长安大学拱桥课件教育设计电子版
桥梁工程 拱桥的设计PPT学习教案
P307 图4-2-6 a）
a) 直砌式（P279，图3-3-8a）
P307 图4-2-6 b）、c)
b) 悬臂式（P279，图3-3-8b、c） c) 带挑梁大悬臂（P279，图3-3-8d） P307图4-2-6d） ③ 宽幅桥梁的上下行分离式布置
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H4
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不等跨连续拱桥的处理 2.1 产生不等跨连续拱的原因 ① 地形限制 ② 地质条件限制 地下溶洞或矿区的地下采矿区的跨越。 ③ 通航孔与不通航孔的差别。 ④ 美观上的要求。 2.2 不等跨带来主要问题：相邻跨的推力不平衡。
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2.3 采取的措施 ① 根据水平推力与矢跨比几乎成反比的关系采用不同的矢跨比。
大跨取陡拱，小跨取坦拱。 ② 采用不同的拱脚标高：大跨降低标高，小跨提高标高。 ③ 调整拱上建筑重量： 大跨：填料轻质化，空腹式；
小跨：填料重质，实腹拱。 ④ 采用不同的拱跨结构：大跨肋拱，小跨板拱。 ⑤ 采用不对称墩。 几种方法措施综合运用，效果更佳。
桥梁工程 拱桥的设计
会计学
1
§2-1 拱桥总体布置与设计构思
主要完成的内容 确定桥位、桥长、跨径、孔数、桥面标高、主拱圈矢跨比等。 这里着重介绍如何确定设计标高和矢跨比及不等跨处理等问题。
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(P302, 图4-2-1)
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H1
H2 H3
图 4-2-1 拱 桥 设 计 控制 高程
的方法来减少M的作用，效果不大。
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2. 截面尺寸拟定 2.1 主拱圈截面宽度的确定 2.1.1 决定截面宽度的主要因素 ① 桥面净空 2×栏杆宽+2×人行道宽+行车道宽
说课获奖课件《学习拱桥设计》
02
拱桥设计基础
拱桥的原理
01
拱桥是一种将压力转化为向心力 的桥梁结构，通过拱形结构将垂 直压力转化为侧向推力，使桥梁 保持稳定。
02
拱桥的设计需要考虑到各种因素 ，如载荷、材料、地形等，以确 保其安全性和稳定性。
拱桥的类型
根据拱的形状，拱桥 可分为圆弧拱桥、抛 物线拱桥和悬链线拱 桥等。
根据跨度，拱桥可分 为大跨度拱桥和小跨 度拱桥。
根据材料，拱桥可分 为石拱桥、混凝土拱 桥和钢拱桥等。
拱桥的历史与文化
拱桥在中国有着悠久的历史，最早的石拱桥建于东汉时期。
中国的赵州桥是世界著名的石拱桥之一，其设计独特，展现了古代中国桥梁建筑的 卓越成就。
拱桥不仅是交通设施，也是文化和艺术的体现，许多著名景点都以拱桥为特色。
详细描述
拱桥设计应充分考虑材料、人工和设备等成本因素。通过优化设计方案、选用合 适的材料和施工方法，可以降低建造成本。同时，合理的维护和保养计划也能延 长桥梁的使用寿命，降低长期运营成本。
05
拱桥设计案例分析
案例一：赵州桥的设计与施工
赵州桥是中国古代著名的石拱桥，其 设计独特，施工技艺高超，具有很高 的历史和文化价值。
说课获奖课件《学习拱桥设 计》
汇报人： 2023-12-30
目录
• 引言 • 拱桥设计基础 • 拱桥设计流程 • 拱桥设计的挑战与解决方案 • 拱桥设计案例分析 • 拱桥设计的未来展望
01
引言
课程背景
拱桥作为古老而经典的桥梁形式，具 有悠久的历史和独特的魅力。随着现 代工程技术的发展，拱桥设计在现代 桥梁工程中仍占有重要地位。
对建立的模型进行详细的分析计算，包括 静力分析、动力分析、稳定性分析等，确 保结构的安全性和可靠性。
长安大学桥梁工程课件
四、桥梁的分类
7、按桥梁的平面形状 正交桥、斜交桥、弯桥
四、桥梁的分类
分类方式
1.按工程规模分 2.按用途分
3.按建筑材料
4.按结构体系分
5.按桥跨结构与桥面的相对位置 6.按跨越方式分 7. 按桥梁的平面形状分
桥涵类型
特大桥、大桥、中桥、小桥等 铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行 及自行车桥、农桥等
