拱桥的设计要点计算要点与简化计算(详细)
混凝土拱桥设计与施工要点
混凝土拱桥设计与施工要点一、前言混凝土拱桥是一种具有很高美观性和技术难度的桥梁结构，具有强大的承载能力和抗震能力。
在建造混凝土拱桥时，需要重点考虑设计和施工的要点，以确保桥梁的安全性和可靠性。
二、设计要点1. 拱形设计混凝土拱桥的最重要的设计要点是确定拱形。
拱形的确定涉及到桥梁的承载能力，要根据地质条件、气候条件和预测的交通流量来确定拱形。
拱形的设计应考虑桥梁的水平和垂直曲率，以避免过度弯曲和过度扭转。
2. 桥墩设计桥墩是混凝土拱桥的主要承重结构，它们必须能够承受桥梁的重量和外部荷载。
桥墩的设计应考虑地质条件和桥梁的高度，以确保桥墩的稳定性和可靠性。
3. 拱腿设计拱腿是混凝土拱桥的主要承重结构之一，它们必须能够承受桥梁的重量和外部荷载。
拱腿的设计应考虑桥梁的高度和跨度，以确保拱腿的稳定性和可靠性。
4. 拱肋设计拱肋是混凝土拱桥的主要承重结构之一，它们必须能够承受桥梁的重量和外部荷载。
拱肋的设计应考虑桥梁的高度和跨度，以确保拱肋的稳定性和可靠性。
5. 基础设计混凝土拱桥的基础是桥墩和拱腿的承载结构，它们必须能够承受桥梁的重量和外部荷载。
基础的设计应考虑桥梁的高度和跨度，以确保基础的稳定性和可靠性。
6. 桥面设计混凝土拱桥的桥面应考虑桥面的水平和垂直曲率，以避免过度弯曲和过度扭转。
桥面的设计应考虑桥梁的跨度和交通流量，以确保桥面的稳定性和可靠性。
三、施工要点1. 土建施工土建施工是混凝土拱桥建造的第一步，它涉及到桥墩和拱腿的建造。
土建施工的要点是确保桥墩和拱腿的稳定性和可靠性。
施工前需要进行地质勘探和基础设计，以确保土建施工的质量和安全性。
2. 钢筋加工钢筋加工是混凝土拱桥建造的第二步，它涉及到拱肋和桥面的建造。
钢筋加工的要点是确保钢筋的质量和精度，以确保混凝土拱桥的稳定性和可靠性。
3. 混凝土浇注混凝土浇注是混凝土拱桥建造的第三步，它涉及到桥墩、拱腿、拱肋和桥面的建造。
混凝土浇注的要点是确保混凝土的质量和强度，以确保混凝土拱桥的稳定性和可靠性。
拱桥设计计算方法
拱桥设计计算内容及方法拱桥实用计算——计算内容需要计算的部位：主拱、拱上建筑；组合体系拱：主拱圈、系梁、吊杆；桁架拱：上下弦杆、斜杆；主要荷载：结构重力、预应力、活载、常年及日照温差、拱脚水平位移推力；计算项目：主拱强度设计、验算；拱上建筑强度设计、验算；系梁、吊杆强度设计、验算；横梁、桥面板强度设计、验算；主拱稳定性验算；主拱变形计算、预拱度计算；关键局部应力验算；主拱内力调整计算。
拱桥实用计算——计算方法合理拱轴线：按照拱轴线的形状直接影响主拱截面内力大小、分布的原则选取拱轴线。
尽可能降低由于荷载产生的弯矩值，使拱轴线与拱上各种荷载的压力线相吻合，也就是合理拱轴线。
有推力主拱自重内力：无支架施工拱桥：按实际结构尺寸计算恒载集度，按施工方法确定各种荷载作用的体系与截面。
有支架施工拱桥：按一次落架计算，常采用弹性中心法。
有推力拱活载内力:利用弹性中心法公式查表计算，利用影响线加载计算。
多肋式主拱以及拱上建筑为排架的双曲拱必须考虑横向分布作用，箱形截面应作箱梁应力析。
有推力拱温差及拱脚水平位移内力：利用弹性中心法公式查表计算，或利用有限元结构计算程序进行。
拱上建筑计算：进行拱上建筑的计算时应该考虑联合作用的影响，否则是不安全的。
联合作用的计算必须与拱桥的施工程序相适应。
若是在拱合拢后即拆架，然后再建拱上建筑，则拱与拱上建筑的自重及混凝土收缩影响的大部分仍有拱单独承受，只有后加的那部分恒载和活载及温度变化影响才由拱与拱上建筑共同承担；如果拱架是在拱上建筑建成后才拆除，那么全部恒载和活载以及其它影响力可考虑都由拱与拱上建筑共同承受；拱与拱上建筑的联合作用计算是解高次超静定问题，可以应用平面杆件系统程序进行计算。
组合体系拱桥恒载内力：高次超静定结构必须采用有限元结构程序进行计算。
最优吊杆张拉力:通过吊杆张拉力和系梁内预应力大小的调整可以使主拱与系梁基本处于受压状态。
组合体系拱活载内力计算：采用影响线加载计算包络图，拱肋也必须用横向分布系数考虑车列的偏载。
拱桥的设计原则及计算分析
拱桥的设计原那么及计算分析拱桥的设计原那么及计算分析【摘要】拱桥是我国城市桥梁上使用很广的一种桥型。
拱桥和梁桥的区别不仅在于外形，更重要的在于受力性能方面的不同。
在自重和竖向活荷载作用下，梁在支撑处将仅受到竖向反力作用，而拱桥在竖向荷载作用下，支撑处将同时承受水平和竖向反力。
