预应力混凝土连续梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等详解
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下承式钢管混凝土预应力系杆拱桥，矢度1/6。两片拱肋间用直径 800mm横撑连接以保持其稳定性。活载作用下拱脚的水平推力由系杆及 桥墩共同承担。钢管拱肋实际上是一种复合材料，在破坏荷载作用下， 钢管不仅起纵筋的作用，而且对混凝土起螺旋箍筋的作用，以提高构件 的承载能力。在施工阶段，钢管起着劲性骨架的作用。
第八章 其他桥型
预应力混凝土连续梁桥 拱桥 斜拉桥 悬索桥
背景图片：巴黎阿列克山大III世桥
一、拱桥的现状和发展 二、拱桥的结构体系及总体布置 三、拱桥施工简介 四、拱桥实例介绍
第一节 拱桥的现状和发展
1、拱桥的发展
国 石拱，木拱 外：
十八世纪
十九世纪 铸铁拱
钢拱 钢筋混凝土拱
拱桥
国 内：
1964年 石拱，木拱
• 无支架施工法－悬臂施工，缆索吊装，转体施工
• 劲性骨架施工
悬臂施工
Krk桥施工示意
• 安装钢拱桥所最常用的方法，1874年就开始采用 • 1932年建成的澳大利亚悉尼港桥，1979年建成的南斯
拉夫KrK桥，1995年建成的江界河桁架式拱桥，均采 用悬臂施工（拼装）法。
缆索吊装
将一拱分成若干段，用缆索吊机起吊，从两 岸拱趾悬拼伸出，并用斜索扣住其悬出端，直至 合龙。随后，填筑工地混凝土，完成整个拱圈。
第二节 拱桥的结构体系及总体布置
一、拱桥的基本组成
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
L0 - 净跨径；L -计算跨径； f0 - 净矢高； f -计算矢高； f/L - 矢跨比
二、拱桥的主要类型及其特点
建桥材料 结构体系
拱
主拱圈截面
桥
拱轴线型式
对钢筋混凝土拱桥，用缆索吊装方法或悬臂 法让几条较轻的拱圈合龙，再在合龙的拱圈上填 筑其余的混凝土截面。
转体施工
• 以半拱为单元，分别在两岸 预制，随后，可以让半拱绕 拱趾水平线竖转，也可以绕 拱端竖直线平转，让半拱在 拱顶合龙
劲性骨架法
• 劲性骨架指埋在混凝土拱之中的钢骨架拱式结 构。先让这拱式骨架合龙，再用这拱式骨架为 支架，在其下挂模板，以浇注混凝土拱
思考题
➢ 拱桥的分类 ➢ 实腹拱桥与空腹拱桥 ➢ 矢跨比的概念 ➢ 各种施工方法的要点 ➢ 影响大跨度拱桥发展的主要因素
桥面位置
拱上建筑
圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥 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 板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥
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
（一）按照结构体系分类
1、简单体系拱桥（有推力拱）
• 1942年，西班牙建造Esla钢筋混凝土拱桥（跨 度210m）时就采用此法。
• 若采用钢管作为劲性骨架，则是先将空钢管 （包括其他劲性钢材）分段用缆索吊机拼装就 位直至骨架合龙，然后压注钢管混凝土，最后 现浇外包混凝土成拱。
• 万州长江大桥，例子
四川万州长江 大桥：立面布置
四川万州长江大 桥：横截面布置
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。
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。
8）钢管混凝土拱桥
1990四川旺苍115米东河桥
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。
两铰拱：一次超静定结构，介于三铰拱 和无铰拱之间。
1997建成的四川万县长江大桥
。
360m 广州丫髻沙特大桥
1932建成的澳大利亚悉尼 钢拱桥（L＝ 503m ）及 卢浦大桥（L=550m）。
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。
3、拱桥的优缺特点
• 主要优点 （1）跨越能力大； （2）能充分做到就地取材； （3）耐久性好，养护、维修费用小； （4）外形美观； （5）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）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； （3）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
三、拱桥施工简介
