桥涵工程 PPT第五章.ppt

第一节 概 述 一、拱桥的基本特点及其适用范围 1.拱桥与梁桥的区别 　 　　不仅在于外形不同，而且在受力性能上两者也有本质差别。梁式结构在竖向荷载作用下，支承处仅仅产生竖向支承反力，而拱结构在竖向荷载作用下，支承处不仅产生竖向反力，而且还产生水平推力。 2.拱桥的主要优点 　（1)跨越能力较大； 　（2)能充分做到就地取材，与钢桥和钢筋混凝土梁式桥相比可以节省大量的钢材和水泥； 　（3)能耐久，而且养护、维修费用少，承载潜力大； 　（4)外型美观； 　（5)构造较简单，尤其是圬工拱桥，技术容易被掌握，有利于广泛采用。 一、拱桥的基本特点及其适用范围 3.拱桥的主要缺点 　（1)自重大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，当采用无铰拱时，对地基条件要求高； 　（2)由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采用较复杂的措施，或设置单向推力墩，增加了造价； 　（3)与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立体交叉及平原区的桥梁时，因桥面标高提高，而使两岸接线的工程量增大，或使桥面纵坡增大，既增大造价又对行车不利； 　（4)圬工拱桥施工需要劳动力较多，建桥时间较长等。因此也使拱桥的使用范围受到一定的限制。 二、拱桥的组成及主要类型 （一）拱桥的主要组成 　　拱桥同其他桥梁一样，也是由桥跨结构(上部结构)及下部结构两大部分组成。图5-1表示拱桥各主要组成部分的名称。 　桥面系和这些传力构件或填充物统称为拱上结构或拱上建筑。桥面系包括行车道、人行道及两侧栏杆或砌筑的矮墙等构造。 　　拱桥的下部结构由桥墩、桥台及基础等组成，用以支承桥跨结构，将桥跨结构的荷载传至地基，并与两岸路堤联结。 二、拱桥的组成及主要类型 二、拱桥的组成及主要类型 (二)拱桥的主要类型 按照主拱圈(板、肋、箱)所使用的材料可以分为圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥及钢拱桥等； 按照拱上建筑的型式可以分为实腹式拱桥及空腹式拱桥； 按照拱圈所用的拱轴线型式，可将拱桥分别称为圆弧拱桥、抛物线拱桥或悬链线拱桥等； 按照桥面的位置可分为上承式拱桥、下承式拱桥和中承式拱桥； 按照有无水平推力，可分为有推力拱桥和无推力拱桥等。 二、拱桥的组成及主要类型 1．按主拱圈截面型式分类 　　　拱桥的主拱圈横截面型式是多种多样的，可分为下面几种类型(图5-2)： 二、拱桥的组成及主要类型 (1)板拱桥(图5-2a) 　　特点：主拱圈采用矩形实体截面是圬工拱桥的基本型式，由于它的构造简单、施工方便，因而使用广泛。但由于在相同截面积的条件下，实体矩形截面比其它型式截面的截面抵抗矩小，如果为了获得较大的截面抵抗矩，必须增大截面尺寸，这就相应地增加了材料用量和结构自重，从而更进一步地加重了下部结构的负担，这是不经济的，所以通常只在地基条件较好的中、小跨径圬工拱桥中采用板拱型式。 (2)肋拱桥(图5-2b) 　　特点:为了节省材料，减轻结构自重、必须充分利用材料的强度，以较小的截面积能获得较大的截面抵抗矩，在板拱桥的基础上，将板拱划分成两条(或多条)，形成分离的、高度较大的拱肋，肋与肋之间由横系梁相联。这种由几条肋组成的拱桥，称为肋拱桥。肋拱桥材料用量一般比板拱桥少，但构造复杂，大大减轻了拱桥的自重，因此多用于较大跨径的拱桥。 二、拱桥的组成及主要类型 (3)双曲拱桥(图5-2c) 　　特点：这种拱桥的主拱圈横截面是由一个或数个小拱组成的，主拱圈在纵向及横向均呈曲线形。由于这种截面的截面抵抗矩较相同材料用量的板拱大、因而可以节省材料。加之在施工等方面比板拱有较多的优越性，可以预制装配。故在全国公路上得到广泛推广，并在铁路、渠道等工程结构中也被采用。 　　现在，随着双曲拱桥的大量修建，无论在设计计算理论、结构型式和施工方法等方面都得到了不断的发展和提高，另一方面，人们在实践中也认识了它所存在的缺点，如施工程序多，组合截面的整体性较差，易开裂等。因此，双曲拱只宜在中、小跨径桥梁中采用。 (4)箱形拱(图5-2d) 　　特点：箱形截面拱圈的拱桥，外形与板拱和肋拱相似，由于截面挖空，使箱形拱的截面抵抗矩较相同材料用量的实心截面大很多，所以能节省材料，对于大跨径桥则效果更为显著。又由于它是闭口箱形截面，截面抗扭刚度大，横向整体性和结构稳定性均较双曲拱好，所以特别适用于无支架施工。但箱形截面施工制作较复杂，一般情况下，跨径在50m以上的拱桥采用箱形截面才是合适的。它是国内外大跨径钢筋混凝土拱桥主拱圈截面的基本型式。 二、拱桥的组成及主要类型 （5）钢管混凝土拱桥（图5-3） 　 钢管混凝土拱桥是指以内灌混凝土的钢管作为拱肋的拱桥。 　 特点：管内混凝土由于受到钢管的约束，在承受轴向压力时