第三章拱桥的设计.pptVIP

第三章 拱桥主要尺寸拟定和拱轴线形选择 第三章 拱桥主要尺寸拟定和拱轴线形选择 拱桥的设计基本原则：适用、经济、安全和美观。 第一节 拱桥的总体布置 拱桥的总体布置包括：桥位选择、确定桥梁的长度、跨径、孔数、桥面标高、主拱圈的矢跨比等。 本节主要阐明拱桥设计中如何确定设计标高和矢跨比等问题。 一、确定桥梁的设计标高和矢跨比 （一） 拱桥的标高主要有四个：桥面标高、拱顶底面标高、起拱线标高、基础底面标高。 1、拱桥桥面标高 一方面由两岸线路的纵断面设计来控制，另一方面还要保证桥下净空能满足宣泄洪水和通航的要求。 2、拱顶底面标高 由桥面标高减去拱顶填料厚度，就得到拱顶上缘的标高，然后根据跨径大小、荷载等级、主拱圈材料规格等条件估算拱圈的厚度，由此推算出拱顶底面标高。 3、起拱线标高 为尽量减小桥墩台基础底面的弯矩、节省墩台的圬工数量，一般宜选择低拱脚的设计方案。但拱脚位置要满足通航净空、排洪、流冰等条件的限制，并符合《桥规》的有关规定。 4、基础底面标高 根据冲刷、基底承载力、冰冻等条件确定。 （二） 拱桥主拱圈矢跨比是设计拱桥的主要参数之一。它的大小不仅影响拱圈内力的大小，而且也影响到拱桥的构造型式和施工方法的选择。 矢跨比的大小与拱脚的水平推力成反比， 与拱脚的垂直反力成正比。 矢跨比减小，拱的推力增大，推力大对拱圈自身的受力是有利的，但对墩台不利。同时，当拱圈受力后因其弹性压缩，或温度变化、混凝土收缩，或因墩台位移等原因，都会在无铰拱内产生附加内力，矢跨比愈小，附加内力愈大。 矢跨比过大，则拱脚区过陡，施工不便。 常用的矢跨比如下： ①圬工拱桥 不小于1/8 ②箱形拱不小于1/10 ③钢筋混凝土桁架拱、刚架拱不小于1/12 国外曾将 称为“大胆度”，并用它作为比较和评价拱桥的规模、设计和施工的复杂与难易程度的指标。 二、不等跨连续拱桥的处理方法 多孔连续拱桥最好选用等跨分孔方案。但是在受地形、地址、通航等条件的限制，或引桥很长，考虑与桥面纵坡协调一致时，或在桥梁的美观有特殊要求时，可以考虑采用不等跨的分孔。 不等跨拱桥，由于相邻孔的结构重力推力不相等，使桥墩和基础增加了结构重力的不平等推力。在采用柔性墩的多孔连续拱桥中，还需考虑由此造成的连拱作用，使计算和构造复杂，为减小这个不平衡推力，改善桥墩、基础的受力情况，节省材料和造价，可采用以下措施： 1、采用不同的矢跨比 大跨径采用较大的矢跨比，小跨径采用较小的矢跨比。 2、采用不同的拱脚标高 大跨径的拱脚标高低，减小拱脚水平力对基底的力臂，这样可以使结构重力水平力对基底的弯矩得到平衡。 3、调整拱上建筑的结构重力重量 如果拱脚必须在相同或相近标高上时，也可用调整拱上建筑的重量来减小相邻孔间的不平衡推力。 4、采用不同类型的拱跨结构 小跨采用板拱结构，大跨采用分离式拱肋结构，必要时加大大跨经拱肋的矢高，做成中承式肋拱桥梁。 第二节 拱轴线型的选择和拱上建筑的布置 一、拱轴线型的确定 拱轴线的形状不仅直接影响着拱圈的内力分布及截面应力的大小，而且它与结构的耐久性、经济性和施工安全性等都有密切的关系。 选择拱轴线的原则，就是尽可能降低由于荷载产生的弯矩数值。最理想的拱轴线是与拱上各种荷载作用下的压力线相吻合。 一般来说，拱轴线的选择应满足以下四方面的要求： 1、尽量减小拱圈截面的弯矩；最大限度减小截面拉应力； 2、对于无支架施工的拱桥，应满足各施工阶段的要求，并尽可能少用或不用临时性施工措施； 3、计算方法简便； 4、线型美观，便于施工。 二、我国拱桥常用的拱轴线型 1、圆弧线 圆弧线拱，线型最简单，施工最方便。但是在一般情况下，圆弧形拱轴线与结构重力压力线偏离较大，使拱圈各截面受力不够均匀。因此圆弧线常用于15~20m以下的小跨径拱桥。对于大跨径的预制装配式钢筋混凝土拱桥，有时简化施工，也有采用圆弧线拱轴线的。 2、悬链线 实腹式拱桥的结构重力压力线是一条悬链线。当不计拱圈在结构重力弹性压缩产生的影响时，拱圈截面将只承受中心压力而无弯矩。 对于空腹式拱桥，由于拱上建筑的形式发生变化，其相应的结构重力压力线不再是悬链线，而是在腹孔墩处有转折的多段曲线。如仍采用相应的悬链线作拱轴线，结构重力压力线与拱轴线将有偏离。但是，理论证明，