内蒙古大学《桥梁工程》讲义03圬工和钢筋混凝土拱桥-2拱桥的构造.docx

第二章拱桥的构造第一节主拱圈的构造一.板拱1 .石板拱的概念：石砌拱桥，主拱圈常做成实体矩型2 .按石料的规格分为：料石拱、块石拱、片石拱3 .对材料的要求：石料：未经风化，标号4300号砌筑沙浆标号：大、中跨径475号；小跨径450号有条件的地方可用小石子混凝土代替沙浆，小石子粒径生2cm4 .对拱石的规格，在《公路桥涵施工技术规范》中做了明确的规定5 .设计要求：（1） .石拱桥可采用：等截面的圆弧拱；等截面或变截面的悬链线拱2） .对用粗料石砌筑拱圈时，拱石按拱轴线和截面形式不同分别进行编号，便于拱石 的加工6 .砌筑拱圈的料石：（1） .受压面的砌缝为辐射方向，也就是与拱轴线垂直，是一般做成通缝2） .主拱圈的厚度不大时，采用单层拱石砌筑，当拱厚度大时，采用多层砌筑要求：垂直受压面的顺桥向砌缝错开，错缝的间距不小于0. 1m3） .拱圈的横截面内，拱石的竖向砌缝应错开，间距不小于0. 1m （防止剪力由砂浆承 担）4） .砌缝的宽度不应大于0.02m.（5） .拱圈与墩台，空腹式拱上建筑的腹孔墩与拱圈相连处，采用特制的五角石，改善 受力现代施工中也常采用现浇混凝土代替7 .用块石或片石砌筑时：要求：（1）.选择较大的平整面与拱轴线垂直。

2） .石块大头向上，小头向下起到楔的作用）（3） .砌缝相互交错4） .其它的一些要求，如砌缝沙浆饱满二.肋拱[.I/以臬!1-1 桥道板 /二纵梁•■ 一_ 立柱\拱脑横系梁（5） .砌缝相互交错6） .其它的一些要求，如砌缝沙浆饱满二.肋拱[.I/以臬!1-1 桥道板 /二纵梁•■ 一_ 立柱\拱脑横系梁1.肋拱桥：两条或多条别离的平行拱肋，在拱肋上设置立柱和横梁支承的行车道局部组成2 .主要的承重结构：拱肋（1） .材料：混凝土或钢混凝土2） .数目和间距及拱肋的截面形式，根据使用要求，作用材料，经济性等条件综合选定3） .原那么上：选用少的拱肋数量，这样可以简化构造4） .肋拱桥两侧的拱肋最外缘间的距离，一般市跨径的1/20这样可保证肋拱桥的横 向稳定性3 .肋的截面矩形：小跨径，肋高为跨径的1/40-1/60肋宽为肋高的0.5-2. 0倍工字形:较大跨径肋高为跨径的1/25—1/35o肋宽为肋高的0. 4—0. 5倍腹板厚0. 3-0. 5mo箱形：在现在的肋拱桥中广泛应用4 .设置横系梁，增强整体稳定性，钢筋配量按构造要求进行，一般不得少于四根，且用箍筋 联结5 .钢混凝土肋拱桥与板拱桥相比：优点：（1）.省料，减轻拱体自重，墩台工程量也减少。

2） .拱肋：（恒载影响减小，活载影响增大，钢筋可较好承当拉应力）那么材料充分发挥作用3） .跨越能力增大缺点：设计、施工较复杂4） 曲拱（已属淘汰的桥型）1、通常有拱肋、拱波、拱板和横向联系等几局部2、主拱圈主要截面形式：多肋多波；双肋单波3、拱肋：参与拱圈共同受力；施工中起支架作用4、拱肋截面形式：矩形、凸形、槽形、I字形5、拱肋施工：利用支架现浇混凝土；预制安装6、拱波：多用混凝土预制：圆弧形；参与拱圈共同受力；浇筑拱板时起模板作用7、拱板：加强拱圈的整体性（集零为整）8、横向联系：横系梁、横隔板；使拱圈受力均匀四.箱形拱1 .优点：挖空率大；可很好的抵抗正负弯矩；抵抗矩大；抗扭刚度大；整体性强；稳定性2 .施工中的优点：无支架施工时，刚度大，稳定性好，操作平安缺乏：箱形拱制作要求高，大的吊装能力4：3 .组成：箱壁（侧板），顶板（盖板），底板，横隔板组成亶a”荷土也4 .箱形拱桥的施工：无支架施工，有支架现浇猿无支架施工：（1） .分段预制：①分段的数目及长度由跨径的大小，运输和吊装能力决定②拱肋分段，接头不能在拱顶（因为：拱顶受力最不利）而接头应设在 自重作用下弯矩最小的地方，一般在跨径的0.29—0. 32倍附近，一般 三段。