拱承受的弯矩将比同跨径的梁桥小很多，拱圈主要承受轴向压力。
这样拱桥不仅可以充分利用钢材的抗拉性能，也可以充分发挥混凝土抗压性能好的特性。
【关键词】拱桥；拱肋；1、引言桥梁是市政工程建设中的重要构成局部，是城市路网建设的关键控制点，在当前城市交通迅速开展以及对城市桥梁景观要求越来越高的情况下，普通的梁桥已经不能满足城市桥梁开展的需要了。
拱桥作为景观和受力都比拟好的一种桥型，在城市桥梁中得到了广泛的运用。
2、拱桥的设计原那么2.1拱桥的组成和类型拱桥的组成拱桥和其他桥梁一致，也是由上部结构和下部结构两大局部组成。
拱桥的主要承重构件是拱圈，拱圈在横桥向有整体式和别离式两种。
根据桥面系在拱桥上部结构立面上的位置，拱桥可以分为：上承式、中承式、下承式。
上承式拱桥的桥面在拱圈之上，桥面板和拱圈之间通过传力构件或填充物过度形成平顺的桥面；中承式的桥面板在拱圈立面的中部，通过横梁处的吊杆和立柱将荷载传递到拱肋；下承式拱桥的拱圈由别离拱肋组成，拱肋立面的底部均由吊杆悬吊在拱肋上。
拱桥的类型拱桥的开展历史长，使用广泛，形式多样、构造各有差异，可以按照不同的方式将拱桥分类。
按照拱圈与桥面结构联接构造的方式，可以把拱桥分为简单体系拱桥和组合体系拱桥两大类。
简单体系拱桥按照不同的静力图式又可以分为：三饺拱、无饺拱和两饺拱；组合体系拱桥根据不同的组合方式及受力特点又可分为无推力的和有推力的外部静定和超静定的。
拱圈的横截面形式最常用的有以下几种：板拱、肋板拱、双曲拱、箱型拱等形式。
2.2 拱桥的计算过程分析设计高程确实定拱桥设计高程的控制因素主要有以下四方面：桥面高程、跨中底面高程、起拱线高程、根底底面高程。
拱桥搭建的知识点总结
拱桥搭建的知识点总结拱桥是一种古老的桥梁结构，它利用了拱形的特性，能够将桥梁上的荷载通过拱的结构传递到桥墩上，从而支撑起整个桥梁。
拱桥有着稳定性强、荷载传递效果好等优点，因此在古代就被广泛应用于桥梁建设。
随着建筑技术的发展，现代的拱桥已经可以采用各种材料、各种形式来搭建，逐渐形成了多样化的拱桥结构。
在这篇文章中，我们将对拱桥搭建的一些基本知识点进行总结，希望能够帮助读者对拱桥建设有一个更全面的了解。
一、拱桥的结构形式拱桥的结构形式可以分为单孔拱桥和多孔拱桥两种形式。
1. 单孔拱桥单孔拱桥是指整个桥梁只有一个拱孔的拱桥，这种形式的拱桥一般应用于短跨度的桥梁，由于整个桥梁的荷载能够集中到单个拱孔上，所以单孔拱桥在设计上相对比较简单，施工也比较方便。
而且单孔拱桥的造型美观，通常可以成为一个地标性的建筑物。
2. 多孔拱桥多孔拱桥是指整个桥梁有多个拱孔的拱桥，在设计上需要考虑不同拱孔之间的相互作用，而且在施工过程中也需要特别注意多孔拱桥各部分之间的协调性。
多孔拱桥一般应用于大跨度的桥梁，由于采用了多个拱孔来分担荷载，所以多孔拱桥的荷载传递效果比单孔拱桥要好，能够满足更大跨度的桥梁建设需求。
二、拱桥的材料选择拱桥在材料选择上可以采用混凝土、砖石、钢铁等材料。
1. 混凝土拱桥混凝土拱桥是指拱桥的主体结构采用混凝土材料建造，由于混凝土有着良好的受压性能，所以一般适用于中小跨度的桥梁建设。
同时，混凝土拱桥在施工上也比较简单，因为混凝土可以灌模成各种形状，所以在构造形式上也比较灵活。
2. 砖石拱桥砖石拱桥是指拱桥的主体结构采用砖石材料建造，这种形式的拱桥在古代比较常见，它利用了砖石材料的抗压性能来支撑桥梁的荷载。
由于砖石材料比较容易加工，所以能够制造出各种形式的拱桥，而且砖石材料还有着较好的抗风化性能，使得砖石拱桥在一定程度上具有较长的使用寿命。
3. 钢铁拱桥钢铁拱桥是指拱桥的主体结构采用钢铁材料建造，这种形式的拱桥在现代比较常见，由于钢铁材料具有较好的抗拉性能，所以能够适用于大跨度的桥梁建设。
拱桥的计算
X X
2 2
13 X 3 23 X 3
1 p 2p
0 0
31 X1
32 X 2
33 X 3
3p
0
余力X1（弯矩），X2 （轴 力）为对称，而X3（剪力）是 反对称的，故有副系数
13 31 0 23 32 0
但仍有 12 21 0 为了使 12 21＝0 ，可以按下图引用“ 刚臂 ”的办法 达到。
M p H g y
其中：y为三铰拱压力线在该截面
的偏离值
对于无铰拱，由于其是超静定结构， 偏离弯矩将引起次内力，其计算过程 如下：
取左图所示的基本结构，赘余力X1， X2作用在弹性中心，则有：
M1 1
M p H g y
X1
1 p 11
M1M pds
s EI
1 Hg