中线与桥台台背前缘间的距离。
净跨径l0——指设计洪水位（或通航水位）线上相邻
两个桥墩(或桥台)之间的水平净距，而拱式桥是指每 孔拱跨拱脚截面内边缘之间的距离。
总跨径∑l0——指多孔桥梁中各孔净跨径的总和。
第一节 桥梁的基本组成和分类
三、常用名词： 桥梁全长L——有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八
桥梁工程
澳大利亚悉尼港湾大桥,钢桁架中承式拱桥 （Sydney Harbour Bridge 1932年，跨度518米）
德国巴伐利亚州艾森（Essing，Bayern），跨越美因－多瑙河运河（MainDanube Canal），是一座波浪形人行木桥。建于1986－1987年。
法国米尔奥大桥,桥墩高245m与230m
字墙尾端之间的距离；无桥台的桥梁为桥面系行车道 长度。
桥梁总长L1——指两桥台台背前缘之间的距离。 建筑高度h——指桥上行车路面(或轨顶)与桥跨结构
下边缘之间的高差。
桥下净空H——指设计洪水位或设计通航水位至桥
跨结构下边缘之间的距离。该距离应满足安全排洪及 通航的要求。
第一节 桥梁的基本组成和分类
1964
巫山长江大桥 主跨460m
万县长江大桥 主跨420m
世界最大预应力混凝土梁桥
排序
桥名
《拱桥形状设计》优质教学课件
长江 沿岸 河道
威海五渚 河 河道较 浅
环节一：
因素，桥 的名称、寓意等。
2.组内互评，针对组内成员的作品， 提出自己的意见。
3. 组内评选一个最优作品，全班展示 PK 。
环节二：
1.班级PK ，介绍自己的设计思路、 相应数据、考虑因素等。
2.其他同学作为施工方，对展示的设 计图加以点评（语言、设计、考虑因 素等。）
3.将你手中的笑脸投给你最中意的方 案。
环节三： 设计一座桥，都需要考虑哪些因素？
环节四：
假如你是设计师，结合我们初中所学 ，以下情况你会优先考虑哪些因素？
三 峡
四川山 区
环节五： 通过本节课，你有什么收获？
拱桥——概述和构造课件
拱桥的墩台构造
01 02
墩台类型
根据地形、地质条件和桥梁跨度等因素，可选择重力式墩台、轻型墩台 等。重力式墩台依靠自身重力抵抗水平力，轻型墩台则通过桩基础等分 散荷载。
墩台材料
可采用混凝土、钢筋混凝土、钢材等。混凝土墩台具有较高的抗压性能 ，钢筋混凝土墩台可提高抗裂性能，钢墩台适用于特殊地质条件。
著名现代拱桥
如法国的米洛高架桥，采 用钢混结构，造型独特， 是世界上最高的拱桥之一 。
拱桥在桥梁工程中的地位与前景
地位：拱桥作为桥梁的一种重要类型， 在交通工程中占有重要地位，其独特的 结构和美学价值受到广泛认可。
国际合作与交流：加强国际间的合作与 交流，共同推动拱桥技术的发展，促进 拱桥在世界范围内的普及与应用。
可分为单曲拱桥、双曲拱桥、多曲拱桥等。不同的造型不仅影响拱桥的美感，也会影响其 结构和受力特性。
02
拱桥的构造
拱桥的基本组成
01
拱圈
拱桥的主要承载部分，承受桥 上的荷载并将其传递给墩台。
02
墩台
支撑拱圈并分散荷载至地基， 稳定桥梁结构。
03
桥面系
包括桥面铺装、护栏、排水系 统等，确保行车安全舒适。
绿色环保：随着环保意识的提高，拱桥 建设将更加注重生态环保，推动绿色建 桥技术的发展。
前景展望
技术创新：未来拱桥建设将继续推动技 术创新，如新材料、新工艺、智能化建 造等方面的应用。
06
拱桥案例分析与讨论
案例一：古代经典拱桥分析
赵州桥
作为中国历史上最著名的拱桥之一，赵州桥展现了古代拱桥 的典型特点与卓越工艺。其巧妙的结构设计和独特的建筑材 料，使其经受住了千年岁月的考验，至今仍然屹立不倒。
长安大学拱桥课程设计电子版
悬链线箱形拱桥课程设计任务书1．设计资料设计荷载： 公路Ⅰ级，人群荷载3.5KN/m 2. 矢跨比1/4 桥宽 1.5+9+1.5 拱顶填土包括桥面的平均高度'd h ＝0.5m 净跨径： 0l =45m+3*5=60m; 合拢温度：10o c 最高月平均温度 30o c 最低月平均温度 0o c2.主要构件材料及其数据桥面铺装为 8cm 钢筋混凝土（4γ＝25 KN/m 3）+6cm 沥青混凝土（2γ＝23 KN/m3）拱顶填土材料容重1γ＝22.5 KN/m 3护拱及拱腔为1号石灰砂浆砌筑片石，2γ＝23 KN/m 3 腹拱圈为C30混凝土预制圆弧拱，3γ＝24.5 KN/m 3 腹拱墩为C30钢筋混凝土矩形截面排架式墩，4γ＝25 KN/m 3 主拱圈为C40钢筋混凝土箱形截面，5γ＝25.5 KN/m 33.