第三章拱桥上部结构拱桥受力特点组成与分类各类常见拱桥构造特点
拱桥
在世界钢筋混凝土拱 桥类型中， 桥类型中，我国处于 领先地位。 领先地位。
世界著名钢 桁架拱桥
美国新河谷桥
（New River Gorge Bridge)
跨度 518.2m 位于西维吉尼亚（ 跨越新河， 日建成开通。 位于西维吉尼亚（Virginia）州，跨越新河，1977年10月22日建成开通。该桥 ） 年 月 日建成开通 全长923.5m，主拱圈为钢桁架，跨度 全长 ，主拱圈为钢桁架，跨度518.2m，居世界钢桁架拱桥第一位；桥 ，居世界钢桁架拱桥第一位； 宽21m，桥面高267m。该桥所用钢材为耐侯钢，无需养护。 ，桥面高 。该桥所用钢材为耐侯钢，无需养护。
拱桥薄墩
拱桥桥面
拱桥桥坡与 桥栏
泗龙梁桥
梁桥桥墩
泗龙石梁 桥桥孔
绍兴拜 王桥
桥在城内府山直街南端，五边形单孔石拱桥。《嘉泰会稽志》有记载。 桥在城内府山直街南端，五边形单孔石拱桥。《嘉泰会稽志》有记载。 。《嘉泰会稽志 越中杂识》记有： 唐末， 武肃王平董昌，郡人拜谒于此， 《越中杂识》记有：“唐末，钱（ @ ）武肃王平董昌，郡人拜谒于此，梁 太祖即位，后封吴越王，故桥以拜王名。 万历志》又名登嬴桥， 太祖即位，后封吴越王，故桥以拜王名。”《万历志》又名登嬴桥，清康熙 二十八年（ 二十八年（1689年）知府李铎重修更名丰乐桥。全长 米，净跨 米,桥面 年 知府李铎重修更名丰乐桥。全长4米 净跨5.8米 桥面 长3.9米，宽2.65米，拱圈高 米。拱石上有大洞两个，疑是修理，架设石 米 米 拱圈高3.5米 拱石上有大洞两个，疑是修理， 梁时搭脚架之用。 梁时搭脚架之用。
北京颐和园17孔石拱桥。 北京颐和园 孔石拱桥。 孔石拱桥
绍兴泗龙桥
20孔石 孔石 梁桥 三孔半圆联 拱桥 该桥位于绍兴县鲁东村南，横跨鉴湖。经考证，建造近千年。 该桥位于绍兴县鲁东村南，横跨鉴湖。经考证，建造近千年。该桥由三孔半园联拱桥 和二十孔石梁桥组成，全长96． 米 拱桥宽2． 米 三孔石拱桥净跨为4． 米 和二十孔石梁桥组成，全长 ．40米，拱桥宽 ．35米。三孔石拱桥净跨为 ．7米、6．2 ． 厘米， 米、4．7米，拱圈为纵联分节并列砌置，桥墩厚 厘米，属薄墩。该桥结构科学，造型 ． 米 拱圈为纵联分节并列砌置，桥墩厚50厘米 属薄墩。该桥结构科学， 美观。 美观。
拱桥的分类与结构特点讲诉
第二章
拱桥的设计要点
第一节 拱桥的总体布置
拱桥的总体布置包括：拟定 结构体系 和形式； 拟定桥梁 长度 、 跨径 、 孔数 、拱的 主要尺寸 、桥梁 高度、墩台及基础形式、桥面纵横坡等。
确定桥梁长 度 及 分 孔
2、拱桥的优缺点
优点
跨越能力较大 可节省大量钢材和水泥 耐久性好，维护费用少 形式多样，外型美观 跨径大时，自重较大 水平推力的存在增加了下部结构工程量 多孔连续拱桥互相影响，需采用复杂措施
缺点
上承式拱桥建筑高度大，可能增加纵坡
拱桥的缺点正在逐步得到克服： 200~600m 范围 内，拱桥仍然是斜拉桥和悬索桥的竞争对手。
第三节 拱桥的组成及分类
1、拱桥的主要组成
上部结构 主拱圈（主要承重结构）
拱上建筑（桥面系与拱上填充物） 桥墩 处称 拱顶 ，拱圈与墩台连接处为 拱脚 （或称起拱面）。拱圈横截面形心的连线称拱轴线， 拱圈上曲面称拱背，下曲面称拱腹，起拱面与拱腹的 交线称起拱线。
拱 桥 的 主 要 组 成 部 分
坦拱:D＜1/5 陡拱:D≥1/5 比（D=f/l）或净矢高与净跨径之比 （D0=f0 / l0）
2、拱桥的分类
按材料 (小跨径 (广泛采用 (大跨径 (新形式 按桥面位置 上承式、中承式、下承式
) ) ) )
圬工拱
钢砼拱
钢拱
组合拱
按拱圈线形 圆弧拱、抛物线拱、悬链线拱 拱桥 按拱上建筑 实腹式、空腹式 按截面形式 板拱、板肋拱、肋拱、箱形拱 双曲拱、钢管砼拱、劲性骨架
（2）按结构受力图示分类
