石拱桥的受力分析
某石拱桥荷载试验分析
某石拱桥荷载试验分析摘要:本文基于一石砌肋板拱桥的现场荷载试验，详细介绍了石拱桥静载试验和动载试验的过程和试验方法，对试验结果进行了相应分析并针对本桥承载能力进行了的评估。
关键词:石砌拱肋板桥；荷载试验；静载试验；动载试验随着国民经济的发展，作为命脉的交通运输凸显越来越重要的作用，而交通运输网的安全状况也是一个不能忽视的难题。
石拱桥在我国桥梁建筑史上有举足轻重的作用，直至今天仍有一部分处于服役状态。
石拱桥坚固耐用、造型美观，但是在后期运营中常常会因拱肋的变形、腹拱圈的开裂等原因对拱桥的受力性能和承载能力产生影响。
本文基于一在役石砌肋板拱桥的现场荷载试验，详细介绍了本次荷载试验的过程和方法，并对试验结果进行了相应的分析。
1 工程概况观音大桥为四跨石砌肋板拱桥，主桥跨径组合为54.5+2×55.5+53.5=219m，桥面宽：净12+2×3+2×1.5 m。
主拱轴线采用悬索线，净矢跨比1/8。
桥台为重力式空心桥台，桥墩基础为无承台大直径人工挖孔桩。
原设计荷载等级为：汽-20，挂-100。
图1观音大桥立面图（单位：cm）在2007年例行检查中发现本桥出现如下问题：主拱圈局部砂浆空洞；腹拱圈顶部普遍存在横向裂缝和渗水现象，拱上立墙存在竖向贯通裂缝；桥面局部破损、伸缩缝杂物堵塞等现象。
于是在2008-2009年针对本桥主墩、主拱圈、腹拱圈和桥面等部位进行了相应的维修加固处理。
本次检测的目的是依据相关规范[1-2]通过静载和动载试验检查加固前后桥梁工作性能的提升情况，评估本次加固工作的效果。
2 静载试验桥梁静载试验主要是通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载，利用专业仪器测试桥梁结构控制截面在试验静荷载作用下的裂缝、变形和应力，并与有限元仿真软件计算的理论值进行对比分析，从而评定桥梁结构的承载能力和实际工作状态。
2.1 试验加载原则试验荷载的大小，通过荷载效率系数控制。
拱桥的基本受力原理（2篇）
拱桥的基本受力原理(2篇)以下是网友分享的关于拱桥的基本受力原理的资料2篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
拱桥的基本受力原理篇一拱桥原理拱桥中的力学原理,我个人觉得就是通过一个水平推力把原本由荷载产生的弯矩应力变成压应力或者大部分转化为压应力.拱区别于梁的最大之处就是存在水平推力,如果这个水平推力和支座反力以及作用于其上的荷载的合力的作用点和方向刚好通过拱的轴线,这样的拱就是合理拱,而这样的拱是只受压应力的.如果两者不是重合的,那就存在一定的弯矩应力.但一般情况在拱的弯矩小于相同跨度的梁的.我们知道石材的抗压性能是很好的,而抗拉性能是较抗压性能差的,通过拱的原理,就可以把抗压性能好的石材在抗压方面的特点充分利用,并且能避免抗拉方面的不足.拱桥中的力学原理拱桥中的力学原理, 就是通过一个水平推力把原本由荷载产生的弯矩应力变成压应力或者大部分转化为压应力.拱区别于梁的最大之处就是存在水平推力,如果这个水平推力和支座反力以及作用于其上的荷载的合力的作用点和方向刚好通过拱的轴线,这样的拱就是合理拱,而这样的拱是只受压应力的.如果两者不是重合的,那就存在一定的弯矩应力.但一般情况在拱的弯矩小于相同跨度的梁的.我们知道石材的抗压性能是很好的,而抗拉性能是较抗压性能差的,通过拱的原理,就可以把抗压性能好的石材在抗压方面的特点充分利用,并且能避免抗拉方面的不足.拱桥的抗压原理，作用于桥梁上的恒载、车道荷载、人群荷载均是方向向下的，而且拱脚受到竖向和水平向的约束，为了达到力系的平衡拱圈就必然有水平内力分力和竖直内力分力，两者在拱轴线切向的分力之和一般不为0，这个力就是轴力，而且该轴力一般为压力，因此拱圈受压。
更多知识可以参看各种桥梁工程或者结构力学的书。
苏州，东方的水城，江南的水乡。
水多了自然桥也多。
如果说水是古城的灵魂，那么桥就是人们交通的纽带。
从唐朝“绿浪东西南北水，红栏三百九十桥”的木桥、廊桥到明清众多长虹卧波的石拱桥、连拱桥，姿态各异的桥梁为苏州这座2500年的古城增添了一份秀美与灵气。
对赵州桥力学行为的分析
对赵州桥力学行为的分析赵州桥,又名安济桥，位于河北赵县境内的洨河上，乃隋代匠师李春设计建造，是世界首创，又是目前世界上最古老的圆弧石拱桥。
这座千年古桥在桥梁的设计和建造方面有许多独到之处。
赵州桥的突出特点为：（1）它是有资料记载的最早的采用圆弧形拱轴线的拱桥（在这以前传统的拱轴线为半圆形），全桥长64.4m ，净跨37.02m ，弧矢径27.2m 。
（2）大弧拱的二肩上各有两个小拱----伏拱。
两小拱的半径分别为2.3m 和1.2m ，跨度分别为3.81m 和2.85m 。
这一创造性设计，不但节省石料，减轻桥重，而且增强了桥体的泻洪能力，造型优美，是建筑史上的稀世杰作，1991年被美国土木工程师学会誉为“国际土木工程历史古迹”。
