第二節拱橋構造第三章圬工和鋼筋混凝土拱橋設計第二節拱橋構造1、板拱一、主拱圈的構造板拱第二節拱橋構造1、板拱一、主拱圈的構造石板拱混凝土板拱按材料分拱軸線形式等截面圓弧拱等截面或變截面懸鏈拱第二節拱橋構造1、板拱一、主拱圈的構造（1）石板拱分類：料石板拱塊石板拱片石板拱第二節拱橋構造1、板拱一、主拱圈的構造（1）石板拱拱石編號：等截面圓弧拱的拱石編號變截面拱圈的拱石編號五角石第二節拱橋構造1、板拱一、主拱圈的構造（1）石板拱砌筑構造要求：拱石受壓面砌縫應成輻射向，并與拱軸線垂直，一般做成通縫。按拱圈厚度不同可采用單層或多層拱石砌筑。當采用多層拱石時，順拱向砌縫錯開不少于0.10m間距。在拱圈的橫截面內，拱石的豎向砌縫應錯開至少0.10m.砌縫的寬度不應大于0.02m.第二節拱橋構造1、板拱一、主拱圈的構造（1）石板拱砌筑構造要求：拱圈與墩臺、腹孔墩與拱圈相連接處，應采用特別五角石（不得帶銳角）或用現澆混凝土。拱圈與墩臺拱圈與腹孔墩第二節拱橋構造1、板拱一、主拱圈的構造（2）混凝土板拱素混凝土板拱可以采用整體現澆，也可以預制砌筑。鋼筋混凝土板拱據橋寬需要可采用整體式板拱或分割成若干板塊第二節拱橋構造2、肋拱一、主拱圈的構造立柱拱肋縱梁橫系梁橫梁拱肋第二節拱橋構造2、肋拱一、主拱圈的構造拱肋的材料形式（1）材料第二節拱橋構造2、肋拱（2）拱肋數目和間距主要根據跨徑、寬度、肋型、材料性能、荷載等級、施工條件、拱上結構等綜合選定。橋寬20m以內采用雙肋式，超過20m以上，采用分離的雙幅式雙肋拱。為保橫向穩定，兩外側拱肋外緣間距≥l/20。烏巢河大橋一、主拱圈的構造第二節拱橋構造2、肋拱（3）拱肋截面截面形式矩形截面：肋高h=(1/40~1/60)l；肋寬b=(0.5~2.0)h。工字形截面：肋高

h=(1/25~1/35)l；肋寬b=(0.4~0.5)h

腹板厚b’=30~50cm鋼管混凝土肋拱：肋高h=(1/45~1/65)l箱形截面：肋高

h=(1/40~1/55)l一、主拱圈的構造第二節拱橋構造3、箱形拱箱形板拱：主拱圈由單箱單室或多室箱構成的拱，也可由分離的單室箱組成，箱形拱通常采用預制拼裝施工。一、主拱圈的構造一、主拱圈的構造第二節拱橋構造3、箱形拱（1）主要特點截面抗彎、抗扭剛度大，拱圈整體性好；單條箱肋穩定性好，能單箱肋成拱，便于無支架施工；箱形截面能適應主拱圈各截面抵抗正負彎矩的需要；自重相對較輕；制作要求較高，吊裝設備較多，主要適用于大跨徑拱橋。一、主拱圈的構造第二節拱橋構造3、箱形拱（2）組成方式由多條U形肋組成多室箱形截面由多條工字形肋組成多室箱形截面由多條閉合單箱肋肋組成多室箱形截面單箱多室截面一、主拱圈的構造第二節拱橋構造3、箱形拱（3）箱拱的截面及尺寸拱圈高度h

拱圈高度；L0

凈跨度；