三铰拱（构造复杂，刚度小，较少采用） 两铰拱（刚度较大，用于地基较差时） 简单体系 （有推力） 单铰拱（极少采用） 无铰拱（整体刚度大，对地基要求高） 系杆拱（柔杆刚拱） 无推力拱 蓝格尔拱（刚杆柔拱） （有系杆） 洛泽拱（刚杆刚拱） 尼尔森拱（采用斜吊杆时） 组合体系 倒蓝格尔拱（刚梁柔拱） 有推力拱 （无系杆） 倒洛泽拱（刚梁刚拱）
拱桥的分类与结构特点
处理目的：减小不等跨恒载产生的不平衡推力 处理依据：水平推力大小与矢跨比成反比
1、采用不同的矢跨比
在相邻两孔中，大跨径用较陡的拱（矢跨比 D较大），小跨径用较坦的拱（矢跨比D较小）。
2、采用不同的拱脚高程
不同的矢跨比使 得相邻两孔拱脚高程 不在同一水平线上。 大跨孔的矢跨比较 大，应降低其拱脚， 减小拱脚水平推力对 基底的力臂。
拱桥的截面形式
河南前河桥，我国跨径最大的双曲拱 150m
箱形拱闭合箱的构造
⑤钢管混凝土拱桥
钢管混凝土简称 CFST（Concrete Fillled Steel Tube，即在薄壁圆形钢管内填充混凝土而形成的复 合材料）, 为钢−砼组合结构的一种。
其核心砼为三向受压，抗压能力和抗变形能力都 很大，最大跨径已达460m（重庆巫山长江大桥）。
第三篇 混凝土拱桥
内容提要
• 拱桥概述（发展、特点及分类） • 拱桥的构造及设计 • 混凝土拱桥的计算 • 混凝土拱桥的施工简介
第一章 拱桥概述
第一节 拱桥的发展及现状
拱桥
国外
石 木
拱 拱
国内
石 木
拱 拱
18世纪 1964
铸铁拱
19世纪钢拱 钢砼拱 Nhomakorabea双曲拱 70年代 桁架拱
80年代
钢砼拱
80年代中 刚 架 拱 桁式组合拱
①石拱桥
中、小跨径桥：
d ——主拱圈厚度（cm）； l0 ——主拱圈净跨径（cm）； β ——系数，一般取4.5～6.0； k ——荷载系数，一般取1.0～1.2。
大跨径石拱桥：
β1 ——系数，一般取0.016～0.02。
②箱形拱、双曲拱、桁架拱和刚架拱桥
物理拱桥知识点总结
物理拱桥知识点总结一、介绍拱桥是由一系列弓形或拱形结构组成的桥梁，其主要作用是支撑和传递桥梁上的荷载。
拱桥是古代桥梁工程中常见的一种桥梁形式，其设计和施工需要考虑许多物理和工程原理。
本文将介绍拱桥的物理知识点，包括其结构特点、力学原理、设计参数等内容。
二、结构特点1. 弧线结构：拱桥的主要特点是采用弧线结构，弯曲的形状可以有效地承受来自上部结构和地基的荷载。
弧线结构还能将荷载通过拱脚传递到桥台和地基上。
2. 三力平衡：拱桥的力学特点主要是三力平衡。
即桥梁上的荷载通过拱脚传递到桥台和地基上，使得整个桥梁系统处于平衡状态。
3. 拱脚特点：拱脚是拱桥的主要支撑部分，其承受高弯度力和大荷载，需要具有足够的强度和稳定性。
三、力学原理1. 拱桥受力分析：拱桥的受力分析主要包括内力分析和外力分析两个方面。
内力分析是通过分析拱桥结构中的各个部分，求解各个部分的内力分布规律；外力分析是通过分析外部荷载对拱桥的影响，求解拱桥整体受力情况。
2. 拱桥结构受力特点：拱桥的结构受力特点主要有以下几个方面：① 拱脚受力规律：拱脚受力主要是受到桥梁上的压力，需要具有足够的抗压能力。
② 拱顶受力规律：拱顶受力主要是受到桥梁上的拉力，需要具有足够的抗拉能力。
③ 拱脚和拱顶受力的相互作用：拱脚和拱顶的受力相互作用使得整个拱桥结构处于平衡状态。
3. 拱桥受力分析方法：拱桥的受力分析主要包括定力分析、曲线割线法、直线割线法和有限元分析等方法。
四、设计参数1. 拱桥的设计参数主要包括以下几个方面：① 拱度：拱度是指拱脚到拱顶的垂直距离，其大小直接影响着拱桥的承载能力和稳定性。
② 跨径：跨径是指拱桥两个拱脚之间的距离，其大小直接影响着拱桥的通行能力和荷载承载能力。
③ 拱脚高度：拱脚高度是指拱脚的垂直高度，其大小直接影响着拱桥的受力分布和荷载承载能力。
2. 拱桥的设计原则：拱桥的设计原则主要包括荷载合理分配、结构稳定可靠、材料选用合理等方面。
