连续拱桥适用于跨度较大的场合，而悬索拱则适用于跨度特别大的场合。
2. 强度与稳定性分析在拱桥设计中，强度与稳定性是非常关键的考虑因素。
需要通过结构力学分析，确定桥梁结构的承载能力，确保其能够安全稳定地承受荷载作用。
此外，还需对拱桥的抗震性能进行评估，以提高桥梁在地震等自然灾害中的抗风险能力。
3. 桥面铺装与排水设计拱桥的桥面铺装与排水设计也是设计中的重要环节。
桥面铺装需要选择合适的材料，并保持光滑平整，以提供良好的交通运行条件。
同时，还需考虑到桥梁内部的积水问题，采取有效的排水设计，防止积水对桥梁结构造成损害。
二、拱桥施工要点1. 基础施工拱桥的基础施工是桥梁施工的首要环节。
在选择合适的基础类型时，需要考虑地质条件、河流流量等因素。
同时，还需要进行桥台和桥墩的施工，确保其强度和稳定性。
在混凝土浇筑过程中，要控制好浇筑温度和材料比例，以保证混凝土的质量。
2. 拱体施工拱体施工是拱桥建设中的重要工程。
通常情况下，可以采用预制或现浇的方式进行拱体的施工。
预制拱体可以提高施工效率，减少对河流航道的影响，但需要进行精确的运输和安装。
现浇拱体则可以更好地适应不同的地理条件和桥梁形式，但施工周期较长。
3. 桥面铺装施工桥面铺装施工是拱桥建设的最后一步，直接影响到桥梁的使用寿命和交通安全。
需要选择合适的铺装材料，并按照规范要求进行施工。
在铺装过程中，要注意材料厚度和坡度的控制，以及拱桥与道路连接处的衔接处理。
拱桥的设计建造原理
拱桥的设计建造原理：拱桥指的是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁。
拱桥在容器内的粉料层中如果形成能承受上方粉料的压力而不将此压力传递给下方的面，此面即称为拱桥。
拱桥是向上凸起的曲面，其最大主应力沿拱桥曲面作用，沿拱桥垂直方向的最小主应力为零。
在重力作用下进行的粉料流出过程中可能反复出现拱桥的形成和崩解过程，此种拱桥称为动拱桥。
最早出现的拱桥是石拱桥，借着类似梯形石头的小单位，将桥本身的重量和加诸其上的载重，水平传递到两端的桥墩。
各个小单位互相推挤时，同时也增加了桥体本身的强度。
拱桥构造与设计
第五章 拱桥构造与设计5.1 概述一、拱桥的发展概况二、拱桥的特点 主要受力特点：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。
·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。
·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）随跨径的增大和桥高的提高，增大了拱桥的施工难度，提高了拱桥的总造价。
拱桥施工工序多，需要的劳动力多，施工工期长。
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桁架拱 双曲拱 拱桥国外： 石拱，木拱 十八世纪铸铁拱 十九世纪 钢拱 钢筋混凝土拱国内： 石拱，木拱钢筋混凝土拱 刚架拱桁式组合拱 钢管拱新型组合体系拱1964年70年代 80年代 80年代中桥的竞争对手。
三拱桥的组成及主要类型（一）、拱桥的主要组成一般上承式拱桥，桥跨结构是由主拱圈、拱上建筑等组成。
主拱圈是拱桥的主要承重结构。
拱上结构或拱上建筑：在桥面与主拱圈之间需要有传递压力的构件或填充物，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。
拱桥的下部结构：由桥墩、桥台及基础等组成，用以支承桥跨结构的荷载传至地基。
技术名称．．．．：拱顶：拱圈最高点。
拱脚（起拱面）：拱圈和墩台连接处。
拱轴线：拱圈各横向截面（或换算截面）的形心连线。
拱背：拱圈的上曲面。
拱腹：拱圈的下曲面。
起拱线：起拱面与拱腹相交的直线。
净跨径：每孔桥跨两个起拱线之间的水平距离；计算跨径：相邻两拱脚截面形心点之间的的水平距离，也就是拱轴线两端点之间的水平距离。