1．赵州桥圆弧形拱轴线对其力学行为的影响通过力学的学习我们知道，两端绞支的简支梁在受到均匀载荷作用时，将形成下凸的曲线，工程上称之为悬链线，当梁的形状为倒悬链线，那么其挠度、转角均为零，下面就具体进行分析计算。
如图所示：最高点在桥的中点，且拱内只有水平方向内力0T 将桥从中间截开 进行受力分析： (y 方向) （x 方向） 两式联立，得q x =)(ω（q 为常数）边界条件： x=0，y=0 x=s/2，y=h/2 可解出曲线方程：)(220x sx T q y -= 又hqs T 820= 得)(422x sx sh y -=如果实际拱轴线曲线与所求得的曲线一致，那么认为是安全、经济的结构设计，通过数据拟合比较结果，取八个孤立点具体计算误差。
赵州桥是一个弧形设计：已知弧半径r=27.7m,净跨l=37.02m,弧矢h=7.05m 。
如图所示： 先求出任意点拱高y 与横坐标x 之间的关系。
由几何关系： [y+(r-h)]2+(2l -x)2=r 2,所以y=22 x )-2l (-r -(r-h)左图是用matlab 作图的结果， 源程序如下： h=7.05;r=27.7;s=37.02; x=0:0.01:37.02; y=4*h/(s^2).*(s*x-x.^2); y1=sqrt(r.^2-(s/2-x).^2)-r+h; plot(x,y,'r',x,y1,'k') 红色曲线是理论值； 黑色曲线是实际值。
浅析石拱桥承载力评估方法及加固措施
浅析石拱桥承载力评估方法及加固措施摘要:本文结合石拱桥的相关概念和理论,详细阐述了石拱桥的承载能力评估和加固方法。
关键词:石拱桥承载力评估加固0前言随着我国城市化水平不断提高,城市的对外扩张和郊区城市化进程已成为必然趋势。
作为城市与区域城镇的联系枢纽——市政道路和桥梁必然加速建设和发展。
石拱桥作为中国传统桥型, 有着悠久的历史。
由于受地形条件、建筑材料、施工环境、结构理论与分析手段、施工与监控技术的限制, 其在现代桥梁结构中的应用与发展受到制约。
随着交通路网的改造和运输量的不断增长,加之桥梁的老化,这些旧石拱桥大多出现了承载能力不足及病害。
因此,对既有石拱桥进行评估了解其最大承载力, 并采取相应的维修和加固措施, 具有十分重要的现实意义。
1 石拱桥承载能力评估影响石拱桥的承载能力的因素是很多的, 主要有石桥原来的荷载设计等级、施工方法与质量以及桥梁结构完好状况与结构材料性能好坏等方面。
石拱桥原设计荷载及施工资料, 一般可通过查阅有关技术资料得到,若资料缺乏, 则难办到,而对于结构完好程度、材料老化程度和强度降低程度的评价, 则是一件较困难的工作。
对于石拱桥承载力的判定, 国内公路部门尚无统一的方法。
石拱桥承载力的评估通常采用分析计算法、实物调查比较法、荷载试验法等三种方法。
1.1 分析计算法首先对被检测的桥梁结构进行检查收集资料、现状检查、材质及地基的检验等,然后将检查所得的有关资料和检验测量结果, 运用桥梁结构计算理论及有关的经验系数进行分析计算, 从而评定出石拱桥的安全承载力。
这种从调查入手, 利用计算理论及经验系数, 分析计算出桥梁承载力的方法称为分析计算法。
分析计算法一般又分为经验系数折算和理论计算两种方法。
1.2 实物调查比较法实物调查比较法, 亦即由实际交通情况来检定桥梁承载力的动态求法。
具体做法:是对被检测的石拱桥进行相当长期的观测, 根据桥梁通过的车辆荷载, 并测定车辆通过时桥梁各主要部位的挠度跨中或产生最大挠度处应变、应力、裂缝开展情况等数据。
例析桥梁加固受力分析验算
例析桥梁加固受力分析验算一、石拱桥受力分析任务大井桥桥墩基础上游侧冲空，两侧主拱圈近桥墩1/3跨处均见横向裂缝，开裂深度1/2拱圈厚度，裂缝下宽上窄。
由于项目资金少，现在拟对桥梁进行桥墩基础加深扩大、拱圈灌缝加固处理，需要对该桥梁加固方案进行拟加固后的受力分析验算，以掌握桥梁承载能力，保证桥梁安全运行，如果经复核不能满足使用要求，则采取其它方法处理。
二、桥梁情况简介大井桥位于普洱市镇沅县勐大镇平大公路（路线编码Y010530825）K1+083处，该公路等级四级，公路路基宽度4.5米，是连接镇沅县勐大镇平掌村、大井村、文蒙村的重要干道。
该桥全桥长42.3m，桥高10.24m，跨径1×17.4m+1.8m （桥墩）+1×17.4m两跨空腹式石拱桥，主拱圈的拱板的宽度是5米，厚度是0.9米，主拱圈净矢高4.25 m。
桥面0.4米栏杆+车行道4.2米+0.4米栏杆，腹拱如图，腹拱圈为半圆拱，净跨度是2米，腹拱圈厚度是0.4米，腹拱的边立墙的宽度是1米，其他的立墙的宽度是0.8米。
拱顶桥面铺装砂砾石。
桥梁于1979年动工修建，1981年竣工通车。
设计荷载不明。
桥梁簡图如下：三、调查情况对拱轴线的坐标进行检测，通过拱轴线的坐标得出该桥梁主拱圈为圆弧线。
主拱圈中轴线半径为11.1米，中轴线跨径18.136米，中轴线失高4.7米。
拱圈M10砂浆砌MU50块石，重力密度=24kN/m3。
