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。
9-基础 10-锥形护坡
上承式拱桥的基本组成
11-拱上建筑
根据行车道的位置，拱桥可以分成：上承式、 下承式和中承式三种类型如下图所示：
拱桥的基本图示
一般上承式拱桥，桥跨结构是由主拱圈、拱上建筑 等组成。（1）主拱圈：主要承重构件； （2）拱上建筑：桥面系和传力构件或填充物 下部结构：桥墩、桥台、基础
二、空腹式拱上建筑 组成：除与实腹式相同者外，还有腹孔和腹孔墩 腹孔型式：拱式腹孔和梁式腹孔
腹孔墩
腹孔
腹孔
腹孔墩
第五节 拱桥的其它细部构造
一、拱上填料、桥面和人行道
（1）填料的作用 扩大车辆荷载作用面积；减
小车辆荷载冲击作用
（2）厚度：不宜小于0.3m, 大于0.5m 时不计冲击
拱桥细部构造
拱桥按受力图式的分类
两铰拱：一次超静定结构，介于三铰拱和无铰拱之间。
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。常用的有以下几种形式： 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。
四 川涪陵乌江大桥 （L=200m） 桥高84m，矢跨比1/4，主拱圈采用3室箱。 涪陵乌江大 桥采用转体法施工，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。
第二节 拱桥的总体布置 总体布置的主要内容： 拟采用的结构体系及结构型式；桥梁的长度、跨径、孔数、 桥面标高；拱的主要几何尺寸，如矢跨比、桥梁高度、宽 度、外形、墩台及其基础型式和埋置深度、桥上及桥头引 道的纵坡等。
3）肋拱桥
1990 四川宜宾小南门桥 (=240m)
主桥系中承式钢筋混凝 1994台湾台北碧潭桥（L=160m）土肋拱桥，矢度1/5， 桥面由预制预应力混凝土单箱组 是当时国内跨径最大的 1966北京永定河七号桥 （L=150m） 1990江苏丹阳云阳桥（ L=70m） 成，并配以 Y型悬臂拱圈，形成 钢筋混凝土拱桥。该桥 中承装配式铁路钢筋混凝土拱，矢高 40m ，两片拱肋中心距 7.5m。 跨越京杭大运河，无粘结预应力系杆 主跨为 160m 及2x100m无推力拱 1992 广东开平三埠桥 （ L=60m ） 1988 广东广州流溪桥 （ L=90m ） 采用劲性钢骨架施工法， 1983 台湾台北关渡桥 （L=165m） 拱， 3根拱肋，矢度 1/5 ，拱轴系数 拱轴线采用二次抛物线，拱肋为箱形截面，吊杆为预应力杆件。 桥。引桥跨度分别为 85m 及 57m ， 缆索吊装。 单拱肋预应力混凝土系杆拱，单拱肋置于车 钢筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度 中承式 5孔连续系杆拱桥，中间孔跨度为 m=1.0 ，单箱高 1.5m，行车道刚性纵 施工时先架设钢拱架，然后在拱架上由下而上分层施工，安装拱 全桥以简洁明快的弧形曲线构成， 1/4.5 ，全桥采用喷塑装修工艺，建筑 行道中央分隔带 上。 165m ，两侧孔跨度为 143m及44m，拱圈 肋底板--腹板 --顶板，使先安装的拱肋底板与钢拱架共同受力。 梁和无粘结预应力柔性系杆分开。预 与远山近水相协调。 宏伟壮丽，已成为公园的重要景观。 为抛物线。 . 制安装法施工
二、拱桥的主要类型及其特点
建桥材料 结构体系分 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
拱 桥
主拱圈截面形式形式 拱轴线型式 桥面位置 拱上建筑形式
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
三、双曲拱桥
主拱圈的组成：拱肋、拱波、拱板、横向联系
1、主拱圈截面形式 据桥梁跨度、宽度、设计荷载大小、材料类型和施工 工艺等情况可采用： （1）多肋多波形式：多用 （2）单波的形式：用于小跨径
第四节
拱上建筑的构造
按照拱上建筑采用的不同构造方式，可将拱桥分 为实腹式拱桥和空腹式拱桥两种。 一、实腹式拱上建筑 1、组成：侧墙、拱腹填料、护拱、变形缝、防水层、 泄水管及桥面等 2、特点：构造简单，施工方便，恒载重 3、适用：小跨径拱桥
图1 赵州桥
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）， 1932建成的澳大利亚悉尼钢拱桥（图4， L＝ 503m ）及上海的庐浦大桥（L=550m）。等。
图2 1997建成的四川万县长江 大桥 （L=420m)
第三章 拱桥
第一节 拱桥的基本特点及其适用范围
1、拱桥的发展
十八世纪 国外：石拱，木拱
十九世纪 铸铁拱
钢拱
钢筋混凝土拱
拱桥
1964年
石拱，木拱 国内： 80年代中
70年代 80年代 钢筋混 双曲拱 桁架拱 凝土拱
钢管拱 新型组合体系拱
刚架拱 桁式组合拱
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）
2）双曲拱桥（中国首创的一种拱桥型式）
1969 江苏无锡民主桥 1969 江苏无锡卫东桥 1968河南嵩县前河桥 （L=150m） 构思独特，充分发挥双曲拱桥构造特点，组合拼装 结构纤细轻盈，适宜于软土地基上建造。 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 成三叉形的双曲拱桥。
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。
在大跨径钢筋混凝土拱桥或地基条件很差的情况 下，为了进一步减轻拱上建筑重量，可以减薄填料厚度，
甚至可以不用填料，直接在拱顶上修建混凝土路面。
这时应注意采取措施保证主拱圈的横向整体性能，
计算时还应计入汽车荷载的冲击力。
二、 变形缝 （1）为什么要设变形缝？ 实际的受力情况符合计算图式，避免拱上建筑不规则开裂 （2）变形缝？ 变形缝：宽度2cm ～ 3cm ，缝内填入用锯末沥青按1:1 的 质量比制成预制板，也可用沥青砂等其他材料填缝；
实腹式拱桥，空腹式拱桥
（一）按照结构体系分类
1、按主拱圈与行车系之间相互作用的性质和影响程度，分简单体系拱桥和组
合体系拱桥
简单体系拱桥：行车系结构不参与 主拱的受力，主拱以裸拱为主要承 重结构。 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。跨径增大，附加 力影响变小，故钢筋混凝土无铰拱仍是大 跨径桥梁的主要型式之一。
图3 360m 广州丫髻沙特大桥
澳大利亚悉尼钢拱桥
庐浦大桥
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
图 4 1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥
拱桥的基本图示
3、主要优缺点：
主要优点 跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养
护、维修费用小；外形美观；构造较简单，有利于
������
《桥规》：钢筋混凝土拱桥的矢跨比，宜采用1/5～ l/8 陡拱：矢跨比大于等于1/5；坦拱：矢跨比小于1/5。 有研究表明，在其他条件相同的前提下，拱桥稳定系数最 高的矢跨比为1/3。
3. 不等跨连续拱桥的处理方法
1）连续拱桥不等跨分孔时，为什么要做特殊处理？ 2）不等跨连续拱桥可采用哪些处理方法？ （1）采用不同的矢跨比（2）采用不同的拱脚标高 （3）调整拱上建筑的恒载重量（4）采用不同类型的 拱跨结构
（3）各种拱桥结构中，分别如何设置？
通常在相对变形（位移或转角）较大的位置设置伸 缩缝。 ① 实腹式：伸缩缝设在两拱脚上方
三、排水及防水层 1 、桥面水的排除： 同梁式桥 2 、渗入拱腹内的水排除： 防水层、泄水管 3 、防水层和泄水管的埋设方式： （与上部 结构形式有关） （1）实腹实拱桥 防水层： 泄水管：
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。
第二节 拱桥的组成及主要类型
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
L0 - 净跨径
L -计算跨径 f0 - 净矢高 f -计算矢高
f/L - 矢跨比
8-桥台

