第5章 混凝土拱桥.ppt

第五章 混凝土拱桥 第一节 拱桥的现状和发展 第二节 拱桥的结构体系及总体布置 第三节 钢管混凝土拱桥 第四节 拱桥的设计及计算 第五节 拱桥施工 第一节 拱桥的现状和发展 当代拱桥：结构型式与施工方法的丰富多彩。1997年 建成的重庆万县长江大桥（图2，L=420m）， 广州丫髻沙特大桥（图3，L＝360m）， 1932建成的澳大利亚悉尼钢拱桥（图4，L＝503m ）。 2. 拱桥的受力特点 第二节 拱桥的结构体系及总体布置 1. 拱桥的基本组成 2. 拱桥的主要类型及其特点 3. 拱上结构 4. 拱桥墩台 1. 拱桥的基本组成 根据行车道的位置，拱桥可以分成：上承式、下承式和中承式三种类型。 一般上承式拱桥，桥跨结构是由主拱圈、拱上建筑等组成。 2.1.3 拱片桥 2.1.4 刚架拱桥 2. 拱轴线形式 （1）圆弧线 （2）抛物线 （3）悬链线 （4）其他：高次抛物线（四次、六次） 3. 实腹拱拱轴线 任一x截面的荷载集度： 拱脚截面： 因此， m为拱轴系数： 拱轴线与恒载压力线重合，与截面上合力方向与拱脚相切，即：成 由于： 因此， 利用边界条件解微分方程，得到 式中： 根据选定的m值，可以确定拱轴线方程及拱顶、拱脚荷载集度： 计算步骤： （1）拟定拱圈与拱上结构各部分尺寸； （2）计算拱顶荷载集度； （3）拟定m值，计算拱脚荷载集度； （4）计算m值，若与拟定的m值不符，则修正m值，直到小于容许误差。 4. 空腹拱拱轴线 “五点重合法” 在1/4L处，ξ=1/2,拱轴系数m与竖坐标yr有以下关系： 因为 所以 （a） 计算步骤： （1）拟定拱圈与拱上结构各部分尺寸； （2）计算主拱及拱上结构各部分重量； （3）计算yr； 所有作用力对拱脚力矩为零的条件，有： 按作用力对拱1/4L点力矩为零的条件，有： （4）然后利用（a）式计算m值，如计算的m与拟定的m值不符，则修正m值重新计算，直到两者误差小于容许值。 5. 主拱截面变化规律 拱轴线可做成等截面和变截面。变截面有两种方式：变高度、变宽度。 6. 拱内力计算 6.1 查表法 （1）恒载内力计算 （a）拱的弹性中心； （b）不计拱弹性压缩的恒载内力； （c）拱弹性压缩引起的恒载内力； （2）活载内力的计算； （3）温度、收缩产生的内力。 6.2 电算方法 7. 拱稳定的近似计算 拱的稳定从失稳形态分： 面内、面外； 分枝点失稳、极值点失稳； 材料性能：线弹性稳定、非线性非弹性问题； 几何方面：小挠度和大挠度问题。 7.1 纵向稳定性验算 将拱圈或拱肋换算为相当稳定计算长度的压杆，以验算抗压承载力的形式验算其稳定性；也就是将拱等效成梁柱，计算其稳定极限承载力，而不是计算其弹性临界荷载。 7.2 横向稳定性验算 B/L小于等于1/20时，需进行横向稳定性验算。 第五节 拱桥施工 1.有支架施工 2.无支架施工 1.有支架施工 1.1 备料 1.2 拱圈及拱架的放样 1.3 拱架 1.3.1 拱架形式 （1）满布式木拱架 （2）撑架式拱架 （3）三铰桁架式木拱架 （4）钢拱架 1-弓形木；2-立柱；3-斜撑；4-卸架设备；5-水平拉杆；6-斜夹木；7-水平夹木；8-桩木 3. 拱上结构 3.1 桥面系与立柱 桥面系：板梁、肋梁、刚架式 连续梁或简支梁 立柱（横墙）：支承在主拱上。 3.2 拱上结构的伸缩缝、变形缝 伸缩缝：避免拱上结构受到墩台的约束不能自由变形而在两者间设置的贯通缝。 变形缝：避免拱上结构与主拱共同作用而设置的断缝，一般无缝宽。 3.3 铰 （1）弧形铰 （2）铅垫铰 （3）平铰 （4）不完全铰 （5）钢铰 4. 拱桥墩台 4.1 桥墩型式 从抵抗恒载水平力的能力来看，拱桥桥墩可分为普通墩和单向推力墩。 普通墩除了承受相邻两跨结构传来的垂直反力外，一般不承受恒载水平推力，或者当相邻孔不相同时只承受经过互相抵消后消除的不平衡推力。 单向推力墩又称制动墩它的主要作用是在它的一侧的桥孔因某种原因遭到毁坏时，能承受住单向的恒载水平推力，以保证另一侧的拱桥不致遭到倾坍。 4.1.1 重力式桥墩 也称实体式桥墩，它主要靠自身的重量来平衡外力而保持其稳定，由墩帽、墩身和基础三部分组成。 4.1.2 柱式桥墩 4.1.3 单向推力墩 （1）悬臂墩 （2）斜撑墩 （3）重力式墩 单向推力墩 4.2 桥台型式 重力式U形桥台 齿槛式桥台 空腹式（L）桥台 组合式桥台 轻型桥台 4.2.1 重力式U形桥台 4.2.2 齿槛式桥台 4.2.3 空腹式桥台 4.2.4 组合式桥台 4.2.5 轻型桥台 第三节 钢管混凝土拱桥 1. 钢管混凝土拱桥特点 2. 主拱结构 1. 钢管混凝土拱桥特点 （1）钢管与混凝