拱桥的构造和特点.docx
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拱桥的构造和特点
第五章拱桥的构造和特点
5.1拱桥的根本特点及其适用围
力学特点,将桥面的竖向荷载转化为局部水平推力,使拱的弯距大大减小,拱主要承受压力,充分发挥圬工材料抗压性能;
拱桥的优点:
1、具有较大的跨越能力,充分发挥圬工及其它抗压材料的性能;
2、构造较简单,受力明确简洁;
3、形式多样、外型美观;
拱桥的缺点:
1、有水平推力的拱桥,对地基根底要求较高,多孔连续拱桥互相影响;
2、跨径较大时,自重较大,对施工工艺等要求较高;
3、建筑高度较高,对稳定不利;
5.2拱桥的组成及主要类型
•一、拱桥的主要组成:
•拱圈〔拱背、拱腹、拱顶、拱脚〕、拱上构造
•矢跨比f/L—反映拱桥受力特性的重要指标
二、拱桥分类
•按材料
•圬工拱桥
•钢拱桥
•钢筋混凝土拱桥
•钢管混凝土拱桥
•型钢混凝土拱桥
•圬工拱桥是使用圬工材料修建的的拱桥,如:
石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥等
拱桥分类
•按行车道位置
上承式拱桥
中承式拱桥
下承式拱桥
•按拱轴线型式:
圆弧拱桥
抛物线拱桥
选链线拱桥
•按拱上构造形式:
实腹式拱桥
空腹式拱桥
按截面
板拱桥
箱型拱桥
肋拱桥
双曲拱桥
按构造受力图式:
•简单体系:
无铰拱
二铰拱
三铰拱
组合体系〔有无推力〕:
刚架拱桥
桁架拱桥
桁式组合拱
梁拱组合桥
系杆拱桥-按拱肋及系杆的尺寸,柔性、刚性
三、拱桥的选择与布置
•1、应根据地形、地质条件及施工的方便和可能确定拱桥类型及分孔;
•2、多孔拱桥最好选用等跨分孔;采用不等跨分孔应采取措施减少跨间的不平衡,如:
不同的矢跨比,不同的拱脚标高及调整拱上建筑重量等;
•3、选那么合理的矢跨比及拱轴线,一般拱桥失跨比在1/5~1/10;
•4、根据环境选择构造的造型及注意全桥的美观;
永保桥跨越澜沧江,主孔为下承式80m肋拱桥,东岸2x24m连续梁,西岸1孔18m斜梁。
该桥为柔性纵梁的下承式肋拱桥,主拱圈的推力分别传至两岸桥台。
高明桥是一跨越西江的大型公路桥,主通航孔采用中承式钢管混凝土拱,引桥系钢筋混凝土肋拱。
浑水河桥为3跨连续预应力混凝土桁拱构造。
由于邻孔跨径比甚大,采用两组盆式橡胶支座承受正、负反力和伸缩变形。
主跨123米
5.3主拱的构造
•1、板拱
石板拱
混凝土板拱
钢筋混凝土板拱
•
钢筋混凝土板拱的拱顶厚度采用跨径的1/60~1/70;拱脚厚度可按下式:
•拱顶厚度
•拱脚处拱轴线的倾角2、肋拱
--〔矩形、工字型、箱型〕
•矩形截面:
肋高为跨径的1/40~1/60,肋宽为肋高的0.5~2.0倍;
•工字型及箱型:
肋高为跨径的1/25~1/35,肋宽为肋高的0.4~0.5倍;腹板、翼板厚度按构造及抗剪最小尺寸要求0.25~~0.5m;
•肋拱间必须设横梁、横撑;
3、箱形拱
•适合大跨径拱桥;
•特点:
截面挖空率大,节省材料;形心轴靠中适应主拱正负弯距变化;主拱整体性好,抗扭刚度大,稳定性好;便于预制施工拼装;
箱形主拱圈的形式
1、采用闭合箱肋组成的多室箱形截面;
2、采用工字形肋组成的多室箱形截面
3、采用U形肋组成多室箱形截面
4、单室箱形截面
箱形拱构造尺寸
•
拱圈高度一般为跨径的1/50~1/70;可采用经历公式:
•拱圈宽度满足跨度的1/20;保证横向稳定;
4、双曲拱
•主拱圈特点:
化整为零,再集零为整
•适用无支架吊装、起吊重量小情况
5.4拱上建筑的构造
6上承式拱桥桥面系与主拱圈间的构造—传递荷载
7小跨径拱桥采用实腹式,恒载较重
•大、中跨径拱桥〔矢高较大〕采用空腹式,桥面系与主拱间设腹孔和腹孔墩;
布置腹孔应结合主拱的类型、构造、施工方法等综合考虑
•1、腹孔分拱型腹孔及梁板式腹孔;
•2、腹孔一般等跨对称布置在主拱圈两侧,腹拱跨径选用2.5~5.5m,矢跨比1/2~1/6,不宜大于主拱圈跨径的1/8~1/15;
•3、采用梁板式腹孔,减轻重量;
•4、无拱顶实腹段的做法;
•5、腹孔墩可采用立墙式及立柱式;
•6、防止腹孔墩柱节点产生裂缝,可将腹孔墩的上下端设铰、设置变形缝;
5.5拱桥的其它细部构造
•1、拱上填料〔﹥0.3m)、桥面及人行道
•2、伸缩缝与变形缝,保证构造的平安性与耐久性,相对变形较大的位置设伸缩缝、相对变形较小处设变形缝;使拱上建筑适应主拱圈的变形;