2） .接头：①原那么；构造简单，结合牢固，操作方便②接头型式；a预埋钢板，焊接b法兰盘螺栓连接C环氧树脂水泥胶卡砌接头d钢筋电焊，现浇混凝土接头e.f.绑孔，现浇混凝土接头3） .吊装能力大，采用封闭式拱箱一般为减轻吊装重量，采用装配一整体式结构型式，分段施工4） .分段的每一段的预制安装步骤：浇底板碎一►把预制好的横隔板按设计位置立在底板上—＞安装箱壁模板，浇筑碎，成形 f 将成形的分段拱 箱依次吊装合拢按设计要求处理拱箱接汩f浇筑箱 间的联结碎一安装预制碎盖板f 浇筑顶面（拱桥）险 拱板内设置钢筋网以增强拱圈的整体性、抗裂性）解释：盖板与拱箱之间的接触面是抗剪的薄弱面，所以①填缝碎与拱板睑一起浇筑从3-2-15可看出）②拱箱之间的空缝之间每隔0. 5米预埋一根抗剪钢筋第二节拱上建筑的构造一、实腹式拱上建筑（一）、组成：侧墙、拱腹填料、护拱、变形缝、防水层、泄水管、桥面等二）、填料的做法：填充和砌筑两种方式1 .填充：（1）拱圈两侧砌筑侧墙（2）填料：用透水性好、本钱低、能减小对侧墙的推力的砾石、碎石等2 .砌筑：一般干砌与工或浇筑素碎二、空腹式拱上建筑（图3-2-17）组成：除与空腹式拱上建筑的相同构造外，还有腹孔、腹孔墩。

一）、腹孔1 .腹孔的型式和跨径的选择：（1） 原那么：固地制宜，就地取材2） 减轻拱上建筑1）对称地布置在主拱圈两侧结构高度容许的范围内 z ” . 5 -963,（2）拱型腹孔一般不超过主拱跨径的1/3〜1/4,腹拱跨径一般2. 5〜5. 5m,并且不大于主拱圈跨径的1/8〜1/15,比值随L的增大而减小夕》工（3）腹拱做成等跨的：利于受力和施工4 .腹拱的拱圈：石砌，碎预制，现浇矢跨比1/2〜"6刊QUQpj％ 2ag q5 .腹拱圈的厚度：与它的构造型式和跨径的大小等有关6 .右图（紧靠桥墩（台）的第一个腹拱的处理）a、b.腹拱直接支承在墩（台）上c.跨越桥墩7 .梁式或板式结构的腹孔：（1）优点：可进一步减轻重量，降低拱轴系数，改善拱圈在施工中的受力2）布置与腹拱的要求基本相同二）、腹孔墩/横墙式［立柱式1 .横墙式.（如右图a）（1） 常用材料：石料、碎预制块砌筑、现砌碎2） 形式：实体、挖孔形式（减轻自重）3） 构造上的要求：用浆砌片石、块石不小于0.6m 用碎砌筑：一般大于拱圈厚度的一倍2 .立柱式：（如右图b）（1） 组成：立柱、盖梁：组成排架底柱：分散立柱传下的压力。

