【桥涵工程(第三版)—郭发忠】第三章拱桥设计详解.ppt

第三章 拱桥设计 内容概要 本章主要介绍了拱桥的力学特点、适用条件、组成及主要类型； 主拱圈（板拱、肋拱、箱形拱、双曲拱等）的构造形式； 拱上建筑及其细部构造； 桁架拱、刚架拱及钢管混凝土拱的构造特点； 拱轴线型的选择与主要尺寸拟定； 等截面悬链线无铰拱的拱轴系数确定和主拱圈内力计算等。 第三章 拱桥设计 教学目标 会描述拱桥的力学特点、适用条件、组成及主要类型的构造形式； 会描述桁架拱、刚架拱及钢管混凝土拱的构造特点； 知道拱轴线型选择的原则与主要尺寸拟定的方法； 会确定等截面悬链线无铰拱的拱轴系数和计算主拱圈内力。 第三章 拱桥设计 重点学习任务 认知拱桥的力学特点、适用条件、组成及主要类型的构造形式； 进行等截面悬链线无铰拱的拱轴系数确定和主拱圈内力计算。 主要学习活动设计 1．观看拱桥构造类型影像片或工程现场参观； 2．完成一孔等截面悬链线无铰拱在结构重力和温度变化影响下的主拱圈内力计算。 拱桥的主要组成及主要类型 1、拱桥的基本组成 拱桥的主要组成及主要类型 2、拱桥的主要类型 拱桥的主要类型 （1）按拱圈截面形式分：板拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱形拱桥、钢管混凝土拱桥、劲性骨架混凝土拱桥。 （2）按建筑材料可分为：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢－混凝土组合拱桥及钢拱桥。 （3）按拱上建筑形式可分为： 实腹式拱桥 特点：构造简单，施工方便，自重较大； 适用：L≤20m。 空腹式拱桥 特点：体积小，美观，施工工艺较复杂， 适用：L20m。 拱桥的主要类型 （4）按主拱圈线型可分为： 圆弧线拱 、悬链线拱 、抛物线拱 。 （5）按力学体系分类 简单体系拱桥： 主要承重结构是裸拱，桥面系结构不参与主拱受力。 拱桥的主要类型 三铰拱： 静定结构，温度变化、材料收缩、墩台位移不会产生附加内力 在地基差的地区可采用 铰的存在，构造复杂，施工困难 整体刚度小，多用于腹拱圈。 拱桥的主要类型 两铰拱：一次超静定结构 特点：结构整体刚度较三铰拱大；温度变化、材料收缩、墩台位移引起 附加内力比无铰拱小。 适用： 软基或坦拱。 拱桥的主要类型 无铰拱：三次超静定结构 拱的内力分布较均匀 用材较三铰拱省 无较，构造简单，施工方便，整体刚度大 超静定次数高，温度变化、材料收缩、墩台位移会产生附加内力。 适用：地基条件较好。 钢筋混凝土无铰拱是大跨径桥梁的主要型式之一 拱桥的主要类型 （6）按桥面位置分： 上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥。 拱桥的构造 一、主拱圈的构造 1.石板拱 2.肋拱 3.箱形拱 4.双曲拱 拱桥的构造 二、拱上建筑的构造 1.实腹式拱上建筑 拱桥的构造 2.空腹式拱上建筑 拱式拱上建筑：建筑构造简单、外形美观，但重量较大，一般用 于圬工拱桥 拱桥的构造 梁式拱上建筑：梁式腹孔结构有简支、连续和框架式等多种型式 拱桥的构造 三、拱桥的其他细部结构 1.拱上填料、桥面及人行道 2.拱上建筑的伸缩缝与变形缝 拱桥的构造 3.排水及防水层 对于拱桥，不仅要求将桥面雨水能及时排除，而且要求将透过桥面铺装渗入到拱腹内的雨水也能及时排出。 拱桥的构造 4.拱中铰的设置 1）弧形铰 2）铅垫铰 3）平铰 4）不完全铰 5） 钢铰 拱桥的构造 四、其他类型拱桥构造 1.桁架拱桥 拱桥的构造 2、刚架拱桥 拱桥的构造 3、钢管混凝土拱桥 拱桥的构造 4、组合体系拱桥 拱桥的设计 一、拱桥的总体布置 1.确定桥梁长度及分孔 2.确定桥梁的设计高程和矢跨比 拱桥的设计 3.不等跨连续拱桥的处理方法 (1)采用不同的矢跨比 (2)采用不同的拱脚标高 (3)调整拱上建筑的永久作用重量 (4)采用不同类型的拱跨结构 拱桥的设计 二、拱轴线的选择 1.圆弧线 图a) 2.悬链线 图b) 3.抛物线 图c) 拱桥的设计 三、拱桥截面尺寸拟定 1.拱圈宽度的确定 拱圈的宽度主要取决于桥面净空的宽度。中、小跨径拱桥的栏杆(约宽15～25cm)，一般都布置在帽石的悬出部分上面，这样，拱圈的宽度就接近桥宽。对于较大跨径拱桥，为了减小拱圈宽度，常将人行道布置在钢筋混凝土悬臂上，这时，拱圈的宽度可适