取0.6(多)~0.8（單）拱圈寬度一般取橋寬的1.0~0.6倍；一般不小于跨徑的1/20。箱肋寬度與吊裝能力有關，一般1.2m~1.7m。頂底板及腹板頂底板厚度一般為15cm~22cm；為保證安全，應進行壓潰及局部應力檢算兩外腹板一般為12cm~15cm；內箱腹板一般為4cm~5cm一、主拱圈的構造第二節拱橋構造4、雙曲拱（1）組成主拱圈的組成:拱肋、拱波、拱板、橫向聯系等幾部分組成。化整為零一、主拱圈的構造第二節拱橋構造4、雙曲拱（2）特點拱肋拱波橫向聯系拱板集零為整一、主拱圈的構造第二節拱橋構造4、雙曲拱（3）拱圈的截面形式據橋梁跨度、寬度、設計荷載大小、材料類型和工工藝等情況可采用:多肋多波形式:多用，（a）、（b）、（c）。單波的形式:用于小跨徑，（d）。平板形折線形波形一、主拱圈的構造第二節拱橋構造4、雙曲拱（5）拱肋作用：主拱圈的重要組成部分，施工中作為砌筑拱波和澆筑拱板的支架。要求：強度、剛度、穩定性截面形式：矩形凸形槽形工字形一、主拱圈的構造第二節拱橋構造4、雙曲拱（5）拱肋拱肋一般為預制的鋼筋混凝土構件。分段數目和長度取決于橋梁跨徑大小、運輸設備和吊裝能力。接頭不宜布置于拱頂，布置于拱肋自重作用下彎矩最小的地方，一般在跨徑的0.3倍附近。一般分為三段。當跨徑超過80m，可分為5段。一、主拱圈的構造第二節拱橋構造4、雙曲拱（6）拱波拱波：由混凝土預制，做成圓弧形不僅是參與拱圈共同受力的部分，也是澆筑拱板混凝土的模板。作用：主拱圈的組成部分，拱板混凝土澆筑時的模板。一般用混凝土預制成圓弧形（不低于C20）。跨徑：l=(1.2～1.6)m寬度：(0.3～0.5)m厚度：t=(6～8)cm矢跨比：1/5～1/3（7）拱板作用:“集零為整”，加強拱圈整體性。現澆混凝土（不低于C20）。厚度：(8～10)cm（應大于拱波厚度）截面積：為全拱截面積的35%～40%以上為宜。一、主拱圈的構造第二節拱橋構造4、雙曲拱（8）橫向聯系一、主拱圈的構造第二節拱橋構造4、雙曲拱作用：使拱肋變形在橫橋向均勻，避免拱波頂縱裂，保證橫向穩定。形式：橫系梁和橫隔板。布置：拱頂、腹孔墩下、接頭處，間距3~5m。拱頂部分可適當加密。橫向聯系二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造1、實腹式拱上建筑組成：拱腹填料、側墻、護拱、變形縫、防水層、泄水管及橋面系等。適用：小跨徑拱橋。二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造1、實腹式拱上建筑拱腹填料的做法：填充材料就地取材，通常采用礫石、碎石、粗砂或卵石夾黏土或其他輕質材料（爐渣等）作為填料。砌筑采用干砌圬工或澆筑素混凝土。二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造2、空腹式拱上建筑腹孔腹孔墩組成：除與實腹式相同者外，還有腹孔和腹孔墩。適用：大、中跨徑的拱橋，特別是當矢高較大時，應以空腹式拱上建筑為宜。二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造2、空腹式拱上建筑1）腹孔腹孔構造拱式拱上建筑梁式拱上建筑第二節拱橋構造2、空腹式拱上建筑1）腹孔二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造2、空腹式拱上建筑1）腹孔（1）拱式拱上建筑特點：構造簡單，外形美觀，重量較大。布置：一般對稱布置在靠近拱腳側的一定區段內（1/3~1/4跨徑范圍），一般3~6跨，也有采用全空腹型式。