拱桥的受力特点、施工和养护
4、无支架施工之转体施工法
无平衡重平面转体一般构造 1-轴向尾索；2-轴平撑；3-锚梁；4-上转轴；5-墩上立柱；6-扣索；
7-拱肋；8-扣点；9-锚锭：10-斜尾索；11-轴心；12-环道； 13-下转盘；14-缆风索
4、无支架施工之转体施工法
无平衡重转体施工示例：
涪陵乌江大桥位于四川省涪陵市。桥址为V型河谷，水深流急，大桥 全长351.83m，桥高84m，主跨为1跨200m钢筋混凝土箱形拱（此跨度为当时 国内拱桥跨度的第一），矢跨比1/4，拱上建筑为13孔15.8m钢筋混凝土简 支板，双柱式柔性排架，桥台基础置于岩石上，主拱圈采用3室箱，全宽9m 。
有平衡重转体施工受到转动体系重量的限制。过大的平衡重增大了转动 的难度且不经济，一般适用于跨径l00m以内的拱桥。
4、无支架施工之转体施工法
有平衡重平面转体 一般构造
1-尾铰；2-平衡重； 3-轴心；4-锚梁； 5-绞车；6-滑轮组； 7-支点2；8-扣索； 9-支点1；10-拱肋； 11-上盘；12-上下环道； 13-底盘；14-背墙； 15-平衡重； 16-球面铰轴心； 17-竖向预应力筋； 18-舡槽梁； 19-拉杆；20-斜腿； 21-滚轮；22-轨道板
3、无支架施工之缆索吊装法
缆索吊装布置示例 (1-主索张紧绳；2-2号起重索；3-后浪风；4-塔架；5-I号起重索；6-扣索；7-平滚； 8-主索；9-塔架；10-塔顶索鞍；11-地垄；12-手摇绞车；13-扣塔；14-待吊肋段； 15-单排立柱浪风；16-法兰螺丝；17-牵引索；18-侧向浪风；19-浪风)
3、无支架施工之缆索吊装法
（4）扣索； 当拱箱(肋)分段吊装时，需用扣索悬挂端段箱(肋)及中段箱( 肋)，并可利用扣索调整端、中段箱(肋)接头处标高。扣索的一端系在拱箱 (肋)接头附近的扣环上，另一端通过扣索排架或塔架固定于地锚上。 （5）缆风索： 亦称浪风索。用来保证塔架的纵横向稳定及拱肋安装就位 后的横向稳定 （6）塔架及索鞍： 塔架是用来提高主索的临空高度及支承各种受力钢索 的结构物。塔架的形式是多种多样的，按材料可分为木塔架和钢塔架两类 。
物理拱桥知识点总结高中
物理拱桥知识点总结高中拱桥是一种古老的建筑结构，它以拱形为主要结构形式，能够承受跨度较大的桥梁结构，因此被广泛应用于桥梁工程中。
在物理学中，拱桥的设计和施工涉及了许多物理学原理和知识，包括受力分析、结构力学、材料力学等方面的知识。
本文将从物理学的角度，对拱桥的知识点进行总结。
一、拱桥的基本结构和受力特点1. 拱桥的基本结构拱桥是由拱身、桥面和桥墩等部分组成的，其中拱身是拱桥的主要受力构件，它承受着桥面上的荷载，并将荷载通过拱脚传递到桥墩上。
拱桥的结构特点是中间凸出，两边支撑，能够有效地承受桥面上的压力，从而使得桥梁能够跨越较大的跨度。
2. 拱桥的受力特点拱桥的受力特点包括了内力分析、支座反力分析、桥墩受力分析等方面。
在设计和施工拱桥时，需要考虑到拱桥的受力分布情况，以确保拱桥的稳定性和安全性。
在荷载作用下，拱桥内部会产生各种受力，如压力、张力、剪力等，这些受力需要通过受力分析的方法来确定，从而确保拱桥的受力合理。
二、拱桥的结构力学分析1. 拱桥的受力分析拱桥的受力分析是拱桥设计中的重要环节，它涉及了结构力学、材料力学等方面的知识。
在进行受力分析时，需要考虑到拱桥的整体结构，包括拱身的受力、桥墩的受力、支座的反力等。
通过受力分析的方法，可以确定拱桥各个部分的受力情况，从而确保拱桥的结构安全。
2. 拱桥的变形分析在荷载作用下，拱桥会产生一定的变形，这种变形会影响拱桥的结构安全和使用性能。
因此，在拱桥设计中，需要进行变形分析，以确定拱桥的变形情况。
通过变形分析，可以了解拱桥在荷载作用下的变形情况，从而确定拱桥的变形控制措施，确保拱桥的稳定性和安全性。
三、拱桥的材料力学分析1. 拱桥的材料选择拱桥的材料选择是拱桥设计中的关键环节，它涉及了材料力学、材料性能等方面的知识。
