31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的构造特点解析
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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
23
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
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第三章 拱桥上部结构-1
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? 令 H ? XA ? XB ，则内力为：
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? 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
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第三章 拱桥上部结构-1
21
? 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。
? 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
22
§3.2 拱桥的分类
? 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。
第三章 拱桥上部结构-1
9
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
11
? 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
12
? 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
7
? 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
8
? 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。
第三章 拱桥上部结构
Superstructure of Arch Bridge
§3.1 概述 §3.2 拱桥的分类 §3.3 常见拱桥的构造特点 §3.4 单跨悬链线无铰板拱的设计 §3.5 拱桥受力特点与主拱设计计算要点 §3.6 拱桥施工
第三章 拱桥上部结构-1
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
? 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
4
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。
第三章 拱桥上部结构-1
2
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
3
? 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。
第三章 拱桥上部结构-1
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3.1.3 拱桥的组成
? 石拱桥的主要组成与名称
行车道（桥面）
拱上建筑 拱轴线
主拱圈
高
矢
算
起拱面
计
拱石
拱圈厚度 拱脚
拱顶
拱背
高
矢
净
拱腹
拱座(五角石)
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
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? 拱的计算跨径与计算矢高
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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）
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第三章 拱桥上部结构-1
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? 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
第三章 拱桥上部结构-1
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车行道 主拱
立柱
上
承
、 桥台(墩)
下
主拱
承
吊杆
及
车行道
中 桥台(墩) 承
主拱
吊杆
式
立柱
拱
车行道
桥 桥台(墩)
? 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
? 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
6
? 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，
已塌，尚存残孔8孔）。
第三章 拱桥上部结构-1
第三章 拱桥上部结构-1
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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
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? 令 H ? XA ? XB ，则内力为：
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? 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
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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。
? 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
? 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。
第三章 拱桥上部结构-1
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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
11
? 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
12
? 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
7
? 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
8
? 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。
第三章 拱桥上部结构
Superstructure of Arch Bridge
§3.1 概述 §3.2 拱桥的分类 §3.3 常见拱桥的构造特点 §3.4 单跨悬链线无铰板拱的设计 §3.5 拱桥受力特点与主拱设计计算要点 §3.6 拱桥施工
第三章 拱桥上部结构-1
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
? 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
4
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。
第三章 拱桥上部结构-1
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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
3
? 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。
第三章 拱桥上部结构-1
13
3.1.3 拱桥的组成
? 石拱桥的主要组成与名称
行车道（桥面）
拱上建筑 拱轴线
主拱圈
高
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算
起拱面
计
拱石
拱圈厚度 拱脚
拱顶
拱背
高
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拱腹
拱座(五角石)
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
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? 拱的计算跨径与计算矢高
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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）
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第三章 拱桥上部结构-1
15
? 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
第三章 拱桥上部结构-1
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车行道 主拱
立柱
上
承
、 桥台(墩)
下
主拱
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及
车行道
中 桥台(墩) 承
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? 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
? 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
6
? 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，
已塌，尚存残孔8孔）。
第三章 拱桥上部结构-1