d 2M dx2
gx Hg
（4-3-3）
由上式可知，为了计算拱轴线（压力线）的一般方程，需首先知道 恒载的分布规律，对于实腹式拱，其任意截面的恒载可以用下式表示：
gx gd y1
g d 拱顶处恒载强度；
（4-3-4）
拱上材料的容重。
由上式，取y1=f，可得拱脚处恒载强度 g j 为：
拱轴线线形可用l/4点纵坐标y1/4的大小表示：
当
1
2
时， y1 y1/ 4
；代 1
2
到悬链线方程
y1
f (chk m 1
1)
半元公式
chk m
y1/4 1 (ch k 1) f m 1 2
拱桥设计与计算
（8）
上式为二阶非齐次微分方程。解此方程，得到的拱轴线（压力线）方程为：
f y1 = (chkξ 1) m 1
上式为悬链线方程。
（9）
其中ch kξ为双曲余弦函数：
e kξ + e kξ chkξ = 2
对于拱脚截面有：ξ=1，y1=f，代入式（9）可得：
chk = m
通常m为已知，则可以用下式计算k值：
其中
η=
2kf l (m 1)
k可由式（10）计算
代ξ=1，如上式，即可求得：
tg j = ηshk
c)根据计算出的 j 计算出gj后，即可求得mi+1 d)比较mi和mi+1，如两者相符，即假定的mi为真实值；如两者相差较大， 则以计算出的mi+1作为假设值，重新计算，直到两者相等 （2）空腹式拱拱轴系数的确定 空腹式拱桥中，桥跨结构的结构重力由 两部分组成，即主拱圈承受由实腹段自重的 分布力和空腹部分通过腹孔墩传下的集中力 （如左图）。由于集中力的存在，拱的压力 线为在集中力作用点处有转折的曲线。但实 际设计拱桥时，由于悬链线的受力情况较好， 故多用悬链线作为拱轴线。 为了使悬链线与其结构重力压力线重 和，一般采用“ 五点重和法”确定悬链线 的m值。即要求拱轴线在全拱（拱定、两 1/4l点和两拱脚）与其三铰拱的压力线重和。 其相应的拱轴系数确定如下
（６）
将上式代入式（3），并引参数ξ:
x = l1ξ
可得：
d 2 y1 l12 = 2 dξ H g gd
2
则：
dx = l1dξ
y 1 + (m 1) 1 f
令
l12 g d k = (m 1) Hg f d 2 y1 l12 g d = + k 2 y1 dξ 2 Hg
混凝土拱桥的设计与计算方法
混凝土拱桥的设计与计算方法一、绪论混凝土拱桥是一种常见的桥梁结构形式，其独特的造型、强大的承载能力和良好的经济性受到了广泛的认可和应用。
混凝土拱桥的设计与计算方法是建造这种桥梁的重要前提，本文将详细介绍混凝土拱桥的设计与计算方法。
二、混凝土拱桥的基本结构混凝土拱桥主要由桥墩、拱肋、桥面、支座和伸缩缝等部分组成。
其中，桥墩是承载拱肋和桥面荷载的主要构件，通常采用钢筋混凝土或预应力混凝土制成。
拱肋是拱桥的主要承载构件，其形状和尺寸直接影响着拱桥的力学性能。
桥面是承载行车荷载和行人重量的部分，通常采用钢筋混凝土制成。
支座用于支承拱肋和桥面，使其能够自由伸缩和旋转。
伸缩缝则用于补偿温度变形和桥梁的变形。
三、混凝土拱桥的设计方法混凝土拱桥的设计方法通常包括以下几个步骤：1、确定桥梁跨径和净空高度桥梁跨径和净空高度是拱桥设计的最基本参数，其确定需要考虑到拱桥所处的地理环境、交通流量、车辆类型和荷载等。
一般情况下，桥梁跨径和净空高度的设计应满足规范的要求和实际使用的需要。
2、确定拱肋形状和尺寸拱肋的形状和尺寸是决定拱桥力学性能的主要因素，其设计需要考虑到拱桥的荷载和几何形状。
一般情况下，拱肋的形状可以采用圆弧形、椭圆形、抛物线形等，其尺寸则需要根据实际情况进行计算和确定。
3、确定桥墩和支座桥墩和支座的设计需要考虑到拱桥的荷载、几何形状和地基条件等。
一般情况下，桥墩的形状可以采用圆柱形、矩形、T形等，其尺寸则需要根据实际情况进行计算和确定。
支座的设计需要考虑到拱桥的伸缩和旋转，一般采用橡胶支座或滑动支座。
4、确定桥面结构桥面结构是承载行车荷载和行人重量的主要构件，其设计需要考虑到拱桥的荷载、几何形状和使用要求等。
一般情况下，桥面结构可以采用钢筋混凝土梁板、钢箱梁、钢桁架等形式。
四、混凝土拱桥的计算方法混凝土拱桥的计算方法通常包括以下几个方面：1、拱肋的内力计算拱肋的内力计算是拱桥设计的重要环节，其结果直接影响着拱桥的力学性能。
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
拱桥计算
f ( x) 0
''
x (0, xn )
f ' (0) 0