在拱桥设计中，通常采用混凝土、钢材等材料作为拱桥的主要构造材料，这些材料具有较高的强度和刚度，能够满足拱桥对材料强度和耐久性的要求。
2. 拱桥的材料性能分析在拱桥设计中，需要对所选用的材料进行性能分析，以确定材料的强度、刚度、耐久性等指标。
第三章拱桥上部结构拱桥受力特点组成与分类各类常见拱桥构造特点
第三章 拱桥上部结构-1
44
➢ 拱圈与墩台、空腹式拱上建筑的腹孔墩与拱圈 相连接处，应采用特制的五角石，以改善连接 处的受力状况。
➢ 五角石不得带有锐角，以免施工时易破坏和被 压碎。
➢ 为了简化施工，也常采用现浇混凝土拱座及腹 孔墩底梁来代替制作复杂的五角石。
第三章 拱桥上部结构-1
45
拱石的砌缝 五角石及混凝土拱座、底梁
➢ 用块石或片石砌筑拱圈时，应选择较大 的平整面与拱轴线相垂直，并使石块的 大头向上，小头向下。
➢ 石块间的砌缝必须相互交错，较大的缝 隙应用小石块嵌紧。
➢ 砌缝用砂浆或小石子混凝土灌满。
第三章 拱桥上部结构-1
47
三、拱上建筑
实腹式拱上建筑：侧墙、拱腹填料、护拱以及 变形缝、防水层、泄水管和桥面等部分
第三章 拱桥上部结构-1
49
桥墩（台）上腹拱的布置方式
(a)
(b)
(c)
第三章 拱桥上部结构-1
50
腹拱墩构造形式
第三章 拱桥上部结构-1
51
四、桥例
成昆线一线尺石板拱桥总体布置图
第三章 拱桥上部结构-1
52
3.3.2 钢筋混凝土肋拱与箱拱
一、肋拱的主拱肋
由两条或多条分离的平行拱肋，以及在 拱肋上设置的立柱和横梁支承的行车道 部分组成 。
中、小跨度； ✓ 空腹拱桥：结构合理、自重较小、利于
泄洪，是大、中跨拱桥常用的形式
第三章 拱桥上部结构-1
25
下承式 ✓ 下承式拱桥的桥跨结构由拱肋、悬吊结
构和横向联结系三部分组成。 ✓ 车辆在两片（三片）拱肋之间行驶，需
要用吊杆将桥面系悬挂在拱肋下。桥面 系和这些传力构件称为悬吊结构。
拱桥的特点和构造PPT课件
【附-桥例】新河峡谷桥
【模块编号】MU-06-01
位于美国弗吉尼亚州跨越新河谷的一座桁架拱桥。跨径518m，桥面宽 22m，在水面以上268m立柱的箱形截面具有强烈的锥度，桥梁纤细而 精美，欧洲式的桥面结构，不但使风载减小，而且使结构的外观更漂 亮。
. 39
【附-桥例】关渡桥
【模块编号】MU-06-01
【模块编号】MU-06-01
Modular Unit-0601
拱桥的构造和特点
. 1
【模块编号】MU-06-01
主要内容
一、拱桥的基本特点及其适用范围 二、拱桥的组成及主要类型 三、拱桥的选择与布置 四、主拱的构造 五、拱上建筑的构造 六、拱桥的其它细部构造
. 2
【附】 国内较著名的大跨径拱桥
【模块编号】MU-06-01
. 24
【附-桥例】水口电站-闽江桥
【模块编号】MU-06-01
主跨为2x132m，矢跨比1/8，空腹式等截面悬链线钢筋混凝土薄壁箱形 拱。该桥分5节预制，采用缆索吊装单片拱肋合拢。北岸跨铁路为 2x20m钢筋混凝土T梁，南岸跨公路为1孔20m钢筋混凝土简支呈喇叭形 井字梁。主孔墩为腰形墩身圆形沉井基础，底节钢壳浮运。
. 51
【附-桥例】日本 -高松桥
. 22
【附-桥例】涪陵-乌江大桥（施工中）
【模块编号】MU-06-01
采用转体法施工，先在两岸上、下游组成3m宽的边箱，待转体合 拢后吊装中箱顶、底板，最后组成3室箱。
. 23
【附-桥例】巫山-龙门桥
【模块编号】MU-06-01
是中国第一座采用无平衡重转体法施工的拱桥。主桥为1孔122m钢筋 混凝土箱形拱，右岸半跨是全宽一次预制，左岸半跨分成单箱分别在 上、下游预制，不对称转体到对称转体再合拢。
第三章拱桥
第三章拱桥内容提要：在本章内主要介绍圬工及钢筋混凝土拱桥。