主拱圈轴心抗压强度设计值3.85MPa，块石砌体抗剪强度设计值为0.073MPa。
拱圈石轴心抗压设计值13.24 MPa，直接抗剪强度1.3×103kPa。
（岩石的抗剪强度约为抗压强度的0.1～0.2倍，取0.1倍）抗剪安全系数γm=2.31，抗压安全系数γn=1.54。
四、受力验算该拱桥构造简单，主要分析计算拱脚、跨中受力情况。
拱桥拱圈由块石砌筑而成，所以设跨中剪力=0。
考虑到桥梁为单行道，活载仅满足当地村民生活生产需要，考虑偏心受压影响，车辆活载取值1400kN（集中荷载），人群荷载3kN/m2。
重庆五梁石拱桥的力学性能分析及其保护措施(二)
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为桥前 水深 ， Ｈ ＝ ． 取 ９ ６ ｍ。 临界 水深 为 ：
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ａ ｄ ｎ ｄ ｃ ｍｅ ｔ ｗａ ｔ ｅ ｎ ｏ ｃ ｅ ｅ； ｈ ｒ ｅ ｅ ｅ ｎ ； ｓｅ ｃ ｍｅ ｔｃ ｎ ｒ ｔ ａ ｔｃａ ｅ ｏ ｄｉ ｏ ｕｏ ｌｖ ｄ ｃ ｎ ｔ ｎ ｉ
ｃ ｍｐｅ ｓ ｅ ｓｒｎ ｈ ｏ ａ ｔｃａ ｅ ｗａｔ ｃ ｎ ｒｔ ｏ ｒｓｉ ｔ ｇ ｆ ｕｏ ｌｖ ｄ ｖ ｅｔ ｓｅ ｏ ｃｅｅ
ｓ ｍｐ ｅ ｆｆｎ ｏ ｅ ｒ ｅ ｓ ｂ ｃ ｕｓ ｈ ｍｏ ｔｏ ａ ｌ ｓ ｏ ｅ ｐ ｗｄ ｒ ａ ｅ ｌｓ ｅ ａ ｅ ｔ ｅ ａ ｕｎ ｆ ｉ ｈ ｒ ｎｅ ｃ ｍｅ ｔ ｎ ｒ ｎａ ｙ ｏ ｃ ｅｅ ｓ ａ ｄｅ ｄ ｅ ｎ ｉ ｏ ｄｉ ｒ ｃ ｎ ｒ ｔ ｉ ｍｏ ｅ ｈ ｎ ｒ ｔａ
故参 数取 值为 ： ＝ ．５ｍ，。 ９ １ Ｈ ＝ 。 ０ ８ Ｌ ＝ ． ３ｍ， ｋ
０． ， ０＝０． 。 ９７ ｍ ｈ ４９ ｍ
４ 古桥 目前存在 的主要 问题
（ ） 桥 石材 风化 、 蚀 严 重 ， 重影 响古 桥 的 １古 剥 严
耐 久性 。
按浅 水 波考虑 ， 位桥 长 的波浪 压力 为 ： 单
。
（ 西安 建筑 科技 大学 ， 西 西安 陕
文献标识码 ： Ａ
７ ０５ ） １０ ５
（ 上期 ） 接
表 ３ 应 力 峰 值 ’
第 一 主 应力
Ｏ． ５ ３
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
➢ 拱上建筑与主拱圈共同受力，成片预制。
a
74
特点：
✓ 兼具桁架和拱的特点，结构受力合理，材料省；
✓ 总重力，推力小，对地基要求低；
✓
整体性好——比双曲拱；
✓
施工方便；
✓
吊装困难，节点易开裂
一、双曲拱
➢ 主拱圈：拱肋、拱波、拱板、横向联系 ➢ 施工时化整为零，集零为整受力。 ➢ 于1964年在江苏无锡诞生，东拱桥，跨径
9m，为三肋二波砖结构。 ➢ 文革期间发展迅速，约定44余座，最大跨径
150米
a
71
➢ 河南前河大桥：1-150m，f0/L0=1/10，
7+2×0.6m，汽-15，拖-60，拱宽7.8m，变截面 悬链线，高2.2~2.7，1969年建成。
➢ 湖南汀江大桥：主桥长1250米，宽20米，最 大跨径76米，引桥282米，规模最大。
➢ 目前已基本不修建，但加固与加宽问题突出 。
a
72
特点：
拱肋、拱坡、拱板、横向联系组成
➢
截面合理，省材料
➢
施工无支架，吊装重量轻
➢
人工用量大
➢
整体性差
a
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➢ 桁架拱又称拱形桁架桥，具有水平推力的桁 架结构，
a
66
a
69
φ402×16
40
20
300 160 40
80
40
25
540
60
320 30 730/2 φ300 215 30 100 150 100 30
700
620
石拱桥受力原理
石拱桥受力原理石拱桥是一种古老而经典的建筑结构，它以其独特的受力原理而闻名。
石拱桥的设计与建造需要工程师和建筑师充分了解其受力原理，以确保其稳定性和坚固性。
在这篇文章中，我们将探讨石拱桥的受力原理，并解释它们如何影响桥的设计和施工。
首先，石拱桥的受力原理是基于力的平衡原理。
桥墩上方的拱形结构在受到桥面和行走物体的重力作用时，会产生向下的压力。
这种压力通过桥墩传递到地基，使桥得以支撑和稳定。
与此同时，拱形结构还能将这种压力转化为在桥墩和桥面之间产生的相互作用力，从而形成一个闭合的力体系。
这种力体系通过桥墩和拱顶之间的张拉和压缩力来平衡，从而实现桥的受力平衡。
其次，石拱桥受力原理中的重要概念之一是拱顶压力。
由于桥墩和桥面之间的相互作用力，拱顶承受着向下的压力。
这种压力使得拱构件处于受压状态，力的集中会导致拱顶承受较大的压力。
因此，为了确保拱顶的稳定性，设计人员需要选择适当的材料和结构模型，并进行合理的计算和分析。
此外，石拱桥的受力原理还涉及到支点反力。