2） 几个问题：▲立柱及盖梁用矩形截面;尺寸及配筋要符合受力构造上的要求底梁与拱圈•起施工完成; 如碎现浇，按构造配筋▲如有漂流物或流冰时，拱圈被局部淹没，不宜用立柱式腹孔墩腹孔墩的侧面一般做成竖 直的3）改善拱圈受力的措施:问题：拱上结构与主拱联结成整体的钢筋混凝土空腹式拱梁在活载或温度变化等因素的作 用下将引起拱上结构变形在腹孔墩中产生附加弯矩，导致节点附近产生裂缝图3-2-22）可能发生线位移或角位移这样就使得实际结构与按裸拱来计算主拱的计算图式不吻合 措施：①腹孔墩的上下端设较，使它仅受轴向压力②高腹孔墩因刚度较矮腹孔墩小，仍采用固结形式一般将靠近拱顶处的1一2根矮立柱上、下设较③在桥面系与拱顶相接处设置横向贯通的缝来减小联结刚度第三节拱桥的其他细部结构 一、拱上填料、桥面及人行道1 .拱上填料的作用：（1）起扩大车辆荷载分布面积2）减小车辆荷载的冲击作用2 .主拱圈及腹拱圈的拱顶处，填料厚度（包括路面厚度）40. 30米；《公路桥梁设计规范》规定，填料厚度（包括路面厚度）20. 50米的拱桥，设计时均不记汽车荷载的冲击力3 .在大跨径钢段拱桥或地基条件很差的情况，为减轻拱上建筑的重品,可以减薄填料厚度, 甚至可以不用填料。

4 .行车道和人行道的桥面铺装要求与梁桥相同二、伸缩缝与变形缝.为什么设计伸缩缝、变形缝：（1）为使结构的计算图式尽量与实际的受力情况符合2）防止拱上建筑不规那么的开裂3）保证结构的平安性与耐久性1 .设置的位置：（1）实腹式：在两拱脚的上方，贯通桥面全宽和侧墙的全高及人行道构造，一般直线形2）空腹式：拱式拱上结构一般将紧靠桥墩（台）的第一个腹拱做成三较拱在靠近墩顶 的拱较上方的侧墙上设伸缩缝I；.构造上的要求及材料（1）伸缩缝宽度一般：0.02-0. 03米锯木屑与沥青1： 1的预制板敲入或埋入2）变形缝不留缝宽，可用干砌或油毛毡隔开即可2 .人行道、栏杆、缘石、碎桥面，在腹拱饺的上方侧墙处有变形缝处军设贯通全宽的伸缩、 变形缝三、排水及防水层1 .设置防排水系统的作用（增强耐久性）2 .实腹式拱桥防水层及排水管的设置要求（防水层在全桥范围内不宜断开；泄水管尽可能为直管，并减小管节长度）四、拱桥中校的设置1 .在拱桥中设置校的三种情况：（1）主拱圈为两较或三较设计时;（2）空腹式拱上建筑，腹拱圈按构造要求采用钱或高度较小的腹拱圈上下端与墩顶、底梁连接处;（3）在施工过程中，为改善主拱圈的受力，在拱脚或拱顶处设临时较。

▲前面两种设永久较要求较高，构造复杂、造价高临时皎构 造上简单2 .选择校的考虑因素：设置钱的型式、钱所处的位置、受力 大小、使用条件3 .常用的形式:弧形被、平较、假较4 .校的构造：图3-2-31.弧形钱：主要用来作主拱圈的较；图3-2-32.平钱：一般用低标号的砂浆，垫油毛毡;图3-2-33.不完全被：起到校的作用；图3-2-34.空腹式拱桥腹孔墩上、下端设置的较网，吧7-慎微I1均不生仝仗的杓.第四节其他类型拱桥的构造一、桁架拱桥特点：跨中实腹段恒载作用受轴向压力，活载作用受弯；空腹段桁架杆件受轴向力上部结构组成：桁架拱片、横向连接系和桥面桁架拱与墩台的连接形式：（图3-2-38）二、刚架拱桥特点：有推力的高次超静定；构件少，自重小，整体性好，刚度大，施工简便，经济指标先 进上部结构组成：刚架拱片（主要承重结构）、横向连接系和桥面。