• 有支架施工法－就地灌注或砌筑，建造拱桥的支架， 又叫拱架。石拱桥（木支架），铁路桥（常备式拱形 钢结构），费工费料，施工工序多，工期长
• 实现大跨度钢筋混凝土拱桥的关键问题：不在设计， 而在施工。施工所需解决的问题，是在如何承担尚未 成拱的拱圈（肋）的材料自重。按支架施工的老办法 难以解决问题。新办法则是两条：一是增加拉索（斜 索、力筋），使拱圈能够悬拼；一是及早让部分材料 成圈（成拱），使其具有承受随后增加的材料重量的 能力。
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。 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。
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，拱的水平推力任由墩台承受。
（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。但自重大，不经济， 通常在地基较好的中小跨径圬工 拱桥中采用。
四川万州长江大桥： 四川万州长江大桥：拱
交界墩翻模施工
圈劲性骨架分段吊装
四川万州长江大 桥：骨架吊装
四川万州长江大桥：骨架合龙
四川万州长江大桥：浇筑箱形拱圈混凝土
四川万州长江大桥：浇筑次序
四川万州长江大桥： 浇注拱上立柱
四川万州长江大桥： 吊装桥面T梁
四川万州长江大桥：竣工后全景
第四节 拱桥实例介绍
3）肋拱桥
1988广东广州流溪桥 （L=90m）
钢筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度1/4.5，全桥采用喷塑装修工艺，建筑宏 伟壮丽，已成为公园的重要景观。
4）箱拱桥
1979四川省宜宾市金沙江大桥 （L=150m）
中国采用缆索吊装施工、跨径最大的钢筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高 2.0m，箱宽7.60m，矢跨比1/7，全拱圈横向分5个箱室；纵向分5段预制，缆 索吊装就位后再组合成整体箱。
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。
1965广西南宁都安红渡桥（L: 100m )
主拱圈为等截面悬链线。拱矢度为1/5，拱圈厚1.7m，拱上建筑对称布置5个空腹拱，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内设3个临 时墩，上立钢支架、拱架等，其上砌筑主拱圈。
– 矢跨比－满足泄洪和通航要求，还应从经济、结构 受力、施 工等方面综合分析比较确定。陡拱，坦拱， 拱的水平推力同矢跨比成反比
– 分跨－等跨分孔和不等跨分孔
• 拱轴线选择－形状直接影响主拱截面内力的分布与大小， 选择拱轴线的原则，也就是尽可能降低由于荷载产生的 弯矩值。圆弧线，抛物线，悬链线（普遍采用）
5）刚架拱桥
1989江苏无锡100米下甸桥
变截面，四分点附近截面高度最大，分别向拱脚、跨中减小。取消斜撑，拱 上建筑采用23m预应力混凝土简支梁以过渡。
6）桁架拱桥
1971浙江余杭50米里仁桥
钢筋混凝土斜拉杆式桁架拱桥。拱圈矢跨比为1/8。全桥布置4片拱片，在上弦杆 覆盖微弯板混凝土桥面。预制拱片卧置叠浇，分段用浮吊起吊、翻身和吊装，在三分 点处设临时支托，浇筑湿接头混凝土。
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
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）
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）
公路双曲拱桥多是多肋波 截面；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。
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。
• 总体布置－确定桥梁长度、分跨、桥面标高、主拱矢跨 比和墩台尺寸等
标高
桥面标高－由线路设计与总 体布置及设计综合研究决定 拱顶底面标高－满足拱顶最 小填料厚度和主拱拱顶截面高 度的要求 起拱线标高－根据拱顶底面 标高和桥下净空要求拟定 基础底面标高－根据地基情 况决定
拱桥的设计与计算简介（续）
2、肋拱桥：肋拱桥由两条以上 分离式拱肋组成承重结构，拱肋 之间靠横梁连接成整体。其横截 面较小，省材，自重轻，跨度大， 多用于较大跨径拱桥。可用圬工、 钢筋混凝土、钢材建造。
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。
2）双曲拱桥（中国首创的一种拱桥型式）
1968河南嵩县前河桥 （L=150m）