当桥上存在行驶的车辆或行人时，他们的重力会使桥面受到负荷。
这些负荷通过桥面传递到桥墩上，产生压力。
根据力的平衡原理，这种压力会产生相应的支点反力。
设计人员需要根据桥的几何形状和负荷特性来计算和分析支点反力，以确保桥的结构和材料能够承受这些反力。
最后，石拱桥的受力原理还涉及到材料的强度和稳定性。
为了保证桥的稳定和耐久，设计人员需要选择合适的材料并严格控制它们的质量。
拱形结构的性能取决于材料的强度和稳定性。
因此，设计人员需要进行充分的力学分析和结构计算，以确保选用的材料能够满足桥的受力要求和使用寿命。
综上所述，石拱桥的受力原理是一种基于力的平衡原理的结构设计原则。
设计人员需要充分了解和应用这些原理，以确保桥的稳定性、坚固性和安全性。
在设计和施工过程中，需要进行详细的强度计算和结构分析，并选择适当的材料和构件，以使桥能够承受预期的负荷并保持结构的稳定性。
通过合理应用石拱桥的受力原理，我们能够构建出既美观又耐用的桥梁，为人们的出行和交流提供便利和保障。
中国拱桥的力学不用钉子也能负荷十倍负重
中国拱桥的力学不用钉子也能负荷十倍负重钉子易生锈、松动，维修成本高，使用力学结构竟然可以直接依靠木头搭建超强结构。
说到力学，这个结构则是运用了拱形本身具有的上推力量，来承受人体的重力，同时也具有美学作用。
但必须精确计算木材间的接合，来造成上述的推力，一旦计算错误，不但无法承重，整个结构更会解体。
拱形结构的圆心在结构下方，因而向心力方向向下，这样就使得自身重力mg与支撑力N1的合力向下，即支撑力小于重力，也就是拱形结构耐重。
F=Mg-N1，所以N1=Mg-F。
凹形结构的圆心在桥上方，因而向心力F就向上，这就使重力Mg与支持撑力N2的合力向上，即支撑力大于重力。
拱形是一种很特别的结构，它可以将拱顶所负载的重量，传递到两侧；以拱桥为例，用来做桥的石材，本身是很重的，但是这个重量会被分散到两边的拱柱，因此，拱形特别的耐重、坚固，难怪建筑师们喜欢把拱形用在桥梁、拱门或大型建筑的屋顶上。
近日在抖音上的一个影片，连榫接都没做，透过拱桥的力学原理，就搭起了承受一个成年男子和一张椅子的重量，而且相当稳：是不是很神奇，除了拱桥的力学外，让我们再多学一些关于榫的知识：榫卯，被称为「叹为观止」的祖先智慧，是传统木艺的灵魂，诞生在7000多年前的河姆渡新石器时代。
在古代，曾出现过很多采用榫卯结构建造而历经千年不倒的建筑传奇。
这项独特的工艺创造，榫卯结构也蕴含了古人的哲学智慧。
榫，剡木入窍也。
俗谓之榫头。
亦作笋头。
榫卯（sǔnmǎo）是在两个木构件上所采用的一种凹凸结合的连接方式。
凸出部分叫榫（或榫头）；凹进部分叫卯（或榫眼、榫槽）这是古代中国建筑、家具及其它木制器械的主要结构方式。
榫卯结构极其复杂，往往凝聚著木匠的奇思妙想及独具匠心。
榫卯结构工艺之精确，扣合之严密，间不容发，有天衣无缝之感。
榫卯结构影响深远，至今古典红木家具中依然发挥着不可替代的作用。
弃用其他任何非木质材料，能工巧匠们利用各种木联结来解决拼接、定向、移动、旋转等结构。
石拱桥的力学原理的应用
石拱桥的力学原理的应用1. 引言石拱桥是一种常见的古代建筑形式，其独特的结构使其能够承受重力、水力以及其他外力的作用。
本文将介绍石拱桥的力学原理及其应用。
2. 石拱桥的结构2.1 拱桥的基本构造•拱桥由一系列相互支撑的石头或砖块组成，形成一条弧形的桥面。
•拱桥的两侧通常有桥墩作为支撑，使桥面保持稳定。
2.2 拱的作用原理•拱的形状使得受力时能将力沿拱向周围传递，从而分散荷载。
•拱的自重和桥面上的水、人、车等荷载产生的力会通过拱向桥墩传递，最终由桥墩承受。
•桥墩向地基传递力，地基将力分散，最终使得整座桥保持稳定。
3. 石拱桥的力学原理3.1 弧形造成的力的传递•石拱桥的弧形结构使得受力时，荷载在拱的两侧产生压力。
•这种压力使得桥拱中的石块产生内聚力，从而使石块之间更加牢固连接。
3.2 比力的平衡•石拱桥中的石块通过自身的重力处于平衡状态。
•此外，石拱桥的构造使得石块之间的力能够达到动态平衡，从而保持桥面整体稳定。
3.3 桥墩的支撑作用•桥墩作为石拱桥的支撑，承受桥面上的荷载。
•通过合理的桥墩设计和布置，桥墩能够将荷载均匀分散，并将荷载传递到地基上。
4. 石拱桥的应用4.1 历史文化遗产•石拱桥作为古代建筑的代表之一，具有丰富的历史和文化内涵。
•许多古老的石拱桥如千里阳关、石宁渡等成为当地的旅游景点。
4.2 桥梁工程•石拱桥的力学原理被广泛应用于桥梁工程中。
•在桥梁设计中，通过研究石拱桥的力学原理，设计出更加稳定和安全的桥梁。
4.3 教育与研究•石拱桥作为一种古老的建筑形式，被广泛研究和教育。
•学生和研究人员通过研究石拱桥的力学原理，探索古代建筑的智慧和工艺。
5. 结论石拱桥的力学原理及其应用在建筑工程、文化遗产保护等方面具有重要意义。
通过深入研究石拱桥的力学原理，能够设计出更加稳定和安全的桥梁结构，并促进古代建筑文化的传承和保护。