f (0) 0
拱轴线的拟合可以逐次逼近实现。
第三节
， 因拱顶 M d 0, Qd 0
f
※ 对拱脚截面取矩： H g M j ※ 对任意截面取矩： y M x 1
Hg
1）拱轴方程的建立
（3）恒载压力线基本微分方程的建立
对 y1
Mx Hg
两边求导得：
gx d 2 y1 1 d 2M 2 2 H g dx Hg dx
《拱桥（上）》第575页附录III表(III)-1
查出
1）拱轴方程的建立
（5）三个特殊关系
1, y1 f
chk m
k ln(m m 1)
2
m 1, g j g d
y1 f
2
1/ 2
y1 y1 / 4
，
k (ch 1) y1 / 4 2 f m 1
4）悬链线无铰拱的弹性中心
4）悬链线无铰拱的弹性中心
计算无铰拱内力时，为简化计算常利用弹性中心的特 点；将无铰拱基本结构取为悬臂曲梁和简支曲梁。
y1 ds EI ys s ds EI s
y1ds
s s
f 0 ds m 1
(chk 1) 1 2 sh 2 k d
2）拱轴系数的确定
（1）实腹式拱桥拱轴系数的确定
确定拱轴系数的步骤： 假定m 从《拱桥（上）》第1000页附录III表(III)-20查 cos j 由（1-2-25）式计算新的m 若计算的m 和假定m 相差较远，则再次计算m 值 直到前后两次计算接近为止。 以上过程可以编制小程序计算。
混凝土拱桥的设计与计算方法
混凝土拱桥的设计与计算方法一、前言混凝土拱桥作为一种重要的桥梁类型，在现代交通建设中得到了广泛的应用。
混凝土拱桥结构简洁、美观、稳定性能好、寿命长等特点使得它成为城市道路、高速公路等重要交通工程的主要选择。
但是，混凝土拱桥的设计和计算需要考虑的因素很多，因此需要对混凝土拱桥的设计与计算方法进行深入的研究。
二、设计步骤混凝土拱桥的设计过程包括以下几个步骤：1. 确定设计参数设计混凝土拱桥的第一步是确定桥梁的设计参数，包括跨度、拱高、拱径、荷载等。
这些参数将在后续设计中起到决定性的作用。
2. 设计拱的几何形状在确定设计参数之后，需要根据桥梁跨度、荷载等参数来设计拱的几何形状。
拱的几何形状对桥梁的稳定性和荷载承载能力有着重要的影响。
设计拱的几何形状需要考虑到桥梁的美观性、经济性和结构的可行性等因素。
3. 确定混凝土材料和参数混凝土拱桥的耐久性和稳定性与混凝土的质量有着密切的关系。
因此，在设计混凝土拱桥时需要选择合适的混凝土材料和参数。
需要考虑的因素包括混凝土的强度等级、材料的密度、抗裂性能等。
4. 进行静力分析进行静力分析是设计混凝土拱桥不可或缺的一步。
静力分析可以帮助工程师确定拱的几何形状、材料和参数等，从而保证桥梁的稳定性和承载能力。
在进行静力分析时需要考虑到桥梁的荷载、自重和温度变形等因素。
5. 进行动力分析在设计混凝土拱桥时，还需要进行动力分析。
动力分析可以帮助工程师确定桥梁的自然频率和振动响应等参数。
在进行动力分析时需要考虑到桥梁的荷载、风荷载、地震荷载等因素。
6. 进行施工设计设计混凝土拱桥还需要进行施工设计。
施工设计可以帮助工程师确定桥梁的施工程序、施工工艺、施工进度等参数。
在进行施工设计时需要考虑到桥梁的施工安全、施工质量等因素。
三、计算方法混凝土拱桥的计算方法包括以下几种：1. 弹性理论计算法弹性理论计算法是一种基于弹性理论的计算方法，其优点是计算结果精度高、计算过程简单。
该方法适用于设计跨度小的混凝土拱桥。
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。
4-2拱桥设计计算
上式即为求解恒载压力线的基本微分方程。为了得到 拱轴线（即恒载压力线）的一般方程，必须知道恒载的分 布规律。任意点的恒载集度qx可以下式表示：
qx = q1 + q2(x) + q3(x)
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d
hd
n
上式较为复杂，为推导方便，不妨假定桥面、拱上填料 与侧墙、主拱圈的平均 重 度为 γ'， 取 单 位拱 宽（ 1m） 为计算单元，拱顶处的恒载集度为qd，则
拱桥计算应按照一定的顺序进行例如对于不计联合作用的简单体系拱桥应先进行拱上结构受力分析及验算计算通过后方可进行主拱和墩台计算否则可能会出现拱上结构型式或尺寸不合理而须改变结构或尺寸的情况此时拱上恒载发生变化导致主拱圈或墩台需重新计算
§3 拱桥计算 3.1 概述
n