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。
三、拱桥的总体布置
总
确定桥梁长度及分孔
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
四、拱桥的设计与计算简介
第八章 其他桥型
预应力混凝土连续梁桥 拱桥 斜拉桥 悬索桥
背景图片：巴黎阿列克山大III世桥
一、拱桥的现状和发展 二、拱桥的结构体系及总体布置 三、拱桥施工简介 四、拱桥实例介绍
第一节 拱桥的现状和发展
1、拱桥的发展
国 石拱，木拱 外：
十八世纪
十九世纪 铸铁拱
钢拱 钢筋混凝土拱
拱桥
国 内：
1964年 石拱，木拱
• 无支架施工法－悬臂施工，缆索吊装，转体施工
• 劲性骨架施工
悬臂施工
Krk桥施工示意
• 安装钢拱桥所最常用的方法，1874年就开始采用 • 1932年建成的澳大利亚悉尼港桥，1979年建成的南斯
拉夫KrK桥，1995年建成的江界河桁架式拱桥，均采 用悬臂施工（拼装）法。
缆索吊装
将一拱分成若干段，用缆索吊机起吊，从两 岸拱趾悬拼伸出，并用斜索扣住其悬出端，直至 合龙。随后，填筑工地混凝土，完成整个拱圈。
第二节 拱桥的结构体系及总体布置
一、拱桥的基本组成
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
L0 - 净跨径；L -计算跨径； f0 - 净矢高； f -计算矢高； f/L - 矢跨比
二、拱桥的主要类型及其特点
建桥材料 结构体系
拱
主拱圈截面
桥
拱轴线型式
对钢筋混凝土拱桥，用缆索吊装方法或悬臂 法让几条较轻的拱圈合龙，再在合龙的拱圈上填 筑其余的混凝土截面。
转体施工
• 以半拱为单元，分别在两岸 预制，随后，可以让半拱绕 拱趾水平线竖转，也可以绕 拱端竖直线平转，让半拱在 拱顶合龙
劲性骨架法
• 劲性骨架指埋在混凝土拱之中的钢骨架拱式结 构。先让这拱式骨架合龙，再用这拱式骨架为 支架，在其下挂模板，以浇注混凝土拱
思考题
➢ 拱桥的分类 ➢ 实腹拱桥与空腹拱桥 ➢ 矢跨比的概念 ➢ 各种施工方法的要点 ➢ 影响大跨度拱桥发展的主要因素
桥面位置
拱上建筑
圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥 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 板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥
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
（一）按照结构体系分类
1、简单体系拱桥（有推力拱）
• 1942年，西班牙建造Esla钢筋混凝土拱桥（跨 度210m）时就采用此法。
• 若采用钢管作为劲性骨架，则是先将空钢管 （包括其他劲性钢材）分段用缆索吊机拼装就 位直至骨架合龙，然后压注钢管混凝土，最后 现浇外包混凝土成拱。
• 万州长江大桥，例子
四川万州长江 大桥：立面布置
四川万州长江大 桥：横截面布置
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。
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。
8）钢管混凝土拱桥
1990四川旺苍115米东河桥
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。
两铰拱：一次超静定结构，介于三铰拱 和无铰拱之间。
1997建成的四川万县长江大桥
。
360m 广州丫髻沙特大桥
1932建成的澳大利亚悉尼 钢拱桥（L＝ 503m ）及 卢浦大桥（L=550m）。
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。
3、拱桥的优缺特点
• 主要优点 （1）跨越能力大； （2）能充分做到就地取材； （3）耐久性好，养护、维修费用小； （4）外形美观； （5）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）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； （3）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
三、拱桥施工简介
• 有支架施工法－就地灌注或砌筑，建造拱桥的支架， 又叫拱架。石拱桥（木支架），铁路桥（常备式拱形 钢结构），费工费料，施工工序多，工期长
• 实现大跨度钢筋混凝土拱桥的关键问题：不在设计， 而在施工。施工所需解决的问题，是在如何承担尚未 成拱的拱圈（肋）的材料自重。按支架施工的老办法 难以解决问题。新办法则是两条：一是增加拉索（斜 索、力筋），使拱圈能够悬拼；一是及早让部分材料 成圈（成拱），使其具有承受随后增加的材料重量的 能力。