同时，研究石拱桥的力学原理也能够为桥梁工程教育和研究提供重要引导，丰富人们对古代建筑智慧的认识。
石拱桥拱脚裂缝形成时的静力学分析
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（） ａ 弯矩 图（ 单位： ． Ｎｍ
（） ｂ 轴力图（ ： 单位 Ｎ
图 ３ 裂 纹 深 度 为 ０７ 时 ， ．ｍ 主拱 圈 中 的 内力 分 布 图
一
期 恒 载 ｑ ＝ １ Ｎ ｍ。 二 期 恒 载 ＿２ ／ ， ｋ
具有指 导意义。
材 料 。 同时 ， 工 拱 桥 的 超 载 潜 力 大 ， 护 费 用 小 ， 久性 能 好 ， 路 连 接 自然 ， 可 求 支 撑 圬 养 耐 桥 不 条 件 和 伸 缩 装置 ， 其 他 桥 型 所 不 及 。 为
在 拱 桥 设 计 中 ， 往 作 为双 铰 拱 或 无 铰 拱 设 计 翻 但 石 拱 桥 由 于 其 材 料 受 力 的 特 殊 性 ， 往 ，
型 ， 行 了静 动 力 学 分 析 ， 都 未 对 拱 桥 在 开 裂 状 态 下 的 力 学 性 能 进 行 进 一 步 的 分 析 。 因 进 但 此 ， 拟 开 裂 过 程 中整 桥 的 受力 状 态 ， 对 其 进 行 详 细 的 分 析 计 算 是 十 分 必 要 的 。 模 并
关键词 ： 石拱桥；拱脚裂缝；静力学分析
维普资讯
石拱桥 拱脚 裂缝形 成 ｐ 静 力学分析 － ， ｔ
黄晓丰
摘
要 ： 空间梁单元对实际 的石拱 桥拱脚 采用
１ 前言 拱 桥 是 一 种 历 史 悠 久 又 充 满 勃 勃 生 机 的桥 梁 形 式 。与 普 通 梁 式 桥 形 相 比 ， 桥 不 仅 外 拱
４ ｃ ； 部构造桥 台， ０ｍ 下 桥墩 采 用 重 力 式 圬 工 砌 体 结 构 。 该桥设计荷 载 ： 一超 ２ 汽 ０级 ， 荷 载 ３５ Ｎ ｍ 验 算 荷 载 ： 车 －０ 。地 震 动 系 数 ： 人 ．ｋ ／ ； 挂 ２０ 地
拱式桥梁的结构体系及其受力分析
第44卷第3期f h丨v£讨V〇1.44,N〇.3 2018 年 3 月_______________________Sichuan Building Materials________________________March,2018拱式桥梁的结构体系及其受力分析张盛超(重庆交通大学土木工程，重庆400074)摘要:拱式结构的桥梁作为一种古老和常见的桥型，具有造价低廉、结构耐久、外形美观等多种优点，随着经济的不断发展和社会的不断进步，日益增长的交通量对于部分传统的拱式体系桥梁越来越不堪重负，为此在保证结构受力的前提下，最大程度地优化和创新桥梁的结构体系，使其能更加合理承受荷载成为国内外学者越来越关心的研究方向。
本文以结构体系为主线展开，首先介绍了拱桥的发展历史和结构体系的概念，以现有拱式结构体系为切入点，阐述拱式结构体系的分类，然后依次对内部连接和外部约束两个方面对结构体系受力或者说结构本身力的传递进行分析，最后从结构体系在当代历史条件下优化创新的迫切性入手，阐述怎么思考或者从哪些方面进行拱式结构体系的优化创新。
关键词：拱式结构；结构体系；优化创新；内部连接；外部约束中图分类号:TU311 文献标志码:A文章编号：1672 -4011(2018) 03 -0143 -03D O I:10. 3969/j.issn. 1672 - 4011. 2018. 03. 072!前言拱桥的起源在于石拱桥，在古罗马时期石拱桥已得到很大的发展，载，当时建石拱桥跨径已有20 b，而国，拱的建设发展汉时期，古罗马晚数百年，但在西方拱桥建设停滞状态时，中国的石拱了 的 ，代表性的当属公元605年建设于河北省赵县的赵，该主孔净跨径37. 02 m，矢7.23 m，是我国现早并保存良好的石拱桥;18 工业革命的展，了大量的铸铁，由自受压受拉，用于拱桥的建设中，代表性的建于1779年国的Coalbrookdale Iro n铸铁拱桥，铁材料的发展，由自，水推力特点，钢拱用;19 ，混凝土结构开始正用在拱桥的建设中，典型代表有1997年建成的重庆长江大桥，主跨420 m，矢高67 m，是上跨径和规模最大的混凝土拱桥;而又发展了钢管混凝土拱桥、拱结构，材料强度的、施工的 革新拱结构体的 展，拱的跨在推进。
半圆石拱桥施工过程的承载力分析_王志辉
验算, 并进行了力学有限元分析。分析了有无护拱、撤模顺序 对裸拱 圈截面强 度与稳 定性的 影响, 根据计 算结
果提出了合理的施工控 制与注意问题。
关 键 词: 半圆拱; 施工; 截面强度; 稳定 性
中图分类号: U 448. 32
文献标识码: A
文章编号: 1672- 0032( 2006) 03- 0076- 04
其稳定性与截面强度验算由规范 [ 3] 第 4. 0. 5条, 有
C0N d [ UA f cd,
( 2)
式中
1- [ e ]m
U=
1-
y [e
]2
rm
1+ AB( B- 3)
1 1+ 1.