跨徑：根據主拱的受力條件確定，中小跨徑2,5~5.5m，大跨徑（1/8~1/15）l。帶實腹段的空腹式拱全空腹式拱二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造2、空腹式拱上建筑1）腹孔（2）梁式拱上建筑特點：減輕拱上重量，降低拱軸系數，改善拱圈在施工過程中的受力狀況，獲得更好的經濟效果。跨徑及布置：要求同拱式，一般采用全空腹式。二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造2、空腹式拱上建筑1）腹孔（2）梁式拱上建筑腹孔結構形式：二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造2、空腹式拱上建筑2）腹孔墩橫墻（立墻）式排架（立柱）式二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造2、空腹式拱上建筑2）腹孔墩二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造2、空腹式拱上建筑2）腹孔墩（1）橫墻式定義：實體墻或橫向挖孔。材料:石料、混凝土預制塊砌筑或現澆混凝土。橫墻厚度:漿砌片、塊石時>0.6m；混凝土澆筑>腹拱圈厚度的一倍。底梁尺寸:每邊尺寸較橫墻寬5cm，高度以使較矮一側為5cm~lOcm為原則來確定。適用:基礎較好，河流有飄浮物，多用于磚、石拱橋。二、拱上建筑的構造第二節拱橋構造2、空腹式拱上建筑2）腹孔墩（2）排架式定義：蓋梁和立柱組成的排架或剛架。材料：鋼筋混凝土。立柱：截面都用矩形，順橋向：250～400mm；橫橋向：500～900mm。適用:河流無飄浮物或流冰的混凝土拱橋。三、拱橋的其他細部構造第二節拱橋構造拱上填料、橋面及人行道1伸縮縫與變形縫2排水與防水層3拱橋中鉸的設置4三、拱橋的其他細部構造第二節拱橋構造1、拱上填料、橋面及人行道填料的作用：擴大車輛荷載作用面積；減小車輛荷載沖擊作用；增加了橫載的重量。厚度：不宜小于0.3m，大于0.5m時不計沖擊。三、拱橋的其他細部構造第二節拱橋構造2、伸縮縫與變形縫（※）作用：使結構的計算圖式盡量與實際的受力情況相符合；避免拱上建筑不規則的開裂，以保證結構的安全使用和耐久性。伸縮縫與變形縫的做法區別：伸縮縫0.02—0.03m，施工時將木屑與瀝青按1：1的比例配合壓制而成的預制板嵌入砌體或埋入現澆混凝土中即可。變形縫:不留縫寬，可干砌、用油毛氈隔開或用低標號砂漿砌筑。設置位置區別：通常在相對變形（位移或轉角）較大的位置設置伸縮縫，在相對變形較小處設置變形縫。三、拱橋的其他細部構造第二節拱橋構造2、伸縮縫與變形縫（※）（1）實腹式伸縮縫伸縮縫設在兩拱腳上方。三、拱橋的其他細部構造第二節拱橋構造2、伸縮縫與變形縫（※）（2）空腹式空腹拱橋將緊靠橋墩的第一個腹拱圈做成三鉸拱，并在靠墩臺的拱鉸上方內側墻上，設置伸縮縫，其余兩鉸設變形縫。三、拱橋的其他細部構造第二節拱橋構造2、伸縮縫與變形縫（※）（3）梁式或板式腹孔梁式或板式腹孔:通常是在橋臺和墩頂立柱處設置標準伸縮縫，而在其立柱處采用橋面連續。