设计依据1． 交通部部标准《公路桥涵设计通用规范（JTGD60－2004）》； 2． 交通部部标准《公路圬工桥涵设计规范—JTG D61--2005》；3． 交通部部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D60－2004》；二、拱圈截面的几何要素的计算 （一）主拱圈横截面设计三、确定拱轴系数3.1上部结构构造布置上部结构构造布置如下图所示：图3.1上部结构构造尺寸（单位：cm）3.1.1主拱圈假定m=2.514，相应的y ¼/f =0.215，f 0/l 0=1/4，查《拱桥》(上册)表(III)-20(6)得：sinφj =0.76774，cosφj =0.64076，φj =50˚09'4.95" 主拱圈的计算跨径和计算矢高：l =l 0+2y 下sin φj =85+2×0.8449×0.76774=86.2973mf =f 0+y 下(1 cos φj )=21.25+0.8449×(1 0.64076)= 21.8035m 拱脚截面的水平投影和竖向投影x =Hsinφj =1.65×0.76774=1.2668m y =Hcosφj =1.65×0.64076=1.0573m将拱轴沿跨径24等分，每等分长86.2973 3.59572424l l m ∆===，每等分点拱轴线的纵坐标f f y y ⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡=11(其中⎥⎦⎤⎢⎣⎡f y 1由拱桥 (Ⅲ)-1查得),相应的拱背曲面坐标ϕcos 11上y y y -='，拱腹曲面坐标ϕcos 11下y y y +=''。
桥梁工程拱桥的构造PPT学习教案
1/6。采用起重量1200KN钢格构人字扒杆和
直径32mm 40Si2MnVⅣ级钢轧丝锚碇体系
悬臂拼装。
1995贵州省330米江界河桥
1990四川自贡160米牛佛沱桥
桁式组合拱为三室箱形截面，桁架片按节段分 件预制，采用人字扒杆悬拼安装。
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8）钢管混凝土拱桥
1998浙江义乌80米宾王桥
主孔为净跨75m的预应力混凝土桁架拱，拱矢度1/9 ；边孔为净孔40m的双曲拱，
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7）桁式组合拱桥中国首创的一种桥型，它除保持桁式拱结构用料省、竖向刚度大等特点外
，更具有桁梁的特性和可以采用悬臂法施工、施工阶段和运营阶段的受力趋于一致等优点。
主跨为组合预应力混凝土桁架拱。全宽
13.4m，拱圈高2.7m，宽10.56m，矢跨比为
上承式无铰空腹拱，是当时我国跨径最大的双曲拱桥。拱矢度1/10，拱轴线设计为悬链线。 为提高横断面刚度、增强双曲拱在组合过程中裸肋的稳定性，断面设计成高低拱肋，全桥29 道横隔板组成整体性好的拱肋格排，合拢后上面砌筑双层拱波。
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3）肋拱 桥
1990 四川宜宾小南门桥 (=240m)
桥梁工程拱桥的构造
会计学
1
第二章 拱桥的构造
2.1 主拱圈的构造
板拱——石拱桥构造
五角石
五角石
混凝土拱座
混凝土底 梁
拱石的错缝要求
拱圈与墩台及腹孔墩连接 第1页/共40页
第二章 拱桥的构造
2.1 主拱圈的构造
肋拱 肋拱桥的组成: 拱肋布置： 拱肋形式：
纵梁
立 柱
拱肋
横梁
桥面板 纵梁
横系梁
立 柱