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。 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。
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，拱的水平推力任由墩台承受。
（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。但自重大，不经济， 通常在地基较好的中小跨径圬工 拱桥中采用。
四川万州长江大桥： 四川万州长江大桥：拱
交界墩翻模施工
圈劲性骨架分段吊装
四川万州长江大 桥：骨架吊装
四川万州长江大桥：骨架合龙
四川万州长江大桥：浇筑箱形拱圈混凝土
四川万州长江大桥：浇筑次序
四川万州长江大桥： 浇注拱上立柱
四川万州长江大桥： 吊装桥面T梁
四川万州长江大桥：竣工后全景
第四节 拱桥实例介绍
3）肋拱桥
1988广东广州流溪桥 （L=90m）
钢筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度1/4.5，全桥采用喷塑装修工艺，建筑宏 伟壮丽，已成为公园的重要景观。
4）箱拱桥
1979四川省宜宾市金沙江大桥 （L=150m）
中国采用缆索吊装施工、跨径最大的钢筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高 2.0m，箱宽7.60m，矢跨比1/7，全拱圈横向分5个箱室；纵向分5段预制，缆 索吊装就位后再组合成整体箱。
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。
1965广西南宁都安红渡桥（L: 100m )
主拱圈为等截面悬链线。拱矢度为1/5，拱圈厚1.7m，拱上建筑对称布置5个空腹拱，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内设3个临 时墩，上立钢支架、拱架等，其上砌筑主拱圈。
– 矢跨比－满足泄洪和通航要求，还应从经济、结构 受力、施 工等方面综合分析比较确定。陡拱，坦拱， 拱的水平推力同矢跨比成反比
– 分跨－等跨分孔和不等跨分孔
• 拱轴线选择－形状直接影响主拱截面内力的分布与大小， 选择拱轴线的原则，也就是尽可能降低由于荷载产生的 弯矩值。圆弧线，抛物线，悬链线（普遍采用）
5）刚架拱桥
1989江苏无锡100米下甸桥
变截面，四分点附近截面高度最大，分别向拱脚、跨中减小。取消斜撑，拱 上建筑采用23m预应力混凝土简支梁以过渡。
6）桁架拱桥
1971浙江余杭50米里仁桥
钢筋混凝土斜拉杆式桁架拱桥。拱圈矢跨比为1/8。全桥布置4片拱片，在上弦杆 覆盖微弯板混凝土桥面。预制拱片卧置叠浇，分段用浮吊起吊、翻身和吊装，在三分 点处设临时支托，浇筑湿接头混凝土。
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
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）
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）
公路双曲拱桥多是多肋波 截面；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。
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。
• 总体布置－确定桥梁长度、分跨、桥面标高、主拱矢跨 比和墩台尺寸等
标高
桥面标高－由线路设计与总 体布置及设计综合研究决定 拱顶底面标高－满足拱顶最 小填料厚度和主拱拱顶截面高 度的要求 起拱线标高－根据拱顶底面 标高和桥下净空要求拟定 基础底面标高－根据地基情 况决定
拱桥的设计与计算简介（续）
2、肋拱桥：肋拱桥由两条以上 分离式拱肋组成承重结构，拱肋 之间靠横梁连接成整体。其横截 面较小，省材，自重轻，跨度大， 多用于较大跨径拱桥。可用圬工、 钢筋混凝土、钢材建造。
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。
2）双曲拱桥（中国首创的一种拱桥型式）
1968河南嵩县前河桥 （L=150m）
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。
三、拱桥的总体布置
总
确定桥梁长度及分孔
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
四、拱桥的设计与计算简介