从整体结构来看，拱桥通常为多次超静定 的空间结构，当活载作用于桥跨结构时， 拱上建筑参与主拱圈共同承受活载的作 用，这种现象称为 “ 拱上建筑与主拱的联合 作用 ”，简称 “ 联合作用 ”。在横桥方向，与 梁桥相似，不论活载是否作用在桥面的中 心，在桥梁的横断面上都会出现应力的不 均匀分布，这种现象，称为“活载的横向分 布”。
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n
n
可见，拱上建筑的型式及其布置，对于合理 选择拱轴线型是非常重要的。一般情况下， 小跨径拱桥可采用实腹式圆弧拱或悬链线 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． 对于无支架施工的拱桥，布置拱上建筑时， 应使恒载集度的分布尽可能接近均布荷载， 以便改善施工阶段裸拱的受力状态，简化施 工临时措施，保证施工的质量和安全．
混凝土拱桥设计计算详解
§2-2-1 主拱圈的构造
在拱桥的分类方法中，有一个以主拱圈截面形式分类的方法， 按这种方法划分，拱桥的种类有：板拱、肋拱、双曲拱和箱 形拱。
57
图4-2-9
58
图4-2-10
59
≯
60
61
图4-2-11
62
图4-2-12
63
2 .肋拱 板拱主要用于实腹拱，也可用来建造空腹拱；而肋拱则主要
37
2. 拱轴线与压力线 2.1 理想情况：既然压力线与结构物的轴线无关，那么，总可以
这样选择使拱轴线与压力线完全重合。M=0。 2.2 实际情况： ① 活载作用使得压力线在不断地变化，理想状态是不可能达到的
。 ② 大跨径拱桥，活载影响仅占20%左右，恒载是不变的（或很少
变化），取一个与恒载压力线重合拱轴线也是较理想的。 大跨径桥梁，恒载作用下，主拱圈弹性压缩量很大，与拱轴线相
两铰拱为一次超静定结构，它的特点介于三铰拱与无铰拱 之间，由于取消了跨中铰，使结构整体刚度较三铰拱大。
就其适用性而言：三铰拱适用于地基不良地区，但由于内 力大，变形大，刚度逊于其它两种拱桥，且由于过多的铰致 使构造复杂，施工困难。无铰拱一般希望修建在地基良好的 条件下。两铰拱在因地基条件较差不宜修建无铰拱时，可考 虑采用。
钢筋砼拱桥 钢拱桥 钢管混凝土拱 2.2 按拱桥线的几何特性分：圆弧拱
抛物线拱（多次） 悬链线拱 2.3 按拱上建筑的结构形式划分：实腹拱
空腹拱（空腹式拱）
15
（一）按结构体系分类
三铰拱
简单体系拱桥主拱圈作为主要承重结构二铰拱
无铰拱
组合体系拱桥刚各架种拱系杆,吊杆拱
16
图4-1-2
17
三铰拱属静定结构。温度变化、混凝土收缩、支座沉陷 等原因引起的变形不会在拱圈内产生附加内力。
拱桥的设计要点
第十三章 拱桥的设计要点
【掌握】第一节
拱桥的总体设计 【了解】第二节 拱轴线形的选择和拱上建筑的布置 【了解】第三节 拱桥主要尺寸的拟定 【掌握】第四节拱桥上部构造体积计算(略)
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第一节 拱桥的总体设计
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图13-3 变截面拱圈两种截面形式
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（三）调整拱上建筑的质量
在必须使相邻孔的拱脚放置在相同的标高上时，也可用调整拱上建筑的重 力来减少相邻孔间的不平衡推力。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。
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图13-2 不等跨分孔
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4、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，可用恒载加一半活载的压 力线作为拱轴线。 5、拱桥常用的拱轴线型---能表达为拱轴线方程 ①圆弧线 特点：拱轴各点曲率相同，线型简单；矢跨比较大时，与恒载压力线偏离 较大，拱圈受力不均；适合于20m以下的小跨径拱桥； ②抛物线 均匀荷载下，二次抛物线是拱的合理拱轴线。适合于恒载分布比较接近均 匀的拱桥，如矢跨比较小的大跨径空腹式拱桥、桁架拱、刚架拱等；也可采 用高次抛物线。
