第二章 拱桥的构造及设计ppt课件.ppt
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1、1,第二章 拱桥的构造及设计,第二章 拱桥的构造及设计,2,第一节 上承式拱桥的构造与设计,上承式拱桥分为两大类:一类是普通型上承式拱桥,这类拱桥由主拱(圈)、拱上传载构件、桥面系组成,主拱(圈)是主要承重结构;另一类是整体型上承式拱桥,这类拱桥则是由主拱片(指由拱圈与拱上传载构件组成的整体结构)和桥面系组成,主拱片是主要承重结构。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,3,普通上承式拱桥 和 整体型上承式拱桥,四川省涪陵:乌江大桥,转 体 施 工,主 拱 片,整体型上承式拱桥,主拱片(指由拱圈与拱上传载构件组成的整体结构)和桥面系组成,主拱片是主要承重结构,由主拱(圈)、
2、拱上传力构件、桥面系组成,主拱(圈)是主要承重结构,普通上承式拱桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,4,普通上承式拱桥,整体型上承式拱桥,江界河桥,万 县 长 江 公 路 大 桥,桁式组合拱桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,5,板拱指主拱圈采用整体实心矩形截面的拱。材料: 石板拱、素混凝土板拱、钢筋混凝土板拱。,拱 圈 的 厚 度,截面变化规律,等 截 面(常用),变 截 面,h,根据主拱圈截面形式可分为:板拱,肋拱,箱形拱,双曲拱,1.普通型上承式拱桥,板拱,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,6,根据主拱圈截面形式
3、可分为:板拱,肋拱,双曲拱,箱形拱,立 面 图,I I,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,7,肋拱:用两条或多条分离的平行窄拱圈即拱肋作为主拱圈的拱具有自重轻,恒载内力小,可以充分发挥钢筋混凝土等材料的性能,在大中型拱桥中得到广泛应用。,拱肋的数目和间距以及截面型式主要根据桥梁宽度、肋型、材料性能、荷载等级、施工条件、拱上结构等各方面综合考虑决定。,桥梁宽度,20m 以上, 分离的双幅双肋拱, 多肋拱,20m 以下, 双 肋 拱,宽 跨 比: 大于1/20; 小于1/20 将带来横向稳定问题,根据主拱圈截面形式可分为:板拱,肋拱,箱形拱,双曲拱,板拱,第二章 拱桥的构造
4、及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,8,根据主拱圈截面形式可分为:板拱,肋拱,双曲拱,箱形拱,肋拱截面形式,矩形:肋高h(1/401/60)L,宽 b=(0.52.0)h,工字形:肋高h(1/251/35)L,宽b=(0.40.5)h,钢管混凝土:肋高h(1/451/65)L,箱形肋拱:肋高h(1/501/70)L,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,9,主拱圈截面由 多室箱 构成的拱称为 箱形拱,预制组合薄腹单室箱,马鸣溪金沙江大桥宜宾市,箱形拱,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,10,主 要 特 点,截面挖空率大 ( 50% 60% ),中
5、性轴居中,抗弯和抗扭刚度大,整体性好,制作要求高,吊装设备多,单条箱肋刚度较大,稳定性较好,能单箱肋成拱,便于无支架吊装,结 构 受 力,施 工,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,11,多条闭合箱肋组成的多室箱形截面 (c),截面组成方式,由多条U形肋组成的多室箱形截面 (a),多条工形肋组成的多室箱形截面 (b),单箱多室截面 (d),便于无支架吊装,拱 支 架 施 工,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,12,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,13,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,14,箱形拱的
6、构造与施工方法关系,岷江大桥,钢筋混凝土 箱形 拱桥,无支架缆索吊装,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,15,主拱圈横截面由一个或数个横向小拱单元组成,由于主拱圈的纵向及横向均呈曲线形,故称之为双曲拱桥 .,卫东桥, 无锡,缺点: 施工工序多、组合截面整体性较差和易开裂等. 过时的技术,湘江一桥(橘子州桥)国内最长双曲拱桥,双曲拱桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,16,双曲拱桥的主要特点是将主拱圈以“化整为零”的方法按先后顺序进行施工,再以“集零为整”的组合式整体结构承重。满足施工及运营过程中的强度、刚度 、纵横向稳定性。,第二章 拱桥的构造