除了介绍拱桥的基本特点适用范围外，重点放在肋拱桥的构造和结构细节上，对其它类型拱桥（如桁架拱桥、刚架拱桥等），只介绍些构造特点学习的基本要求：1、了解拱桥的基本特点及其适用范围2、掌握拱桥的组成及主要类型3、掌握拱桥的构造4、了解拱桥的发展趋势——轻型化第一节概述拱式桥——一种既古老又年轻的桥梁型式。
说拱桥是一种既古老又年轻的桥梁型式是非常名副其实的。
古代人类在拱桥的修建就已经达到很高的造诣。
保留至今的古代桥梁多半是拱桥。
伴随着科学技术的进步，拱桥作为六大桥型之一，至今仍然充满旺盛的活力。
虽然在已经达到的跨度上，拱桥不及悬索桥与斜拉桥，但作为通行现代交通工具的桥梁型式之一，当选择大跨度桥梁的桥型时，在目前比较常遇的200～600跨度范围内，拱桥仍然是悬索桥与斜拉桥的竞争对手。
而在中、小跨度领域，则只要是有民间工匠的地方，就有条件修建拱桥。
因此古往今来，拱桥一直遍布世界各国大小城镇和乡村僻野。
在世界各地人们所见到的数不清的大小拱桥中，有的历史印迹斑斓，有的民族与地方乡土特色浓重，有的充满现代气息。
特别在中国，公路桥梁中60%为拱桥，以赵州桥等为代表的古代拱桥在世界上更享有很高的评价。
中国拱桥历史之久，式样之多，数量之大，形态之美与发展之快，均为当今世界所瞩目。
一、拱桥的基本特点及其适用范围1、拱桥的基本特点拱桥在竖向荷载作用下，支承处不仅产生竖向反力，而且还产生水平推力。
由于这个水平推力的存在，拱的弯矩将比相同跨径的梁的弯矩小很多，而使整个拱主要承受压力。
这样，拱桥可充分利用抗压性能较好而抗拉性能较差的圬工材料（石料、混凝土、砖等）来修建。
又称为圬工拱桥。
2、拱桥的适用范围拱桥的跨越能力由几十米发展到几百米。
钢筋混凝土拱桥的最大跨径为420m，钢管砼拱桥的最大跨径为360m，石拱桥的最大跨径为155m，钢拱桥的最大跨径为518m。
二、拱桥的组成及主要类型1、拱桥的主要组成拱桥的上部结构包括拱圈（主要承重结构）和拱上建筑（桥面系、传力构件或填充物）。
3 拱桥介绍及鉴赏
（2）空腹式拱桥
防水层： 泄水管：
说明： （1）防水层在全桥范围不宜断开，通过变形缝和 伸缩缝应妥善处理。 （2）防水层类型 （3）泄水管材料：铸铁管、混凝土管、陶瓷管
最后、拱桥实例介绍
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。
第三节 主拱的构造
根据主拱(圈)截面型式不同主要分为板拱、肋拱、箱形 拱、双曲拱等
一、板拱
拱轴型式：圆弧拱、等截面 或变截面悬链线拱等。
二、肋拱
纵梁 拱肋
立柱
横系梁
Байду номын сангаас
钢筋混凝土肋拱桥与 板拱桥相比，优点： 能较多节省混凝土用 量，减轻拱体重量 减少桥墩、桥台的工 程量 同时恒载对拱肋内力 的影响减小，活载影 响增大，可以充分发 挥钢筋的抗拉性能。
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。
四川宜宾小南门桥 (L=240m) 主桥系中承式钢筋 混凝土肋拱桥，矢 度1/5，是当时国内 跨径最大的钢筋混 凝土拱桥。该桥采 用劲性钢骨架施工 法，缆索吊装。
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。
3.3.1拱桥结构分类
一、拱桥的基本特点
（1）拱桥的力学特点 梁式结构：在竖向作用的作用下，支承处仅仅产生竖向
支承反力 拱式结构：在竖向作用的作用下，支承处不仅产生竖向
反力，而且还产生水平反力。 结果：1）水平支承反力的存在，使得拱的弯矩比梁小
的多；2）整个拱承受压力，可以充分利用抗压性能好而抗拉 性能差的材料。
：桥梁工程导论
二、拱桥的分类原则
（1）按拱上建筑可分为 实腹拱 空腹拱
（2）拱桥按材料分为 石拱桥 钢拱桥 混凝土拱桥 钢管混凝土拱桥。
（3）拱桥按照车承位置分为 上承式 中承式 下承式
（4）拱桥按照结构体系分为 简单体系拱桥 无推力的拱梁组合桥 有推力组合体系拱