3、铰的设置
•拱桥需设铰的情况:
•1〕主拱圈按两铰或三铰拱设计;
•2〕空腹式腹拱圈按构造设铰、腹孔墩上下端;
•3〕施工过程中的临时铰;
•采用形式有:
弧形铰、平铰及假铰
4、排水及防水层
•除桥面排水外,应对渗入到拱腹的积水排除;防水层的质量影响桥梁的耐久性;
5.6其他常用类型拱桥的构造简介
1、桁架拱桥
2、组合桁架拱桥
3、刚架拱桥
4、系杆拱桥
1、桁架拱桥
•主要构造:
•桁架拱片—主要承重构造,由上、下弦杆、腹杆、拱顶实腹段组成;
•横向联结系—拉杆、横系梁、横隔板、剪刀撑
•桥面系
桥型特点:
•1〕、拱与桁架组合,共同受力,整体性好,发挥全截面材料的作用;
•2〕、桁架局部的构件主要承受轴力;
•3〕、拱的水平推力使跨中弯距减少,恒载下主要承受轴力,活载下承受弯距,为偏心受压构件;
•4〕、节点为刚性连接,易开裂,影响整体刚度及耐久性;
•5〕整体自重轻,构件可预制,适合软土地基;
桁架拱片主要类型
•斜腹杆桁架拱
•竖腹杆桁架拱
•桁架肋桁架拱
构造特点
•节点构造保证足够的强度,防止开裂,影响耐久性及构造刚度;
•加强横向刚度,保证横向稳定,一般在跨径端部及L/4处设竖向、平面撑架;
构造尺寸
•1、矢跨比一般采用较小
•f/l=1/6~1/10;
•2、下弦杆轴线选择尽可能按恒载压力曲线确定,实腹段的拱轴线曲率较大对附加力有利;
•3、下弦杆通常采用矩形截面高度:
•宽度:
•
4、为充分利用下弦杆的受压特性,下弦杆刚度一般大于上弦杆,上弦杆截面宽度与下弦同,高度:
•
5、跨中实腹段总高与跨径、矢跨比、荷载等级、砼标号等有关可取用:
•6、上弦杆节间长度不宜过大,一般取:
构造尺寸
•7、腹杆截面高度与杆件长度有关,宽度≤上、下弦杆;斜杆与上弦杆的夹角控制在30°~50°;
•8、拱顶实腹段长度取用:
〔0.3~0.5)l;
•9、保证各节点处轴线相交一点;
局部构造处理
•节点构造保证足够的强度,防止开裂,影响耐久性及构造刚度;
•加强横向刚度,保证横向稳定,一般在跨径端部及L/4处设竖向、平面撑架;
与墩台的联结
•下弦一般铰接
•上弦有悬臂式、过梁式、伸入式
2、组合桁架拱桥
•跨中局部桁架拱桥支撑在两边悬臂桁架上的组合构造体系;
1〕构造特点
•是桁架拱和桁架梁的继承与开展,受力特性介于拱桥和梁桥之间;
•在悬臂桁架梁端部的下弦杆上支承中间局部的桁架拱;
•悬臂桁架的长度一般为主孔跨径的0.2~0.25;
•悬臂梁与桁架拱间设断缝;
•横向设系梁与隔板;
•边跨通常采用连续刚构活桁架构造;
•易于无支架悬臂拼装;
•推力较大,适合于山谷较深,基岩脉深较浅的山区
2〕构造特点
•合理的断缝位置设在第2~3节间;
•节间长度一般在跨径的1/8~1/12,近拱脚处可大些,向跨中方向节间长度逐渐减小;
•跨径小于160米,矢跨比取1/8;跨径﹥160米,矢跨比取1/6为益;
•主拱圈的截面高度一般为跨径的1/100~1/120;
•合理的上弦杆、下弦杆、实腹段跨中刚度比为1:
1.8:
3.0左右;可充分发挥上弦杆的轴向力;
3、刚架拱桥
•是在刚架、斜腿刚架等根底上开展而来
1〕构造组成
•刚架拱片—主要承重构造,由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿、次拱腿构成;
•横向联系及桥面系
2〕特点及适用性
•构件小,自重小,适用于软土地基;
•构造变形小,整体构造刚度大;
•施工方便,造价较底;
4、系杆拱桥
•带吊杆的拱梁构造,外部为静定构造,而部为屡次超静定;
1〕构造组成
•主拱圈—主要承重构造;
•吊杆〔刚性、柔性〕---传力构造;
•系梁〔纵梁〕--承重构造;
•横向联系----横梁、行车道板—传力构造,
横撑---主拱圈稳定作用
2〕构造
•矢跨比一般为1/5~1/7;
•主拱圈高度一般为跨径的1/25~1/50;宽度为(0.4~0.5)拱肋高;
•预应力系梁高度应与横梁、桥面板等配合,一般为1.5~2.5m;拱脚端部加高;
•吊杆大多采用墩头锚具;单侧拉;
•横梁按简支梁与固结梁偏平安考虑,高度底于系梁;间距为跨径的1/10~1/16;
3〕力学特点---自平衡体系
4〕局部构造
5〕连续拱梁组合桥
梁与拱组合,集中了梁桥与拱桥的优点
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- 拱桥 构造 特点