7、及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,17,2.整体型上承式拱桥,桁架拱桥,整体型上承式拱,普通桁拱桥桁式组合拱,刚架拱桥,A,B,C,D,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,18,1)桁架拱桥: 结构形式,桁架拱桥又称拱形桁架桥。桁架拱桥是一种有水平推力的桁架结构,其上部结构由桁架拱片、横向联结系和桥面系组成。桁架拱片是主要承重结构,由上、下弦杆、腹杆和实腹段组成,上叶桥,浙江省三门县,该桥每孔布置4片斜拉杆式拱片,斜拉杆式桁架拱片,横向联系,桥面系,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,19,桁架拱片是主要承重结构,由上、下弦杆、腹杆和实腹段组成
8、,上 弦 杆,下 弦 杆,腹 杆,腹 杆,实腹段,桁架拱桥: 结构形式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,20,桁 架 拱 半 拱 立 面,桁架拱桥: 结构形式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,21,桁架拱桥: 结构形式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,22,三角形,带竖杆三角形,斜 压 式,斜 拉 式,1. 斜杆式桁架拱 桥,2. 竖杆式桁架拱 桥,3. 桁肋式桁架拱桥,节点易开裂,桁架拱桥: 结构形式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,23,桁架拱桥: 结构形式,1. 混凝土斜 压 杆式桁架
9、拱 桥,2. 混凝土斜 拉 杆式桁架拱 桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,24,1. 作为主要承重结构的桁架拱片在施工期间单独受力,在竣工后与桥面板共同受力。,2. 下弦杆为拱形,上弦杆一般与桥道结构组合成一整体而共同工作.,3. 桁架拱在荷载作用下具有水平推力,使跨中实腹段在恒载作用下弯矩减小,主要承受轴向压力,在活载作用下将承受弯矩,成为一偏心受压构件,即具有拱的受力特点,结构特点,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,25,4. 把普通型上承式拱的传载构件(拱上结构)与拱肋连成整体,拱与拱上结构共同受力,相当于加大了拱圈高度,各杆件又主要承
10、受轴力,所以又具有桁架的受力特点。由于桁架拱兼备了桁架和拱式结构的有利因素,因此能充分发挥材料的受力性能。 5. 由于桁架拱外部通常采用两铰结构,因而基础位移、温度变化等产生的附加内力较小,适合软弱地基需要,结构特点,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,26,桁 架 拱 桥: 结 构 优 缺 点,2. 缺点: 节点开裂问题。 大跨度桁架组合拱桥的适用性。,1. 优点:利用拱上建筑与拱圈共同作用原理,预制桁式拱片,装配程度高、整体性好,自重轻、用料省,适用于软土地基的中、小跨度桥梁。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,27,上弦杆,实腹段,桥面板参与
11、受力,上 弦 杆,桁 架 拱 桥: 结 构 构 造 (桁架拱片),上弦杆和实腹段构成桁架拱片的上边缘,上弦杆轴线平行于桥面,考虑到桥面板参与受力,上弦杆和实腹段轴线应是包括桥面板在内的截面重心之连线。,下弦杆的轴线可以采用圆弧线、二次抛物线和悬链线等。通常是恒载压力线越接近下弦轴线,腹杆内力越小。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,28,桁 架 拱 桥: 结 构 构 造 (桁架拱片),主要尺寸,a、桁架拱片的节间间距一般小于跨度的1/81/12;b、桁架拱片实腹段长度一般为跨度的0.30.5倍;c、下弦杆常采用等截面(一般为矩形),高为跨度的1/80-1/100;d、上
12、弦杆截面形式与桥面构造有关;e、腹杆一般采用矩形截面,高度为下弦杆高度的1/1.5-1/2;f、净矢跨比:1/6 1/10,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,29,桁 架 拱 桥: 结 构 构 造 (横向联系),第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,30,桁 架 拱 桥: 结 构 构 造 (桥面系),桁架拱桥桥面板既承受局部荷载,又与桁架拱片形成整体,共同受力。桥面结构形式很多,有横向微弯板、纵向微弯板和预应力混凝土空心板等。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,31,桁 架 拱 桥: 结 构 构 造 (桁架拱片与墩台的连接),