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结构简图
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桥梁工程导论
三、实腹拱与空腹拱
（1）结构特征 实腹拱：拱圈上部的建筑是实心的，一般采用石、砂
等建筑材料为媒介，将上部荷载均匀传递给拱圈。 空腹拱：拱圈与桥面板之间采用柱列式结构相连，将
上部荷载均匀传递给拱圈。
桥梁工程导论
三、实腹拱与空腹拱
（2）工程特点 实腹拱桥：构造简单、自重大，适用于中、小跨度； 空腹拱桥：结构合理、自重较小、利于泄洪，是大、
桥梁工程导论
一、拱桥的基本特点
（2）拱桥的优缺点分析 优点：1）跨越能力大；2）能够就地取材，节约材料 3）耐久性高，承载潜力大；4）外形美观 5）构造简单，技术容易掌握 缺点：1）自重大，水平推力大，下部工程工作量大 2）对于连续多孔桥梁，需要增设单向推力墩子 3）需要的人工成本较高，机械化水平低
三、上\中\下承式拱桥
桥梁上部结构分类和受力特点
桥梁上部结构分类和受力特点一、斜交板桥：1.荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势2.各角点受力情况可用比拟连续梁的工作来描述。
钝角处产生较大的负弯矩，反力也较大，锐角点有向上翘起的趋势3.在均布荷载作用下，当桥轴向的跨长相同时，斜板桥的最大跨内弯矩比正桥要小4.在均布荷载作用下，当桥轴向的跨长相同时，斜板桥的跨中横向弯矩比正桥要小二、装配式钢筋砼简支T梁：1.梁肋与翼板（桥面板）结合在一起作为承重结构2.肋与肋之间的处于受拉区域的砼得到较大挖孔，减轻结构自重3.既充分利用扩展的桥面板的抗压性能，又有效发挥梁肋下部受力钢筋的抗拉作用三、预应力砼简支T梁：1.核心矩越大，抗力效应增加2.为提高核心矩，结构上采用大翼缘、薄肋板、宽矮马蹄的结构形式3.配合梁内正弯矩的分布，防止出现拉应力，纵向预应力筋须在梁端弯起或中间截断张拉，弯起可增强支点附近的抗剪能力四、连续体系桥梁：1.由于支点存在负弯矩，使跨中存在的正弯矩显著减少，可以减少跨内主梁的高度，提高跨径，当加大支点截面附近梁高形成变截面时，可进一步降低跨中弯矩2.由于是超静定结构，产生附加内力的因素包括预应力、砼收缩徐变、墩台不均匀沉降、截面温度梯度变化3.配筋要考虑正负两种弯矩的要求，顶推法施工要考虑截面正负弯矩的交替变化五、斜拉桥：1.斜拉索相当于增大了偏心距的体外索，充分发挥抵抗负弯矩的能力，节约刚才2.斜拉索的水平分力相当于砼的预压力3.主梁多点弹性支承，高跨比小，自重轻，提高跨径六、悬索桥：1.主缆为主要承重结构，巨大的拉力由牢固的地锚承受，对于连续吊桥，中间地锚的两侧拉索水平推力基本平衡，主要利用自重承受向上的竖向力2.主梁的变形非线性，一般采用挠度理论或变形理论●挠度理论：是考虑原有荷载（如恒载）已产生的主缆轴力对新的荷载（如活载）产生的竖向变形（挠度）将产生一种新的抗力，在变形之后再考虑内力的平衡；●变形理论：将悬索桥看作由各单根构件所组成的结构体系，在力学分析中先计算每个构件的刚度，放入结构体系红的矩阵内，进行总体平衡的求积七、拱桥：1.拱桥的拱圈是桥跨结构的主要承载部分2.在竖向荷载作用下，拱端支撑处不仅有竖向反力，还有水平推力3.拱的弯矩比相同跨径的梁的弯矩小得多，而使整个拱主要承受压力。
桥梁上部结构分类及受力特点
一、斜交板桥：1.荷载有向两支承边之间最短距离方向传达的趋势2.各角点受力情况可用比较连续梁的工作来描述。