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精心整理悬链线箱形拱桥课程设计任务书1．设计资料设计荷载：公路Ⅰ级，人群荷载3.5KN/m2.矢跨比1/4桥宽1.5+9+1.5拱顶填土包括桥面的平均高度'dh＝0.5m净跨径：l=45m+3*5=60m;合拢温度：10o c最高月平均温度30o c最低月平均温度0o c2.主要构件材料及其数据桥面铺装为8cm拱顶填土材料容重1γ＝护拱及拱腔为123KN/m3334γ＝25KN/m35γ＝25.5KN/m33.设计依据1．交通部部标准《公路桥涵设计通用规范（JTGD60－2004）》；2．交通部部标准《公路圬工桥涵设计规范—JTGD61--2005》；3．交通部部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD60－2004》；二、拱圈截面的几何要素的计算 （一）主拱圈横截面设计 三、确定拱轴系数 3.1上部结构构造布置上部结构构造布置如下图所示： 图3.1上部结构构造尺寸（单位：cm ）3.1.1主拱圈假定m=2.514，相应的y ?/f =0.215，f 0/l 0得： sin φj =0.76774，cos φj =0.64076，φj 主拱圈的计算跨径和计算矢高：l =l 0+2y 下sin φj =85+2×0.8449×0.f =f0+y 下(1?cos φj x =Hsin φj =1.65×y =Hcos φj 将拱86.29733.59572424l l m ∆===，每等分点拱轴线的纵坐标y =1拱桥(Ⅲ)-1查得),相应的拱背曲面坐标ϕcos 11上y y y -='，拱腹曲面坐标ϕcos 11下y y y +=''。
具体数值见下表：表3.1主拱圈几何性质表腹孔墩支撑的宽为0.6m 的钢筋混凝土盖梁上。
腹拱拱顶的拱背和主拱拱顶的拱背在同一标高。
腹孔墩墩中线的横坐标x l 以及各墩中线自主拱拱背到腹孔起拱线的高度'101(1(d'f )cos h y y φ=+⨯--+上，分别计算如下表： 表3.2腹孔墩高度计算表上部结构恒载计算恒载计算，首先把桥面系换算成填料厚度，然后按主拱圈、横隔板、拱上空腹段、拱上实腹端及腹拱推力共5个部分进行。
3.2.1桥面系1.桥面系桥面系包括栏杆、人行道构造和附设的管路。
栏杆每幅长3.50m，栅板分三部分预制，如图4所示。
(1)每侧栏杆的重力中栅0.041×25=1.025kN边栅2×0.0244×25=1.22kN立柱0.0852×25=2.13kN中底枋0.0144×25=0.36kN边底枋2×0.01284×25=0.642kN扶手0.042×25=1.050kN∑=6.427kN每延米桥长的栏杆重力(2)人行道构件(图1)a.人行道块件，γ=25kN/m32=32.675kN/mb.2.25×0.03×24×2=3.24kN/mc.人行道板下填砂层，γ=18kN/m32.25×0.02×18×2=2.16kN/md.人行道块件内水管铸铁容重为78.5kN/m3，水的容重为10kN/m3，水管内径为?35cm，外径为?36cm。
[π×0.355×0.01×78.5+π×0.352×10/4]×2=3.6752kN/me.人行道块件里填砂砾石或装电缆，γ=18kN/m3[1.75*0.6-π×0.362/4]×18×2=34.1356kN/m每延米桥长人行道构件重力∑=75.8858kN/m(3)拱顶填料及沥青表处面层重力（0.65×22.5+0.08×25+0.06×23）×12=216.06kN/m度为：h d=(3.493+75.8858+216.06)/(15.4×3.2.2主拱圈3.横隔板布置横隔板。
(1)箱肋有关几何要素a.箱肋截面积(图5)A'=2×0.1×1.45+1.0×0.1+2×0.1×0.1/2=0.4m2b.箱肋截面静矩J'=2×0.1×1.45×1.45/2+1.0×0.10×0.10/2+2×0.1×0.1×(0.1/3+0.1)/2 =0.2166m 3c.截面重心距箱底的距离 y'下=J'/A'=0.541md.箱肋计算跨径l '=l 0+2y'下sin φj =85+2×0.541×0.76774=85.8307me.箱肋轴线弧长S'=2×0.57823l '=99.2598m(2)确定箱肋接头、设置横隔板a.确定接头位置箱肋分三段吊装合拢，点附近，即ξ=0.35~0.37式中⎰+ξξξη022d sh 1k 值根据ξb.布置横隔板端S II/2=(3.17×10+2×232.3)/2=33.4799m ΔS=S I 23.17×1020.3=1.4799m (3)横隔板与接头加强部分的重力横隔板厚均为0.06m 。
靠拱脚的一块为实心板，其余均为空心板。
接头处两相邻横隔板之间以及拱脚截面至第一块横隔板之间的箱底板和两侧板均加厚0.10m ，加强后的断面尺寸如图7所示。