13、悬 臂 方 式,过 梁 式,伸 入 式,受力明确,下弦杆与墩(台)的连接一般是在墩(台)帽上预留深10cm左右(或与肋高相同)的槽孔,将下弦杆插入并封以砂浆。在跨径较大时,由于墩(台)位移等原因,往往造成支承面局部承压,引起反力偏心和结构内力变化,故宜采用较完善的铰接。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,32,2)刚 架 拱 桥,刚架拱片,横 向 联 系,桥 面 系,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,33,刚 架 拱 桥,主 拱 腿,次 拱 腿,主 梁,次 梁,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,34,刚 架 拱 桥,第二章
14、 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,35,刚架拱桥属于有推力的高次超静定结构,具有构件少、质量轻、整体性好、刚度大、施工简便、造价低、造型美观等优点,可在软土地基上修建,被用于跨径为25m70m的桥梁。,斜 腿 刚 构,刚 架 拱 桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,36,拱上建筑是拱桥的一部分,按照拱上建筑采用的不同构造方式,可将拱桥分为实腹式和空腹式两种。,二、拱 上 建 筑 构 造,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,37,1.实 腹 式 拱 上 建 筑,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,38,第二章
15、 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,39,苏 州 宝 带 桥,实 腹 式 拱 桥,空 腹 式 拱 桥,小跨径 多孔 桥梁结构,实 腹 式 拱 桥,空 腹 式 拱 桥,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,40,2.空 腹 式 拱 上 建 筑,大、中跨径的拱桥,特别是当矢高较大时,应以空腹式拱上建筑为宜。空腹式拱上建筑除具有实腹式拱上建筑相同的构造外,还具有腹孔和腹孔墩。,腹 孔,腹 孔 墩,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,41,1)腹孔根据腹孔构造,可分为拱式拱上建筑和梁式拱上建筑两种。(1)拱式拱上建筑拱式拱上建筑构造简单,外形美
16、观,但重量较大、一般用于圬工拱桥。腹孔的型式和跨径的选择,要既能减轻拱上建筑的重量,又不致因荷载过分集中于腹孔墩处,给主拱圈受力状况造成不利影响,同时还要使拱桥外型协调美观。(2)梁式拱上建筑梁式腹孔拱上建筑,可减轻拱上重量,降低拱轴系数(使拱上建筑的恒载分布接近于均布荷载),改善拱圈在施工过程中的受力状况,获得更好的经济效果。腹孔的布置与上述拱式拱上建筑的腹拱布置要求基本相同。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,42,空腹式拱上建筑腹孔又分为 拱式 和 梁式 两种。,拱 式,梁 式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,43,(1) 空 腹 式 拱
17、 桥:拱 式 拱 上 建 筑,桥墩(台)上腹拱的布置方式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,44,拱上拱式建筑,全 空 腹,部 分 空 腹 (实腹段),拱式拱上建筑构造简单,外形美观,但重量较大、一般用于圬工拱桥。腹孔的型式和跨径的选择,要既能减轻拱上建筑的重量,又不致因荷载过分集中于腹孔墩处,给主拱圈受力状况造成不利影响,同时还要使拱桥外型协调美观。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,45,空 腹 式 拱 桥:拱 式 拱 上 建 筑,部 分 空 腹 (实腹段),全 空 腹,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,46,梁式腹孔