钝角处产生较大的负弯矩，反力也较大，锐角点有向上翘起的趋势3.在均布荷载作用下，当桥轴向的跨长相同时，斜板桥的最大跨内弯矩比正桥要小4.在均布荷载作用下，当桥轴向的跨长相同时，斜板桥的跨中横向弯矩比正桥要小二、装置式钢筋砼简支T 梁：1.梁肋与翼板（桥面板）结合在一起作为承重结构2.肋与肋之间的处于受拉地域的砼获取较大挖孔，减少结构自重3.既充分利用扩展的桥面板的抗压性能，又有效发挥梁肋下部受力钢筋的抗拉作用三、预应力砼简支 T 梁：1.核心矩越大，抗力效应增加2.为提高核心矩，结构上采用大翼缘、薄肋板、宽矮马蹄的结构形式3.配合梁内正弯矩的分布，防范出现拉应力，纵向预应力筋须在梁端弯起或中间截断张拉，弯起可增强支点周边的抗剪能力四、连续系统桥梁：1.由于支点存在负弯矩，使跨中存在的正弯矩显然减少，可以减少跨内主梁的高度，提高跨径，当加大支点截面周边梁高形成变截面时，可进一步降低跨中弯矩2.由于是超静定结构，产生附加内力的因素包括预应力、砼缩短徐变、墩台不均匀沉降、截面温度梯度变化3.配筋要考虑正负两种弯矩的要求，顶推法施工要考虑截面正负弯矩的交替变化五、斜拉桥：1.斜拉索相当于增大了独爱距的体外索，充分发挥抵抗负弯矩的能力，节约刚刚2.斜拉索的水均分力相当于砼的预压力3.主梁多点弹性支承，高跨比小，自重轻，提高跨径六、悬索桥：1.主缆为主要承重结构，巨大的拉力由牢固的地锚承受，对于连续吊桥，中间地锚的两侧拉索水平推力基本平衡，主要利用自重承受向上的竖向力2.主梁的变形非线性，一般采用挠度理论或变形理论挠度理论：是考虑原有荷载（如恒载）已产生的主缆轴力对新的荷载（如活载）产生的竖向变形（挠度）将产生一种新的抗力，在变形此后再考虑内力的平衡；变形理论：将悬索桥看作由各单根构件所组成的结构系统，在力学解析中先计算每个构件的刚度，放入结构系统红的矩阵内，进行整体平衡的求积七、拱桥：1.拱桥的拱圈是桥跨结构的主要承载部分2.在竖向荷载作用下，拱端支撑处不但有竖向反力，还有水平推力3.拱的弯矩比相同跨径的梁的弯矩小得多，而使整个拱主要承受压力。
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连拱拱桥设置构造复杂的单向推力墩， 增加了造价 上承式拱桥对标高要求高，城市少用 拱桥发展 石拱桥 钢拱桥 钢筋混凝土拱桥 钢管混凝土拱桥
第三章 拱桥上部结构-1 12
3.1.3 拱桥的组成
石拱桥的主要组成与名称行车道（桥面）源自拱上建筑 拱轴线 拱顶主拱圈
计算矢高 净矢高
第三章 拱桥上部结构-1 25
下承式
下承式拱桥的桥跨结构由拱肋、悬吊结
计算跨径： computed span 计算矢高：calculate rise of arch 矢跨比：矢高与跨径之比，设计时一般取净矢 高 f0 与净跨径 l0 之比为矢跨比（或称净矢跨比） 坦拱：f0/L0（矢跨比）<1/5 陡拱：f0/L0 （矢跨比）≥1/5
第三章 拱桥上部结构-1
§3.1 概述
3.1.1 拱桥的起源
3.1.2 拱桥的基本特点 3.1.3 拱桥的组成
第三章 拱桥上部结构-1
1
3.1.1 拱桥的起源
世界上对拱结构的起源众说不一
自然界溶洞天然拱 崩落的堆石拱 砌墙开洞，逐渐由“假拱”演变而成 中国：墓葬结构及仅存实物，拱由梁与 侧柱演变为三、五、七等折边拱，演变 为圆拱。
第三章 拱桥上部结构-1 23
车行道
立柱 桥台(墩)
主拱
主拱 吊杆 桥台(墩)
车行道 主拱 吊杆 立柱
车行道
桥台(墩)
上 承 、 下 承 及 中 承 式 拱 桥
上承式拱桥构造较为简单
上部结构由主拱圈、拱上建筑组成
拱上建筑：实腹式或空腹式
实腹拱桥：构造简单、自重大，适用于 中、小跨度； 空腹拱桥：结构合理、自重较小、利于 泄洪，是大、中跨拱桥常用的形式
拱背
起拱面
拱圈 厚度
拱石
拱座(五角石) 拱腹
拱脚 净矢径 计算跨径
拱桥（Arch Bridge） 的组成
桥跨结构（上部结构） superstructure 主拱圈 main arch 拱上结构 spandral structure 下部结构 substructure 墩 pier 台 abutment 基础 foundation
安济桥（赵州桥）
中国石拱因南北河道性质及陆上运输工
具不同，构造不同。
北方大多为平桥（或平坡桥），实腹厚