3、拱片桥 ——属有推力拱
仅用于上承式拱桥
（二）按照主拱的截面型式分类
1）沿拱轴线： （1）等截面（2）变截面
等截面
等宽变高度截面
等高变宽度截面
2）横截面 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。自重较大，不经济， 通常在地基较好的中小跨径 圬工拱桥中采用。 2、肋拱桥： 肋拱桥由两条或两条以上分 离式拱肋组成承重结构的拱桥， 拱肋之间靠横向联系梁连接成 整体而共同受力。这种桥横截 面面积较小，节省材料，自重 轻，跨越能力大，多用于较大 跨径的拱桥。
1990 湖南凤凰县的乌巢河桥 （ L=120m ） 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 当时是世界上跨径最大的石拱桥。桥宽 8m，双肋石拱桥，腹拱为 对称布置5个空腹拱，两边设岸孔37m，拱圈厚 1.1m。下部结构 9孔 13m ，南岸引桥3孔13m，北岸引桥1孔15m。主拱圈由两条分离式矩形 为重力式石砌墩台。 石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成。拱矢度1/5，拱肋为等高变宽度。
叶爱君
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。
箱形拱闭合箱的构造
重庆万州长江大桥 (L=420m) 劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥
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）施工方面的缺点多；

3）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；


4）上承式拱桥的建筑高度较高。
一、确定桥梁长度及分孔 水文水力、地形地质、技术经济等
净矢高与净跨 径之比
二、确定拱桥的主要设计标高和矢跨比 1. 拱桥的标高 主要有四个：桥面标高、拱顶底面标高、起拱线标高 和基础底面标高
说明：起拱线标高，一般选用低拱脚的设计方案
2. 确定拱桥的矢跨比（ ）
（1）影响主拱圈内力、构造形式、施工方法及美观 （2）分析： 矢跨比小：拱的恒载水平推力Hg与垂直反力Vg之比值增 大, 拱的推力增加，主拱圈内产生的轴向力增大，对主拱圈 受力有利，对墩台基础不利。在多孔情况下，连拱作用显 著，对主拱圈也不利。 过大：施工困难 （3）矢跨比取值范围