18、拱上建筑,可减轻拱上重量,降低拱轴系数(使拱上建筑的恒载分布接近于均布荷载),改善拱圈在施工过程中的受力状况,获得更好的经济效果。腹孔的布置与上述拱式拱上建筑的腹拱布置要求基本相同。,(2)空 腹 式 拱 桥:梁 式 拱 上 建 筑,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,47,梁式腹孔结构有简支、连续和框架式等多种型式。简支腹孔(纵铺桥道板梁) 简支腹孔由底梁(座)、立柱、盖梁和纵向简支桥道板(梁)组成。 这种型式的结构体系简单,基本上不存在拱与拱上结构的联合作用,受力明确,是大跨径拱桥拱上建筑主要采用的型式。连续腹孔(横铺桥道板梁) 连续腹孔由立柱、纵梁、实腹段垫墙及桥道
19、板组成。 桥面板横置,拱顶上只有一个板厚(含垫墙)及桥面铺装厚,建筑高度很小,适合于建筑高度受限制的拱桥。 框架腹孔 框架腹孔在横桥向根据需要需设置多片,每片通过系梁形成整体。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,48,实 腹 段,带 实 腹 段 的 简 支 腹 孔,简 支 腹 孔,全 空 腹 式 的 简 支 腹 孔,结构体系简单,基本上不存在拱与拱上结构的联合作用,受力明确,是大跨径拱桥拱上建筑主要采用的型式,全空腹式腹孔数宜采用奇数,避免拱顶设有立柱,使拱顶受力不利,空 腹 式 拱 桥:梁 式 拱 式 建 筑,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,
20、49,连 续 腹 孔,框 架 式 腹 孔,主要用于肋拱桥。其特点是桥面板横置,拱顶上只有一个板厚(含垫墙)及桥面铺装厚,建筑高度很小,适合于建筑高度受限制的拱桥。,框架腹孔在横桥向根据需要需设置多片,每片通过系梁形成整体。,空 腹 式 拱 桥:梁 式 拱 式 建 筑,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,50,空 腹 式 拱 桥:梁 式 拱 上 建 筑,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,51,2)腹孔墩,腹孔墩可分为横墙式或排架式两种。(1)横墙式 这种腹孔墩采用横墙式墩身,一般用圬工材料砌筑或现浇混凝土形成,施工简便。 (2)排架式 排架式腹孔墩是
21、由立柱和盖梁组成的钢筋混凝土排架结构。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,52,腹 孔 墩,腹孔墩:横墙式,腹孔墩:排架式,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,53,横墙式 腹孔墩,自重较大,但节省钢材,多用于砖、石拱桥中,底梁能使横墙传下来的压力较均匀地分布到主拱圈全宽上,底梁常采用素混凝土结构,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,54,排架式腹孔墩是由立柱和盖梁组成的钢筋混凝土排架结构。为了使立柱传递给主拱圈的压力不致于过分集中,通常在立柱下面设置底梁。 立柱和盖梁常采用矩形截面,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱
22、桥的构造与设计,55,一端固结杆水平 抗推刚度,为了使拱上结构不参与主拱受力,可以将腹孔墩的上下端设铰,使它成为仅受轴向压力的受力构件,以改善拱上建筑腹孔墩的受力情况,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,56,1.拱上填料、桥面及人行道,拱上填料,当拱上填料厚度(包括桥面铺装厚度)等于或大于50cm时,设计计算中不计汽车荷载的冲击力。,若是直接在拱顶截面上缘以上铺筑混凝土桥面,此时应计入汽车荷载的冲击力,三、其他细部构造,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,57,2.伸 缩 缝 与 变 形 缝,拱上建筑与主拱圈的共同作用,温度下降时的变形,提高主拱圈
23、的承载能力主拱圈的变形约束,产生附加内力,半跨加载时的变形,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,58,构造上采取必要的措施,伸 缩 缝 与 变 形 缝,伸缩缝,2.伸 缩 缝 与 变 形 缝,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,59,3.排 水 与 防 水 层,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,60,排 水 与 防 水 层,对跨线桥、城市桥或其它特殊桥梁,需设置全封闭式排水系统,防水层在全桥范围内不宜断开,在通过伸缩缝或变形缝处应妥善处理,使其既能防水又可以适应变形。,第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计,
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