净矢高：拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离；计算矢高：拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离；矢跨比：拱圈或（拱肋）的净矢高与净跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比。
拱桥的设计讲义讲稿(附图)
ILeabharlann Id[1 (1 n) ]cos
• 拱厚系数n 与恒载与活载的比值有关：
恒载比重大则 n 较小（拱厚变化大）反之较大。
空腹n=0.3～0.5；实腹n=0.4～0.6；钢砼 n=0.5～0.8；【f/l 较小，上述的n取较小】
截面尺寸拟定
• 拱圈宽度：拱圈的宽度，主要取决于桥面的宽度,即行车道宽
度与人行道宽度之和。
使截面在附加内力影响下各 主要截面的应力相差不大， 并不出现拉应力；
• 2、对于无支架施工，不用
临时性施工措施，能满足各 施工阶段的要求；
• 3、计算方法简便；
• 4、线型美观，便于施工；
压力线作为拱轴线
• 公路拱桥恒载所占比
重大，一般采用恒载
压力线作为拱轴线；
• 特殊情况，活载较大
时，如铁路拱桥，可
• 4、根据跨径、拱顶、拱脚标高确定矢跨比（f/l)
13-2 拱轴线型的选择和拱上建筑物的布置
• 一、拱轴线型
• 选择原则： • 尽可能降低由于荷载产生
的弯矩值。
• 合理拱轴： • 拱轴线与各种荷载的压力
线相吻合；拱圈截面上轴 向力，无弯矩作用，应力 均匀；
• 拱轴线选择应满足：
• 1、尽量减小拱圈截面弯矩，
悬链线、高次抛物线是目 前大、中跨径拱桥采用最 普遍的拱轴线型；
13-3 拱圈截面变化规律和截面尺寸拟定
• 主拱圈：等截面及变截面型式； • 变截面：沿拱轴方向宽度不变，高度变化；或高度不变，
宽度变化；
• 增大截面 I 对降低应力不是最有效；
• 对大跨或很陡的圬工拱桥， • 根据拱厚系数确定：
•
第十三章 拱桥的设计
13-1 拱桥的总体设计 13-2 拱轴线型的选择和拱上建筑物的布置 13-3 拱圈主要尺寸的拟定
为什么有些桥梁需要拱桥设计？
为什么有些桥梁需要拱桥设计？一、抗压性能出色的拱桥设计拱桥是一种非常古老且经典的桥梁设计形式。
其特点是具有出色的抗压性能，能够承受来自上方施加的垂直压力，并将其通过自身结构传递到两边的支撑点上。
这种独特的结构设计使得拱桥在承载重量方面具有明显的优势。
在桥梁跨度较大、通行负荷较重的情况下，拱桥设计能够保证桥梁的稳定性和安全性。
二、拱桥设计的美学价值拱桥作为一种艺术品，具有独特的美学价值。
其优美的曲线和对称的形状，给人以美的享受和艺术的感受。
拱桥的设计注重比例、平衡和形式美，给人一种稳定、和谐的感觉。
拱桥不仅具有实用功能，更是城市景观之一，成为了许多城市的地标和风景线。
三、拱桥设计的经济效益拱桥在桥梁建设中具有较好的经济效益。
相比于其他桥梁形式，拱桥的建设成本相对较低。
它能够以较少的材料实现更大的跨度，并且施工过程相对简单。
此外，拱桥的维护成本也相对较低。
由于其结构简洁、特点明显，拱桥在使用寿命长、维修成本低方面具备优势。
四、拱桥设计的地理适应性拱桥的特殊结构能够适应不同地理环境的需求，比如山区、河流、湖泊等。
在山区，拱桥能够充分利用山体的支撑，实现较大跨度的跨越；在河流和湖泊上，拱桥能够通过合理的设计克服水流的冲击和风险，确保桥梁的稳定性。
综上所述，“为什么有些桥梁需要拱桥设计？”这个问题有着多方面的回答。
拱桥以其出色的抗压性能、美学价值、经济效益和地理适应性成为了桥梁设计中的重要选择。
无论是从实用性还是美学角度来看，拱桥都是一种具备广泛应用前景的桥梁设计形式。
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5.3拱桥的设计
一、拱桥的总体设计
在通过必要的桥址方案比较，确定了桥位之后,再根据当地水文、地质等具体情况,合理地拟定桥梁的长度、跨径、孔数、桥面标高、主拱圈的矢跨比等，这些是拱桥总体设计的主要内容。
有关确定桥长和桥梁分孔的一般原则，前面已经做了介绍，这里只进一步阐明在具体设计拱桥中如何确定设计标高和矢跨比的问题.