a.横隔板重力空心板P=[(1.0×1.3520.6×0.95+4×0.12/2)×0.06+4×0.5×0.052×1.35]×25×9=12.319kN实心板P=(1.0×1.35×0.06+4×0.5×0.052×1.35)×9×25=19.74375b.中接头加强部分P=[2×0.1×0.54×1.35+0.1×0.54×(1.0-2×0.1)24×0.5×0.052×1.35]×9×25=41.01kNc.拱脚加强段P=[0.1×2×1.35×1.1799 1.35]×9×25=92.1578kNd.各集中力作用线的横坐标x/2dsh122lSkx'÷=+⎰ξξξξη值从《拱桥(例集)》书后附表1l'×ξ/2求得。
l x的值和各集中力分别对l/4和拱脚截面的力臂见表3横隔板的横坐标与力臂计算表表34.拱上空腹段(1)腹孔上部(见图8)腹拱圈外弧跨径l外=l?0+2d'sinφ0=5.6+2×0.35×0.470588=5.9294m 腹拱圈内弧半径R0=l?0/(2sinφ0)=5.6/(2×0.470588)=5.95m腹拱圈重力P a=2φ0Rd'γ3B0=2×28?04'20"×π/180×(5.95+0.35/2)×0.35×24.5×15.4=792.584kN 腹拱上面的护拱重力P b=(2sinφ0-sinφ0cosφ0-φ0)R2γ2B0=(2×0.47058820.470588×0.882353-28?04'20"×π/180)×(5.95+0.35/2)2×23×15.4=479.510kN填料及桥面系重力P c=l外h dγ1B0=5.9294×0.8526×22.5×15.4=1751.698kNP d={(0.6-x')y'γ4+[(f'0+d'-y')γ2+h dγ1](0.622x')}B0={(0.6-0.1647)×0.3088×25+[(1.0520.3088)×23+0.8526×22.5]×(0.622×0.1647)}×15.4=202.7536kN一个腹拱总重力：P=∑P i(2)腹孔下部(见图10)盖梁重力P=[0.6×0.5×15.4+4×(1.5+0.5)×底梁重力P=[0.5×0.5×15.4+4×(0.7+1.3)×1号立柱重力P=4×(15.878721.5)×0.5×2号立柱重力P=4×(10.38753号拱墙重力P=[0.6×15.4+2×0.3×0.4/222×(π×0.52/2+0.3×1)]×40.1647×25×15.4=211.6165kN(3)3821.6381kNP14=3226.5456+130.5+105.125+222.1875=3684.3581kNP15=3226.5456+1201.97=4428.5156kNP16=(3226.54562202.7536)/2+211.6165=1723.5125kN5.拱上实腹段(见图11)(1)拱顶填料及桥面系重P18=l x h dγ1B0=20.6353×0.8526×22.5×15.4=6096.2025kN(2)悬链线曲边三角形P19=lf1(sh kξ2kξ)γ2B0/[2(m21)k]=86.2973×21.3521/[2×(2.514-1)×1.5729]×(sh0.752220.7522)×23×15.4=10003.506kN式中f1=f+y上(121/cosφj)=21.8035+0.8051×(121/0.64076)=21.3521m其重心距原点(拱顶)的水平距离ηl x=[(shkξ2kξ/2)-(chkξ21)/kξ]l x6.腹拱推力围的填料等构造的作用，而不计弯矩的影响。
腹拱拱脚的水平推力F=(C1式中2g2=γ222l2/4]?}=23×{(6.125+0.35/2)2[(6.125+0.35/2)225.76472/4]?}=16.0547kN/m2g3=γ3d'=24.5×0.35=8.575kN/m2由f0/l'0=1/8和b=I/AR2=0.000272查《拱桥》(上册)表(I)-4得C1=0.7769488，C2=0.1072884，C3=0.7900976F=(0.7769488×19.1835+0.1072884×16.0547+0.7900976×8.575)×6.125×15.4=2207.409kN腹拱拱脚推力作用线的纵坐标见图12所示，其距x轴的偏心距为：e=d'+f0-y'/2-y上=0.35+0.7-0.3088/2-0.8051=0.3993m腹拱推力对各截面重心产生的力矩M i=F x(y i e)6.验算拱轴系数恒载对l/4截面和拱脚截面的力矩见表4。