三、拱橋的其他細部構造第二節拱橋構造3、排水及防水層（1）排水第二節拱橋構造3、排水及防水層（2）防水防水層沿拱背護拱、側墻鋪設沿腹拱上方與主拱圈跨中實腹段的拱背設置泄水管多孔橋設置在跨徑1/4處，單孔橋可不設，跨線橋需設置全封閉式排水裝置三、拱橋的其他細部構造第二節拱橋構造4、拱中鉸的設置拱橋中需要設置鉸的情況：①按兩鉸拱或三鉸拱設計的主拱圈；②按構造要求需要采用兩鉸拱或三鉸拱的腹拱圈③需設置鉸的矮小腹孔墩；④在施工過程中，為消除或減小主拱圈的部分附加內力，以及對主拱圈內力作適當調整時，需要在拱腳處設置臨時鉸。第二節拱橋構造4、拱中鉸的設置三、拱橋的其他細部構造鉸的形式有：弧形鉸平鉸鉛墊鉸不完全鉸鋼鉸12345第二節拱橋構造4、拱中鉸的設置三、拱橋的其他細部構造（1）弧形鉸材料：石、混凝土、鋼筋混凝土；構造：R2凹：R1凸=1.2:1.5；寬=構件寬；長=（1.15~1.2）厚度。適用：主要用于主拱圈。第二節拱橋構造4、拱中鉸的設置三、拱橋的其他細部構造（2）平鉸平鉸接縫間可用低標號的砂漿填塞，也可用墊襯油毛氈或者直接干。中小跨徑鋼筋混凝土整體式拱橋。第二節拱橋構造4、拱中鉸的設置三、拱橋的其他細部構造（3）鉛墊鉸利用鉛的塑性變形達到支撐面的自由轉動。中小跨徑的板拱或肋拱，也可作為臨時鉸。第二節拱橋構造4、拱中鉸的設置三、拱橋的其他細部構造（4）不完全鉸構造：將拱截面突然減小（一般為全截面的1/3~2/5），以保證該截面的轉動功能，施工時拱圈不斷開，使用時又能起鉸的作用。適用范圍：小跨徑或輕型鋼筋混凝土拱圈、預制吊裝的腹拱圈。第二節拱橋構造4、拱中鉸的設置三、拱橋的其他細部構造（5）鋼鉸多作為臨時鉸。適用范圍：有鉸鋼拱橋。第二節拱橋構造1、桁架拱橋四、其他類型拱橋構造桁架拱橋又稱拱形桁架橋。桁架拱橋是一種具有水平推力的桁架結構，其上部結構由桁架拱片、橫向聯結系和橋面系組成。橋面系橫向聯系斜拉桿式桁架拱片每孔布置四片斜拉桿式拱片第二節拱橋構造1、桁架拱橋桁架拱片是主要承重結構，由上、下弦桿、腹桿和實腹段組成。實腹段上弦桿下弦桿腹桿腹桿四、其他類型拱橋構造第二節拱橋構造1、桁架拱橋主要類型：斜桿式桁架拱橋豎桿式桁架拱橋桁肋式桁架拱橋四、其他類型拱橋構造第二節拱橋構造1、桁架拱橋四、其他類型拱橋構造結構特點：1作為主要承重結構的桁架拱片在施工期間單獨受力，在竣工后與橋面板共同受力。2下弦桿為拱形，上弦桿一般與橋道結構組合成一整體而共同工作。3拱的水平推力使跨中彎距減少，恒載下主要承受軸力壓力，活載下承受彎距，為偏心受壓構件。4桁架部分的構件主要承受軸力，具有桁架的受力特點，拱與桁架組合，共同受力，整體性好，發揮全截面材料的作用。第二節拱橋構造1、桁架拱橋四、其他類型拱橋構造實腹段上弦桿下弦桿上弦桿和實腹段構成桁架拱片的上邊緣，上弦桿軸線平行于橋面，考慮到橋面板參與受力，上弦桿和實腹桿軸線應是包括橋面板在內的截面重心之連線。橋面板下弦桿的軸線可以采用圓弧形、二次拋物線和懸鏈線等。通常是恒載壓力線越接近下弦軸線，腹桿內力越小。第二節拱橋構造2、剛架拱橋四、其他類型拱橋構造剛架拱橋的上部結構由剛架拱片、橫向聯系、橋面系組成。