33[ e ] 2 rw
.
78
山东交通学院学报
2006 年 9 月 第 14卷
由式 ( 2) 计算得容许轴力为 331. 2 kN, 大于 76. 8 kN。
38. 472
45. 624
56
70
83
15
15
15
13. 00 46. 62 53. 124 88 16. 5
13. 55 50. 4 55. 32 91 16. 5
14. 50 57. 792 59. 20 98 16. 5
2) 无铰拱工况 当护拱已经形成且护拱强度尚达到设计强度的 70% 以上时, 此时可以将裸拱圈视为半圆无铰拱, 在 此情况下, 经有限元计算的拱顶设计弯矩 M d、设计轴力 N d、偏心距 e见表 3。
跨径 /m M d / ( kN # m )
N d / kN e / cm
容许 e / cm r0N d / kN
4. 20 2. 52 16. 08 16 12 62. 28
拱桥不同体系受力分析2.2
一. 实体模型混凝土C30两端固结荷载：均布力2KN/m 2 荷载工况：自重+均布力支座总反力：5m 拱Fz=1804.4KN ，10m 拱Fz=3608.8KN1.1 正交5m跨中底面处最大主拉应2.4e-2Mpa，顶面最大主压应力6.0e-1Mpa；1/4截面顶面最大主拉应力3.0e-2Mpa，底面最大主压应力6.37e-1Mpa;拱角处最大主拉应力3.54e-2Mpa，最大主压应力6.54e-1Mpa顶面和底面主拉应力顶面和底面主压应力跨中底面处最大主拉应3.3e-2Mpa，顶面最大主压应力6.0e-1Mpa；1/4截面顶面最大主拉应力4.1e-2Mpa，底面最大主压应力7.16e-1Mpa;拱角处最大主拉应力4.6e-2Mpa，最大主压应力8.61e-1Mpa顶面和底面主拉应力顶面和底面主压应力跨中底面处最大主拉应3.9e-2Mpa，顶面最大主压应力5.9e-1Mpa；1/4截面顶面最大主拉应力4.9e-2Mpa，底面最大主压应力7.4e-1Mpa;拱角处最大主拉应力5.0e-2Mpa，最大主压应力9.34e-1Mpa顶面和底面主拉应力顶面和底面主压应力跨中底面处最大主拉应5.5e-2Mpa，顶面最大主压应力5.88e-1Mpa；1/4截面顶面最大主拉应力7.1e-2Mpa，底面最大主压应力8.02e-1Mpa;拱角处最大主拉应力5.8e-2Mpa，最大主压应力10.8e-1Mpa顶面和底面主拉应力顶面和底面主压应力1.5 正交10m跨中底面处最大主拉应4.8e-2Mpa，顶面最大主压应力6.10e-1Mpa；1/4截面顶面最大主拉应力2.8e-2Mpa，底面最大主压应力6.35e-1Mpa;拱角处最大主拉应力3.9e-2Mpa，最大主压应力7.14e-1Mpa顶面和底面主拉应力顶面和底面主压应力跨中底面处最大主拉应7.8e-2Mpa，顶面最大主压应力6.05e-1Mpa；1/4截面顶面最大主拉应力5.4e-2Mpa，底面最大主压应力7.34e-1Mpa;拱角处最大主拉应力5.4e-2Mpa，最大主压应力10.6e-1Mpa顶面和底面主拉应力顶面和底面主压应力跨中底面处最大主拉应9.7e-2Mpa，顶面最大主压应力6.08e-1Mpa；1/4截面顶面最大主拉应力6.5e-2Mpa，底面最大主压应力7.72e-1Mpa;拱角处最大主拉应力6.0e-2Mpa，最大主压应力11.8e-1Mpa顶面和底面主拉应力顶面和底面主压应力跨中底面处最大主拉应13.9e-2Mpa，顶面最大主压应力6.07e-1Mpa；1/4截面顶面最大主拉应力9.0e-2Mpa，底面最大主压应力8.42e-1Mpa;拱角处最大主拉应力13.2e-2Mpa，最大主压应力14.1e-1Mpa顶面和底面主拉应力顶面和底面主压应力。
石拱桥的原理
石拱桥的原理
石拱桥作为一种古老而又经典的建筑形式，自古以来就被广泛
应用于桥梁建设中。
它以其独特的结构和稳固的特性，成为了古代
工程建筑的杰作，也为后人留下了许多宝贵的建筑经验。
那么，究
竟是什么原理支撑着石拱桥的稳固和耐久呢？
首先，我们需要了解石拱桥的结构特点。
石拱桥由拱顶、拱脚
和桥面组成，其中拱顶是由多块石块按照一定的弧线形状叠放而成，拱脚则是支撑拱顶的石墩，桥面则是连接拱脚的平台。