（一)、确定拱桥的主要设计标高
ﻩ拱桥的标高主要有四个：桥面标高、拱顶底
面标高、起拱线标高和基础底面标高。
1.桥面标高
ﻩ①由两岸线路的纵断面设计来控制；
②要保证桥下净空能满足宣泄洪水或通
航的要求。
对于无铰拱,可以将拱脚置于设计
水位以下，但通常淹没深度不得超过矢高的
2/3。
2.拱顶底面标高
当桥面标高确定后,由桥面标高减去拱顶填料厚度,就可得到拱顶上缘的标高，减去主拱圈的厚度，可以推出拱顶底面标高。
为了保证漂流物能正常通过,在任何情况下,拱顶底面应高处计算水位(设计洪水位计入雍水、浪高等)1。
０ｍ。
3。
起拱线标高
拟定起拱线标高，为了减小墩台基础底面的弯矩,节省墩台的圬工数量,一般宜选择低拱脚的设计方案。
对于有铰拱桥，拱脚需要高出计算水位以上0。
25m.
为了防止冰害,有铰或无铰拱的拱脚均应高出最高流冰面０。
25m。
当洪水带有大量漂流物，若拱上建筑采用立柱时,应当将起拱线标高提高,使主拱圈不要淹没过多,以防漂浮物对立柱的撞击或挂留.
4。
基础底面标高
ﻩ主要根据冲刷深度、地基承载能力等因素确定。
（二）、确定拱桥的矢跨比
①恒载的水平推力H g与垂直反力Ｖg之比值,随矢跨比的减小而增大。
②推力大，拱圈内轴向力也大,对拱圈受力有利,对墩台基础不利．
③无铰拱：拱圈内的附加内力，拱愈坦（即矢跨比越小），附加内力越大.④矢跨比过大，拱脚区段过陡，施工困难，不美观。
砖、石、混凝土板拱桥及双曲拱桥：1/６~１/4，不宜小于1/8
箱形拱桥：１/8~１/6
钢筋混凝土桁架拱、刚架拱桥:１/10~1/6，不宜小于1/12
（三）、不等跨连续拱桥的处理方法
连续拱桥最好选用等跨分孔方案，但受地形、地质、通航等条件限制时，也可以采用不等跨的方案。
为了减小因结构重力引起推力不平衡对桥墩和基础的偏心作用，可以采用以下措施:
(１)采用不同的矢跨比
ﻩ在相邻两孔中,大跨径用较陡的拱(矢跨比较大）,小跨径用较坦的拱(矢跨比较小）
（2)采用不同的拱脚标高
大跨径孔的矢跨比大,拱脚降低,减小了拱脚水平推力对
基底的力臂.大、小跨的恒载水平推力对基底的弯矩得到平衡。
但拱脚不在同一水平,使桥梁外形欠美观,构造也复杂。
（3)调整拱上建筑的恒载重量如要满足美观要求等,可
用调整拱上建筑的重量来减小相邻孔间的不平衡推力.于是大跨径可用轻质的拱上填料或空腹式拱上建筑，小跨径用重质的拱上填料或实腹式拱上建筑,以改变恒载重量来调整拱桥的恒载水平推力。
三种措施中,从桥梁外观考虑,以第三种为好,在设计中，可将几种措施同时采用。
如仍不能达到完全平衡推力的目的,则需设计成体型不对称的或加大桥墩和基础尺寸来解决。
ﻬ二、拱轴线形的选择
拱轴线的形状：
①直接影响着拱圈的承载能力；
②影响结构耐久性、经济合理性和施工安全性等.