墩厚拱。
南方水网地区则为驼峰式薄墩薄拱。
第三章 拱桥上部结构-1
5
南方江浙一带水网地区，以舟行为主。
潮汐河流，软土地基，即使石拱桥亦尽
量减轻重量建造为薄墩薄拱。
桥孔自单孔多到85孔（江苏吴江垂虹桥，
16
拱的计算跨径与计算矢高
l l0 d sin j d f f 0 (1 cos j ) 2
第三章 拱桥上部结构-1
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三 铰 拱 内 力 计 算 简 图
三铰拱与等跨简支梁内力比较
三铰拱的反力（内力和反力上标加o的为 简支梁，不加o的为三铰拱）
P(l a ) o YA YA l a o YB P YB l o l l M l YA P ( a) 2 2 2 XA XB f f
第三章 拱桥上部结构-1 19
令 H X A X B ，则内力为：
三铰拱在竖直荷载作用下的水平反力引 起拱内力中出现了轴力，同时降低了弯 矩与剪力。
第三章 拱桥上部结构-1
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§3.2
拱桥的分类
3.2.1 按主拱圈的建筑材料分类
圬工拱桥
钢筋混凝土拱桥
钢拱桥
钢管混凝土拱桥
第三章 拱桥上部结构-1
22
3.2.2 按行车道位置分类
上承式 车道（桥面系）在拱肋之上的称为上承 式 上承式主要用于峡谷和桥面标高较高的 桥梁 传统的石拱桥因主拱圈为板式结构，只 能采用上承式
已塌，尚存残孔8孔）。
第三章 拱桥上部结构-1
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薄拱的拱厚最小者仅及拱跨的 1／66.7， 而一般拱厚则为 1 ／ 20 左右。现存枫桥 （清代建）也是薄拱。
薄墩之薄，相邻两拱圈拱石相接，特别 是三孔连拱薄墩桥，中孔大、边孔小， 两岸以踏步上桥。桥成驼峰形，造型美 观。
第三章 拱桥上部结构-1 7
中国的木拱桥肇始自宋。
宋代张．择端的《清明上河图》，在画面高峰 处有北来都城汴京（现河南开封）跨汴水的一 座木拱桥，名为虹桥。 为了漕运，水中无桥墩，桥采用了 “贯木’架 桥，即大木穿插叠架为木拱。 虹桥桥跨约18．5m，拱矢约4．2m，桥面总宽 9 ． 6m 。桥毁于金元之际，几百年来一直认为 是绝唱。 8 第三章 拱桥上部结构-1
虹桥
3.1.2 拱桥的基本特点
拱桥与梁桥的区别：外形不同、受力性 能有差别。
圬工拱桥的优点 跨越能力大 能就地取材
第三章 拱桥上部结构-1
10
能耐久，养护、维修费用少
外型美观
构造较简单
圬工拱桥的缺点
自重大，水平推力大，对地基要求高
有支架施工时，施工耗时
第三章 拱桥上部结构-1 11
第三章 拱桥上部结构-1 2
跨度由小变大，由二三米而到达净跨 37.02m，并保持了千余年的世界记录。 中国现存最早，并保存良好的是隋代赵 州安济桥（赵州桥）。桥为敞肩圆弧石 拱，拱圈并列28道，净跨37.02m，矢高 7.23m，上狭下宽总宽9m。主拱圈等厚 1.03m，主拱圈上有护拱石。
第三章 拱桥上部结构-1 3
第三章 拱桥上部结构-1 14
拱轴线：arch axis 起拱线：arch springing impost 跨径：桥梁上部结构的重要技术指标 标准跨径：一般指净跨径 净跨径：clear span 矢高：重要的技术指标之一 净矢高：clear rise of arch
第三章 拱桥上部结构-1 15
o N x Q sin x H cos x o Qx Q cos x H sin x Mx M H y
o x
第三章 拱桥上部结构-1
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三铰拱的竖向反力与简支梁相同，但在 竖直荷载作用下，三铰拱会产生水平反 力，而简支梁中没有水平反力的存在。