这种结构使
得石拱桥在承受重力和外力作用时能够保持稳定。
其次，石拱桥的稳固和耐久性来源于其独特的力学原理。
当桥
面上有车辆或行人通过时，桥面承受的重力会通过拱脚传递到地基上，而地基则能够将这些力量均匀地分散到周围的土壤中。
同时，
拱顶上的石块也能够相互支撑，使得整个拱桥结构形成一个稳定的
三角形框架，能够有效地抵抗外力的挤压和扭曲。
此外，石拱桥的建造还需要考虑到材料的选择和加工。
为了保
证石拱桥的稳固性和耐久性，建造者需要选择质地坚硬、密度均匀
的优质石材，并对其进行精细的加工和拼接。
通过精准的凿凿、磨
光和榫卯技术，使得石块之间能够紧密地贴合在一起，形成坚固的拱顶和拱脚结构。
总的来说，石拱桥的稳固和耐久源于其独特的结构特点和力学原理，以及对材料的精心选择和加工。
在现代社会，虽然石拱桥已经逐渐被钢筋混凝土桥梁所取代，但是其独特的建筑魅力和历史价值仍然让人们津津乐道。
希望我们能够继承和发扬古人的智慧，保护和传承这些古老而宝贵的建筑遗产。
石拱桥的受力分析原理
石拱桥的受力分析原理
石拱桥是一种采用石材建造的桥梁结构，它的主要受力原理是利用拱形结构的稳定性和受力传递的原理来承受桥梁上的荷载。
石拱桥的受力分析可以简化为以下几个骤：
1. 荷载分析：首先需要确定桥梁所受到的各种荷载，包括自重、行车载荷、风荷载等。
这些荷载会作用在桥梁的不同部位，产生不同的受力情况。
2. 拱形结构的原理：石拱桥的拱形结构使得其能够承受荷载的压力，将这些压力通过拱形结构传递到桥墩或两端的支撑结构上。
拱形结构的特点是能够将荷载分散到桥梁的整个结构中，使得桥梁能够承受更大的荷载。
3. 桥墩的受力分析：桥墩是石拱桥的支撑结构之一，它接受来自拱的推力和荷载的垂直力。
桥墩的设计需考虑承受这些力的能力，以确保桥梁的稳定性和安全性。
4. 支撑结构的受力分析：除了桥墩外，石拱桥还可能有其他的支撑结构，如桥台和桥面梁。
这些支撑结构也需要进行受力分析，确保其能够有效地传递拱的力和荷载到地上。
总之，石拱桥的受力分析原理是基于拱形结构的稳定性和受力传递原理。
通过合
理的设计和分析，可以确保石拱桥能够承受荷载并保持结构的稳定性和安全性。
高一物理必修二拱桥知识点
高一物理必修二拱桥知识点拱桥，作为一种古老而典雅的建筑形式，在人们日常生活中扮演着重要的角色。
要了解拱桥的原理和相关物理知识，我们需要通过高一物理必修二课程的学习来深入了解。
本文将以拱桥为主题，通过探讨拱桥的结构、弯曲力学和力学平衡来介绍高一物理必修二课程中的重要知识点。
首先，我们将探讨拱桥的结构。
拱桥由多个石块或者其他材料组成，其形状类似于一个半圆形。
拱桥之所以能够承受车辆和行人的重量，是因为拱桥的结构能够将重力分散到拱脚之间的支撑点上。
这种结构能够有效地利用材料的强度，使得拱桥能够承受更大的荷载。
接下来，我们将研究拱桥的弯曲力学。
当车辆和行人通过拱桥时，其重力会对拱桥施加力量。
这种力量会使得拱桥发生弯曲。
根据胡克定律，弯曲的拱桥会产生弹性形变。
然而，过大的荷载会使得拱桥超出其弹性限度，导致塑性形变或者破坏。
为了更好地了解拱桥的力学平衡，我们需要研究拱桥上的各个力的作用。
首先，有一个重要的力是支撑力。
支撑力是桥墩对拱桥的反作用力，它垂直于桥墩的表面。
支撑力使得拱桥能够保持平衡，承受外部荷载。
其次，我们还需要考虑拱桥顶部的压力力。
这种压力力是拱桥顶部对桥墩的压力，主要由拱桥自身的重量引起。
此外，我们还需要考虑外部荷载对拱桥的压力力，比如车辆和行人的重力。
了解了这些力的作用后，我们可以进一步分析拱桥的力学平衡条件。
在平衡状态下，桥墩受到的支撑力与拱桥顶部的压力力和外部荷载的压力力之和应该相等。
如果荷载过大，导致拱桥失去平衡，那么拱桥就会发生形变甚至破坏。
除了结构和力学平衡，我们还需要讨论拱桥的稳定性。
拱桥的稳定性取决于拱桥的形状和材料的强度。
一个更高而窄的拱桥更容易发生失稳，因为这样的拱桥承受的拉力更大。
相反，一个更宽而低的拱桥更容易保持稳定，因为这样的拱桥更容易使得重力与支撑力平衡。
此外，材料的强度也是决定拱桥稳定性的一个重要因素。
如果材料的强度不足，那么拱桥在承受荷载的过程中就容易发生破坏。