合理拱轴线：与拱上各种荷载作用下的压力线相吻合，这时拱圈截面只受轴向压力,而无
弯矩作用,从而能充分利用圬工材料的抗压性能。
一般说来，以结构重力压力线作为设计
．．．．．．．．．．．．．．．．．
拱轴线，可以认为基本适宜的
．．．．．．．．．．．．．.．
(一)、拱轴线应满足四方面的要求：
①尽量减小拱圈截面的弯矩，使主拱圈在计入弹性压缩、均匀温降、混凝土收缩等影响下各主要截面的应力相差不大、且最大限度减小截面拉应力,最好是不出现拉应力；
②对于无支架施工的拱桥，应满足各施工阶段的要求，并尽可能少用或不用临时性施工措施；
③计算方法简便，易为生产人员掌握;
④线型美观，便于施工。
（二)、目前常用拱轴线型有:
（1)圆弧线
线型最简单,施工最方便,容易掌握。
但拱轴线与恒载压力线偏离较大,使拱圈截面受力不均匀。
圆弧线常用于1５~20m以下的小跨径拱桥。
（2)悬链线
实腹式拱桥恒载强度下的拱圈压力线是一条悬链线．因此实腹式拱桥采用悬链线作拱轴线。
对于空腹式拱桥,恒载压力线与拱轴线偏离。
但这对拱圈控制载面的内力是有利的。
为了设计方便,空腹式拱桥也广泛采用悬链线作为拱轴线。
悬链线是目前我国大、中跨径拱桥采用最普遍的拱轴线型。
(3）抛物线
在竖向均布荷载作用下,拱的合理拱轴线是二次抛物线.对于恒载强度接近均布的拱桥，例如矢跨比较小的空腹式钢筋混凝土拱桥的拱轴线可用二次抛物线.钢筋混凝土桁架拱和刚架拱等轻型拱上结构拱桥的拱轴线也用二次抛物线.大跨径拱桥如果拱上建筑布置很特殊(腹拱跨径特别大)，为了使拱轴线与恒载压力线基本吻合,采用高次抛物线(如四次或六次抛物线)作为拱轴线的。
但计算工作量过大，计算难度大,很少采用。
总之,小跨径拱桥可采用实腹式圆形拱或实腹式悬链线拱;
大、中跨径拱桥可采用空腹式悬链线拱；
轻型拱桥或矢跨比较小的大跨径钢筋混凝土拱桥可以采用抛物线拱.
三、拱上建筑的布置
（一)、拱圈宽度的确定
取决于桥面净空的宽度
中、小跨径拱桥:拱圈宽度等于桥面净空宽度减去栏杆宽。
大跨径桥或跨径较小、桥面特宽的城市桥梁:拱圈宽度小于桥宽．
公跨拱桥主拱圈宽度一般均大于跨径的1/２0.《桥规》规定当主拱圈宽跨比<1/20时,则应验算拱的横向稳定性． (二）、主拱圈高度的拟定
根据跨径大小、荷载等级、主拱圈材料规格等条件决定 （１)石拱桥
中、小跨径石拱桥主拱圈高度可按下式进行估算: 式中：L ０－主拱圈净跨径(cm ）;
d —主拱圈高度(c ｍ);
m —系致,取4.5~6
k -荷载系数,一般为１。
0~１。
2
大跨径的石拱桥,也可由其它经验公式进行估算:10(20)d m k L =+
式中:1m －－系数,一般为０。
016~０。
0２，跨径越大，矢跨比越小，系数取大值； (2）箱形拱、双曲拱、桁架拱和刚架拱桥
确定箱形拱、拱肋中距≯2。
0m 的双曲拱、拱片中距≯3.0ｍ的桁架拱和刚架拱时，由经验公式计算主拱圈肋的高度． 估算的经验公式为:0
()L H a k b
=+
式中： H ——主拱圈(肋)的高度(cm)；
a 、
b ——系数,根据主拱圈的构造型式不同取值;
k —-荷载系数.
a 、
b 、k 系数表
双曲拱桥 a 、b ａ=35;b ＝10０ k 1。
０~1。
4 桁架拱桥
a 、b
ａ=２0；b=7０
30d m k L =⋅
思考题
1。
拱桥的主要特点。
2。
拱桥的分类及适用条件
3.如何确定拱桥的设计标高和矢跨比？
4.如何处理不等跨问题?
5.何为合理拱轴线?试述圆弧线、悬链线、抛物线的适用条件。