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。
拱桥的设计原则及计算分析
拱桥的设计原则及计算分析作者：阮强科来源：《建筑工程技术与设计》2014年第31期【摘要】拱桥是我国城市桥梁上使用很广的一种桥型。
拱桥和梁桥的区别不仅在于外形，更重要的在于受力性能方面的不同。
在自重和竖向活荷载作用下，梁在支撑处将仅受到竖向反力作用，而拱桥在竖向荷载作用下，支撑处将同时承受水平和竖向反力。
拱承受的弯矩将比同跨径的梁桥小很多，拱圈主要承受轴向压力。
这样拱桥不仅可以充分利用钢材的抗拉性能，也可以充分发挥混凝土抗压性能好的特性。
【关键词】拱桥；拱肋；1、引言桥梁是市政工程建设中的重要构成部分，是城市路网建设的关键控制点，在当前城市交通迅速发展以及对城市桥梁景观要求越来越高的情况下，普通的梁桥已经不能满足城市桥梁发展的需要了。
拱桥作为景观和受力都比较好的一种桥型，在城市桥梁中得到了广泛的运用。
2、拱桥的设计原则2.1拱桥的组成和类型（1）拱桥的组成拱桥和其他桥梁一致，也是由上部结构和下部结构两大部分组成。
拱桥的主要承重构件是拱圈，拱圈在横桥向有整体式和分离式两种。
根据桥面系在拱桥上部结构立面上的位置，拱桥可以分为：上承式、中承式、下承式。
上承式拱桥的桥面在拱圈之上，桥面板和拱圈之间通过传力构件或填充物过度形成平顺的桥面；中承式的桥面板在拱圈立面的中部，通过横梁处的吊杆和立柱将荷载传递到拱肋；下承式拱桥的拱圈由分离拱肋组成，拱肋立面的底部均由吊杆悬吊在拱肋上。
（2）拱桥的类型拱桥的发展历史长，使用广泛，形式多样、构造各有差异，可以按照不同的方式将拱桥分类。
按照拱圈与桥面结构联接构造的方式，可以把拱桥分为简单体系拱桥和组合体系拱桥两大类。
简单体系拱桥按照不同的静力图式又可以分为：三饺拱、无饺拱和两饺拱；组合体系拱桥根据不同的组合方式及受力特点又可分为无推力的和有推力的外部静定和超静定的。
拱圈的横截面形式最常用的有以下几种：板拱、肋板拱、双曲拱、箱型拱等形式。
2.2 拱桥的计算过程分析（1）设计高程的确定拱桥设计高程的控制因素主要有以下四方面：桥面高程、跨中底面高程、起拱线高程、基础底面高程。
拱桥的设计与计算
第一节 概述
第一节 拱桥的设计与计算概述
No5. 益阳茅草街大桥 368m
第一节 概述
第一节 拱桥的设计与计算概述
No7. 丫髻沙大桥 360m
第一节 概述
第一节 拱桥的设计与计算概述
5.大跨度钢拱桥现状的对比
New No1.重庆朝天门大桥，552m，在建
第一节 概述
第一节 拱桥的设计与计算概述
➢ 反力－在竖向荷载作用下，拱的两端支承处 除有竖向反力外，还有水平推力
➢ 受力性能－拱主要承受压力，而弯矩、剪力 较小
➢ 建造材料－圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥，钢 管混凝土拱桥和钢拱桥
➢ 施工方法－拱架施工法，缆索吊装施工、无 支架施工、转体施工以及劲性骨架施工等技 术
第一节 概述
第一节 拱桥的设计与计算概述
3.拱桥的分类
(1)根据行车道位置划分
桥面与受力结构（拱）的位置关系
Hale Waihona Puke 上承式中承式下承式
➢上承拱－构造简单， 行车视野开阔，广为 采用。
桥面
立柱
拱肋
➢中承拱－需要布置吊杆 和立柱，在桥梁建筑高度 受到限制时采用，只能用 肋拱。
桥
立柱
拱
面
吊杆
肋
➢必须布置吊杆，形成 悬吊结构，车辆在拱 肋之间行驶。
拱肋
吊杆
桥面
第一节 概述
第一节 拱桥的设计与计算概述
(2)根据拱上建筑的形式划分 上承式拱桥
空腹式拱桥
实腹式拱桥
第一节 概述
第一节 拱桥的设计与计算概述
混凝土
(3)根据拱圈材料的形式划分钢筋混凝土
混凝土
拱圈材料
普通钢筋
型钢
圬工拱桥
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78
钢筋混凝土 悬臂人行道
38
600
110
760
110
600
38
220
220
300 40 220 40
170 173
50
435
30
435
50
1000
(d)
拱圈宽度的确定及人行道的布置
钢筋混凝土预制构件
钢筋混 凝土挑梁
19
2. 主拱高度的拟定
中、小跨径公路石拱桥主拱圈高度：
d m k 3 l0
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.