综上所述，拱桥是一个复杂而精巧的结构，涉及到许多物理知识。
【教学方案】中国石拱桥示范教案
【教学方案】中国石拱桥示范教案第一章：石拱桥概述1.1 定义与特点1.1.1 什么是石拱桥1.1.2 石拱桥的主要特点1.2 历史发展与演变1.2.1 石拱桥的历史起源1.2.2 中国石拱桥的演变过程1.3 石拱桥的分类与分布1.3.1 按照结构形式分类1.3.2 按照建筑材料分类1.3.3 中国石拱桥的分布特点第二章：石拱桥的建筑技术2.1 拱圈的建造技术2.1.1 拱圈的构造与受力分析2.1.2 拱圈建造的关键技术2.2 桥墩与桥台的建设2.2.1 桥墩与桥台的作用与结构2.2.2 桥墩与桥台的建设技术2.3 桥面与栏杆的建造2.3.1 桥面铺装与排水系统2.3.2 栏杆的构造与装饰第三章：石拱桥的工程技术3.1 石拱桥的测量与设计3.1.1 测量技术及其应用3.1.2 石拱桥的设计原则与方法3.2 石拱桥的施工组织与管理3.2.1 施工组织与工艺流程3.2.2 施工质量管理及其重要性3.3 石拱桥的维修与保护3.3.1 常见病害及其原因3.3.2 维修与保护技术及措施第四章：石拱桥的文化价值4.1 石拱桥与古代水利工程4.1.1 石拱桥在古代水利工程中的地位与作用4.1.2 著名石拱桥与水利工程的关系案例4.2 石拱桥与古代交通事业4.2.1 石拱桥在古代交通事业中的重要性4.2.2 著名石拱桥与古代交通事业的案例分析4.3 石拱桥与古代建筑艺术4.3.1 石拱桥在古代建筑艺术中的特色与影响4.3.2 著名石拱桥的建筑艺术价值分析第五章：著名石拱桥案例分析5.1 赵州桥5.1.1 赵州桥的背景与历史地位5.1.2 赵州桥的建筑特点与技术创新5.2 卢沟桥5.2.1 卢沟桥的背景与历史地位5.2.2 卢沟桥的建筑特点与历史文化价值5.3 玉带桥5.3.1 玉带桥的背景与历史地位5.3.2 玉带桥的建筑特点与艺术价值第六章：石拱桥与古代社会生活6.1 石拱桥与古代城市发展6.1.1 石拱桥在城市交通中的作用6.1.2 著名石拱桥与城市发展的案例分析6.2 石拱桥与古代经济交流6.2.1 石拱桥在经济往来中的重要性6.2.2 著名石拱桥与古代经济交流的案例分析6.3 石拱桥与古代民俗文化6.3.1 石拱桥在民俗文化中的象征意义6.3.2 著名石拱桥与民俗文化的案例分析第七章：石拱桥的现代应用与发展7.1 石拱桥在现代交通建设中的应用7.1.1 现代石拱桥的设计与施工技术7.1.2 现代石拱桥的案例分析7.2 石拱桥在现代城市规划中的作用7.2.1 石拱桥在城市景观规划中的地位7.2.2 著名石拱桥在城市规划中的应用案例7.3 石拱桥的创新发展7.3.1 新型石拱桥结构的设计与研究7.3.2 现代材料在石拱桥建设中的应用第八章：世界石拱桥概览8.1 外国石拱桥的发展历程8.1.1 外国石拱桥的起源与发展8.1.2 外国著名石拱桥的案例分析8.2 外国石拱桥的建筑特点与技术8.2.1 外国石拱桥的建筑特点8.2.2 外国石拱桥的建筑技术8.3 世界石拱桥的保护与传承8.3.1 世界遗产中的石拱桥项目8.3.2 石拱桥的国际交流与合作第九章：石拱桥的科普教育与传播9.1 石拱桥的知识普及与教育意义9.1.1 石拱桥在中小学教育中的应用9.1.2 石拱桥主题的科普活动与展览9.2 石拱桥的文化传播与媒体展示9.2.1 书籍、影视作品中的石拱桥形象9.2.2 石拱桥的网络传播与社交媒体展示9.3 石拱桥的社会参与与公众互动9.3.1 石拱桥保护与修复的公众参与9.3.2 石拱桥节庆活动与旅游推广第十章：石拱桥的未来展望10.1 石拱桥在可持续交通中的角色10.1.1 石拱桥在绿色交通中的优势与挑战10.1.2 未来石拱桥设计的可持续发展策略10.2 石拱桥与智能交通技术的结合10.2.1 智能交通技术的发展趋势10.2.2 石拱桥与智能交通技术的融合应用10.3 石拱桥研究与创新的未来方向10.3.1 石拱桥领域的研究动态与趋势10.3.2 石拱桥创新的未来可能性探讨重点和难点解析重点环节一：石拱桥的定义与特点补充和说明：在讲解石拱桥的定义时，需要强调石拱桥是一种以石材为主要建筑材料的拱桥，其特点是采用拱形结构，能够有效地跨越较宽的河流或其他障碍物。