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桥梁工程第四章圬工与钢筋混凝土拱桥
2021/4/1
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(2)刚架拱桥
❖刚架拱桥也是一 种有推力的拱桥。 其外形与桁架拱桥 相似,但构造比桁 架拱桥简单,整个 桥跨没有竖杆,只 有少量的斜杆,构 件少,节点也少。
❖刚架拱桥结构整体好,刚度大,结构整体受力合理,自重轻,用 钢量少,可预制安装,施工简便,工期短,对地基承载力要求低。
❖刚架拱桥还具有适用性强,结构线条简单,造型美观,经济效 益好等优点,已在我国得到了广泛应用。目前,我国刚架拱桥跨 径已达90m,一般认为以50m 左右的跨径为宜。
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(3)桁式组合拱桥 ❖桁式组合拱桥是由两端的悬臂桁架梁和中段的桁架拱组成的拱 梁组合体系,也是一种有推力结构。
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4.1.2 拱桥的组成-1
❖拱桥同样由桥跨结构及下部结构两大部分组成。拱桥的桥跨 结构由主拱圈(肋、箱),传力结构和桥面系组成。
❖桥面系和传力结构,在上承式拱桥中统称为拱上结构;实腹 式拱桥属上承式拱桥,其传力结构包括侧墙和拱腔填料等。
桥梁工程第四章圬工与钢筋混凝土 拱桥
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4.1.2 拱桥的组成-2
❖空腹式拱桥的传力结构包括支承桥面系的纵、横梁系和立柱(上 承式)或吊杆(下承式)。在下承式拱桥中传力结构称为悬吊结构; 对于中承式拱桥既有拱上结构,也有悬吊结构。
❖在简单体系拱桥中,主拱是拱桥的主要承重构件,传力结构不 与主拱一起共同承受荷载。在组合体系拱桥中,传力结构与主拱 刚性联成整体拱片,以共同承受荷载。
❖三铰拱属于外部静定结构。一般用于大、中跨径空腹式拱上 建筑的腹拱,不宜用来作为主拱。在软土地基或寒冷地区修建 拱桥时可以采用三铰拱。
❖两铰拱属外部一次超静定结构,其特性界于三铰拱与无铰拱 之间。因地基条件较差而不易修建无铰拱时,可考虑采用两铰 拱。钢桁架拱通常采用两铰拱结构形式。
❖无铰拱属外部三次超静定结构。一般在地基条件良好处修建, 是大跨径桥梁的主要桥形之一。
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2.组合体系拱桥
❖组合体系拱桥一般由拱和梁、桁架或刚架等两种以上的基本 结构体系组合而成,拱桥的传力结构与主拱按不同的构造方式 形成整体结构,以共同承受荷载,其力学性能和经济指标往往 优于同等设计条件的单一结构体系。
❖根据构造方式及受力特点,组合体系拱桥可分为桁架拱桥、 刚架拱桥、桁式组合拱桥和拱式组合体系桥等四大类。
❖主孔桁架一般采用斜杆式,可分为三角形式、斜压杆式和斜拉 杆式三种,主孔的悬臂重量将通过上弦拉力传递给边孔。
❖拱上建筑与主拱联合受力,整体性好,纵横向刚度大;
❖悬臂桁架与桁架拱的上弦在节间处断开,可减小上弦杆拉力;
❖悬臂桁架在施工期与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ运期受力一致。
❖桁式组合拱桥对大跨径桥梁,具有良好的经济效益。
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❖拱桥的下部结构由桥墩、桥台及基础组成,用以支承桥跨结构, 将桥跨结构的荷载传递至地基,并与两岸路堤相连接。
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4.1.3 拱桥的分类
❖按建筑材料分:圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、预应力混凝土拱 桥、钢拱桥; ❖按传力结构的形式分:实腹式拱桥、空腹式拱桥; ❖按主拱轴线形式分:圆弧线拱桥、抛物线拱桥、悬链线拱桥; ❖按桥面构造的位置分:上承式拱桥、下承式拱桥、中承式拱桥; ❖按拱脚有无水平推力分:推力拱桥、无推力拱桥;
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4.1.1 拱桥的特点及其适用范围
❖拱桥是桥梁工程中使用广泛且历史悠久的一种桥梁结构类型。 拱桥与梁桥的受力性能有着本质区别,拱桥可以利用钢筋混凝土 等材料来修建, 也可以利用抗压性能较好而抗拉性能较差的圬工 材料来修建。
❖拱桥的主要优点是:①跨越能力大。②抗风稳定性强,结构整 体性好。③能充分利用圬工和钢筋混凝土等材料。④耐久性好, 而且养护、维修费用低。⑤构造简单,有利于广泛应用。⑥建筑 艺术造型简洁美观。
❖拱桥的主要缺点是:①下部结构的工程量大,要求有良好的地 基条件。②对于多孔连续的大、中跨径的拱桥,需要采用特殊的 措施以承受不平衡的推力,增加了造价。③与梁式桥相比,上承 式拱桥的建筑高度较高,对行车不利。④传统的拱桥施工工序多, 难度大,费用高,工期长。
❖拱桥在桥梁设计方案中常被选用。
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第四章 圬工与钢筋混凝土拱桥
4.1 概述
4.1.1 拱桥的特点及其适用范围 4.1.2 拱桥的组成 4.1.3 拱桥的分类
4.2 拱桥设计和构造
4.2.1 拱桥总体设计 4.2.2 简单体系拱桥的构造 4.2.3 组合体系拱桥设计和构造
4.3 拱桥计算
4.3.1 简单体系拱桥的计算 4.3.2 组合体系拱桥计算要点
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(4)拱式组合体系桥
❖拱式组合体系桥是将拱肋和系杆组合起来,共同承受荷载,可 充分发挥各构件的材料强度。拱式组合体系桥可做成有推力的拱 式组合体系桥和无推力的拱式组合体系桥;也可以做成上承式、 中承式或下承式三种型式。
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(1)桁架拱桥
❖又 称 拱 形 桁 架 桥 , 由 拱 和 桁架两种结构体系组合而成。 结构整体性强,受力合理。 其中斜杆式桁架拱是采用较 多的一种形式,分为斜压杆 式、斜拉杆式和三角形式三 种,其中斜拉杆式采用最多。
❖桁架拱桥对软土地基有较 好的适应性。桁架拱桥的构 件除桥面外大部分都可预制 安装。一般以20m~50m中等 跨径为宜。采用预应力桁架 拱桥可提高跨越能力。
❖按拱桥的结构体系分:简单体系拱桥、组合体系拱桥; ❖按主拱截面形式分:板拱桥、肋拱桥、箱形拱桥、双曲拱桥;
❖按矢跨比的大小分:矢跨比大于或等于1/5 的拱称为陡拱,矢 跨比小于1/5 的拱称为坦拱。
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1.简单体系拱桥
❖简单体系拱是指拱上全部荷载由主拱圈(肋)单独承担,拱的 传力结构不参与受力,只算作荷载的拱桥结构体系。