拱顶底面标高：由桥面标高推算
桥面标高
拱顶底面标高 起拱线标高
基础底面标高
4
拱桥下净空的有关规定
通航净空要求 设计通航水位
设计洪水位
起拱线标高：一般宜选择低拱脚 的设计方案 基础底面标高：地基、水文条件 和上部结构
2/3
式中：l0—主拱圈净跨径（cm）； d—主拱圈高度（cm）；
m—系数,一般为4.5～6,取值随矢跨比的减小而增大； k—荷载系数,对于公路－I级取1.4,公路－II级取1.2.
对于多肢式截面的跨度不大于300 m 的桥,拱肋截 面高度尺寸可按下式进行初步估算：
H
k1 k2
0.2 L0 100
Nd
N L1 K1
32
（2）横向稳定性验算
1）对于板拱或采用单肋合拢时的拱肋,丧失横向稳定 时的临界轴向力,常用竖向均布荷载作用下,等截面抛物 线双铰拱的横向稳定公式计算：
NL
HL
cos m
2）对于肋拱或无支架施工时采用双肋（或多肋）合拢
的拱肋,在验算横向稳定性时,可视为组合压杆（图8-
9）,组合压杆的长度等于拱轴长度S,临界轴向力可按
16
均布荷载作用下的合理拱轴线：二次抛物线. 荷载集度随拱轴线高度变化而变化的合理拱轴线：悬链线. 实腹式拱桥：悬链线 空腹式拱桥 ：悬链线 石板拱,拱轴系数一般随跨径的增大而减小,采用无支架或早
期脱架施工拱的拱轴系数不宜大于3.5. 钢筋混凝土悬链线拱的拱轴系数,宜采用2.814－1.167,该值
2
L0 100
1.2
20
大跨径的石拱桥,其拱圈高度可参照已建成桥梁的设计资料拟定或参 考其它经验公式进行估算.
钢筋混凝土拱桥,在上承式无铰拱中,拱圈高度在拱脚处, 约为跨径的 1/ 29 ～1/ 75 ,在拱顶处 约 为跨径的1/ 44 ～1/ 75 . 在上承式组 合拱 中,拱脚处的拱肋厚度, 约为跨径的1/ 59 ～1/ 122,拱顶处的拱 肋厚度约为跨径的1/ 59 ～1/ 112 . 在中承式无铰拱中, 拱肋厚度在 拱脚处, 约为跨径的1/3 4 ～1/ 67 ,在拱顶处约 为跨径的1/ 34 ～ 1/ 80 .
M
o l
2
f
Mx
M
o x
Hy
Nx
Qo sin x
H cos x
Qx
Qo cos x
H sin x
三铰拱内力计算简图
8
三铰拱在任意荷载作用下任意截面的弯矩为：
Mx
M
0 x
Hy
M
0 x
M
0 1/
2
y f
若令 M x 0 ,即在某种荷载作用下任意截面的弯矩均为零,
拱则为纯压拱.对于一些特殊的分布荷载,可以求出与荷载分 布规律有关的拱轴线,称这条拱轴线为合理拱轴线.
横向（或称空间）稳定验算是拱桥稳定验算的主要内 容.
y
H
x
l
H
竖直均布荷载作用下 拱的合理拱
9
1. 二次抛物线拱轴线方程 对于竖直均布荷载,由材料力学可知
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
求得
y 4 f (x2 lx) l2
y
H
x
l
H
10
2. 悬链线拱轴线方程
0 d A f cd
31
2）对于钢筋混凝土拱圈或拱肋,当其长细比在表8-4所 列范围时,也将其换算为相当计算长度的压杆,按下式的 承载力计算公式验算稳定性.
0Nd
0.9（Afcd
f
' sd
As） '
3）当拱圈或拱肋换算压杆的长细比超出表8-3或表84的范围时,拱的长细比很大,可能出现弹性分枝失稳,或 弹性分枝失稳临界荷载接近甚至大于稳定极限承载力, 这时可近似采用欧拉临界力验算稳定性,即：
拱桥在采用有限元计算方法时,可以应用通用的结构分 析程序、桥梁结构分析程序以及专用的拱桥分析程序.
常见的有限元单元型式有杆单元、梁单元、板单元、 实体单元等.
35
上承式拱桥整体计算模型
刚臂
刚域
铰接
部分空腹
全空腹
(a)
刚接 简支腹孔拱桥
刚接 连续腹孔拱桥
拱式拱上建筑
半铰
梁式拱上建筑
36
拱桥的跨径越大、宽跨比越小,面外刚度也越小,弹性一 类稳定分析中的一阶失稳模态往往为面外失稳.