剛架拱片橋面系橫向聯系第二節拱橋構造2、剛架拱橋四、其他類型拱橋構造剛架拱片是剛架拱橋的主要承重結構，一般由跨中實腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿（主斜撐）、次拱腿（次斜撐）等構成，與橋面板一起形成剛架拱的主拱。第二節拱橋構造2、剛架拱橋四、其他類型拱橋構造特點：剛架拱橋屬于有推力的高次超靜定結構，具有構件少、質量輕、整體性好、剛度大、施工簡便、造價低、造型美觀等優點。適用：在軟土地基上修建，跨徑為25m~70m的橋梁中使用。第二節拱橋構造3、鋼管混凝土拱橋四、其他類型拱橋構造（1）特點內填型：鋼管內灌混凝土，鋼管表面外露，結構含筋率較高，主要用于以受壓為主的結構。內填外包型：主要用于大跨度拱橋中，主要解決大跨度拱橋施工的“自架設問題”。第二節拱橋構造3、鋼管混凝土拱橋四、其他類型拱橋構造（1）特點優點強度高、塑性好、質量輕、耐疲勞、耐沖擊；鋼管本身就是耐側壓的模板；鋼管兼有橫向鋼筋和縱向箍筋的作用；鋼管施工階段起勁性骨架作用，運營階段又是主要承重結構。缺點鋼管膨脹，鋼管與混凝土脫空；泵送混凝土密實性難保；鋼管表面需防銹處理；鋼管制造、安裝要求高。第二節拱橋構造3、鋼管混凝土拱橋四、其他類型拱橋構造（2）基本組成鋼管混凝土拱橋一般由鋼管混凝土拱肋、立柱或吊桿、橫撐、行車道系和下部構造組成。鋼管混凝土拱肋立柱或吊桿橫撐行車道系下部構造第二節拱橋構造3、鋼管混凝土拱橋四、其他類型拱橋構造（2）基本組成①鋼管混凝土拱肋單管形雙肢啞鈴形四肢格構形三角形格構形小跨徑大跨徑中小跨徑第二節拱橋構造3、鋼管混凝土拱橋四、其他類型拱橋構造（2）基本組成②橫撐設置：拱頂、拱腳和拱肋與橋面系交接處，橋面以上橫撐一般設置奇數撐，一方面拱頂處橫撐所起的作用較大，另一方面則是為了美觀。作用：將鋼管混凝土拱肋連接成整體，確保結構穩定。材料：鋼管桁架、空心或內填混凝土，鋼管混凝土拱肋的橫撐多采用鋼管桁架，鋼管可以是空心的，也可以內填后天呢，做成鋼管混凝土橫撐。形式：直撐、K撐或X撐。第二節拱橋構造3、鋼管混凝土拱橋四、其他類型拱橋構造（2）基本組成③吊桿設置：吊桿的張拉端（上端）通常設置在綴板處或鋼管弦桿內，下端為固定錨，以方便拆卸更換。類型：柔性吊桿剛性吊桿中下承鋼管混凝土拱中采用，材料可用平行鋼絲、平行鋼絞線或平行鋼絲束、單根鋼鉸纜和封閉鋼纜等。采用鋼筋混凝土、預應力混凝土、鋼管（內不填混凝土）等材料。第二節拱橋構造4、組合體系拱橋四、其他類型拱橋構造橋面荷載水平推力梁受彎拱受壓組合作用第二節拱橋構造4、組合體系拱橋四、其他類型拱橋構造（1）基本形式基本形式單懸臂組合式橋梁連續梁拱組合式梁橋簡支梁拱組合式橋梁第二節拱橋構造4、組合體系拱橋四、其他類型拱橋構造1）基本形式①簡支梁拱組合式橋梁適用于下承式橋梁，均為無推力的組合體系拱。承重構件除拱肋外，還有加勁縱梁，與橫梁組成平面框架，由吊桿上下聯系已達到共同受力的目的。第二節拱橋構造4、組合體系拱橋四、其他類型拱橋構造1）基本形式①簡支梁拱組合式橋梁根據拱肋和系桿（梁）相對剛度的大小，無推力拱式組合體系可分為：拱肋吊桿系桿柔性系桿剛性拱剛性系桿柔性拱剛性系桿剛性拱第二節拱橋構