一 、 内力计算要点 拱桥为多次超静定的空间结构. 活载作用于桥跨结构时,拱上建筑参与主拱圈共同承 受活载的作用,称为“拱上建筑与主拱的联合作用” 或简称“联合作用”. 在横桥方向,活载引起桥梁横断面上不均匀应力分布 的出现,称为“活载的横向分布”.
24
➢ 联合作用有利于主拱圈受力,活载的横向分布不利于 主拱圈的受力.
下式计算：
NL
π2 Ea I y l0 2
33
组拼肋拱稳定计算图式
NL
π2 Ea I y l0 2
φ
式中：
l0—组合压杆计算长度, l0 S
ρ—考虑剪力对稳定的影响系数：
1 2 Ea I y ( ab a2 )
L j 2 12Eb Ib 24Ea I a
横系梁
34
§8.3 拱桥有限元计算方法简介
H g .对拱脚截面取矩,则有：
H g
Mj f
x
对任意截面取矩,可得：
gd
gx=gd+γy1
gj
y1 f
y1
Mx Hg
将上式两边对x两次取导数得：
y
l/ 2
l/2
d 2 y1 1 d 2 M x g x dx2 H g dx2 H g
12
令 x l1 ,则
d 2 y1 dx2
gx Hg
应随跨径的增大或矢跨比的减小而减小取用. 钢管混凝土拱桥,一般来说立柱自重较轻,采用悬链线时拱轴
系数较小,一般在1.0－1.7.
17
思考题：拱在 什么荷载作用 下的合理拱轴 线是圆弧线？ 如何推导？
18
第八章 拱桥的设计与计算
四 、主拱截面尺寸的拟定
1. 主拱宽度的确定
(b)
2256
78
2100
30
（1）纵向稳定性验算
拱的纵向稳定验算,是将拱圈或拱肋换算为相当稳定计 算长度的压杆,以验算抗压承载力的形式验算其稳定性； 也就是采用等效梁柱法,将拱等效成梁柱,计算其稳定极 限承载力,而不是计算其弹性临界荷载. 1）对于中、小跨径砌体拱圈或拱肋、混凝土拱圈或 拱肋,当轴向力偏心距小于《圬工桥规》的限值、长细 比在表8-3所列范围时,可采用 ：
➢ 板拱桥中,联合作用的有利影响要大于横向分布的不 利影响.
➢ 设计计算时二者的影响均不考虑,认为拱跨范围内所 有的恒载与活载均由主拱圈全截面均匀地承受.取拱 圈全宽或单位宽计算.
25
拱上建筑为立柱排架式墩的板拱（包括双曲板拱、 箱形截面板拱）、考虑了拱上建筑参与结构总体受 力的轻型拱桥（桁架拱、刚架拱）、肋拱等均应考 虑荷载横向分布.横向分布手算时一般可采用刚性 横梁法.采用有限元计算时,则直接由空间有限元计 算给出.
dx l1d
gx
gd [1
(m 1)
y1 ] f
x
d 2 y1
d 2
l12 Hg
gd [1 (m 1)
y1 ] f
l/ 2
令：
k 2 l12 gd (m 1) Hg f
y1 f
gd y
gx=gd+γy1 gj
l/2
13
k 2 l12 gd (m 1)
d 2 y1
d 2
l12 Hg
gd [1 (m 1)
拱桥的设计要点、计 算要点与简化计算
1
§8.1 拱桥设计要点 §8.2 拱桥设计计算要点 §8.3 拱桥有限元计算方法简介 §8.4 悬链线无铰拱内力简化计算
2
§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
3
一、确定桥梁的设计标高的确定
各点的水平倾角 tg,可直接由《拱桥》（参考文献
[19]、[20]《公路桥涵设计手册一拱桥》的简称）表 （Ⅲ）-2查出.
15
3. 拱轴线的选择 选择拱轴线的原则,就是要尽可能降低拱在各种作 用（荷载）组合作用下,在各个受力阶段,轴向力 偏心（即弯矩值）较小,使截面应力分布均匀,充 分利用材料,特别是充分利用圬工材料的抗压性能. 当恒载压力线与拱轴线吻合时,在活载作用下就不 再吻合,此时仍然采用恒载压力线作为设计拱轴线 的原因？
ω
(a)无铰拱
(b)两铰拱
(c)较平坦的三铰拱
(d)较陡的三铰拱
θ θ
29
小跨径上承式实腹拱桥,由于跨径不大且拱上建筑参与作用,因此 可以不验算拱圈的纵、横向稳定性.对于在拱上建筑合龙后再卸 落拱架的大、中跨径拱桥,由于拱上建筑与拱圈的共同作用,也 无需验算拱圈或拱肋的纵向稳定性. 采用无支架施工或拱上建筑合龙前就脱架的上承式,应验算拱圈 或拱肋的纵、横向稳定性.拱圈宽度小于1/20的上承式拱桥,应 验算横向稳定性.中承与下承式拱桥均应进行拱肋纵、横向稳定 性验算.