1、拱橋及大跨度橋梁復習資料第三篇 混凝土拱橋第一章 概述:第一節 拱橋概況1、 拱的受力特點:拱腳處有水平推力,與梁橋比使拱內彎矩分布大為改變(減小).2、 鋼拱橋（前十名）朝天門長江大橋 混凝土拱橋（前十名）巫山長江大橋3、 世界上跨度最大的鋼筋混凝土拱橋 （四川萬縣大橋） 世界最大跨度的石拱橋 （山西晉城丹河大橋） 世界上最大跨度鋼管混凝土拱橋 （重慶巫山長江大橋） 世界上最大跨度鋼箱拱橋 （上海盧浦大橋） 世界上最大跨度鋼桁架拱橋 （重慶朝天門大橋）第二節 拱橋的主要特點1、 拱橋的主要特點：拱橋是我國公路上使用較廣泛的一種橋型。拱式結構在豎向荷載作用下，兩端將產生水平推力。正是這個水平推

2、力，使拱內產生軸向壓力，從而大大減小了拱圈的截面彎矩，使之成為偏心受壓構件，截面上的應力分布與受彎梁的應力相比，較為均勻。因此，可以充分利用主拱截面材料強度，使跨越能力增大。2、 拱橋的優點：1）跨越能力較大；2）能充分就地取材，與混凝土梁式橋相比，可以節省大量的鋼材和水泥；3）耐久性能好，維修、養護費用少；4）外型美觀；5）構造較簡單 拱橋的缺點：1）自重較大，相應的水平推力也較大，增加了下部結構的工程量，當采用無鉸拱時，對地基條件要求高；2）由于拱橋水平推力較大，在連續多孔的大、中橋梁中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全，需要采用較復雜的措施，例如設置單向推力墩，也會增加造價；3）與梁式橋相

3、比，上承式拱橋的建筑高度較高，當用于城市立交及平原地區時，因橋面標高提高，使兩岸接線長度增長，或者使橋面縱坡增大，既增加了造價又對行車不利.3、 各種橋型的受力特性：1）簡支梁橋：受彎為主，主梁抗彎能力 2）拱橋：受壓為主，主拱抗壓能力，壓桿穩定 3）斜拉橋：受拉 壓彎扭 斜拉索：拉 主塔：壓， 主梁： 彎、壓、扭4、 拱橋與曲梁的受力性能比較需繪畫，無鉸拱與兩鉸拱的受力性能比較繪畫。第三節 拱橋的組成及主要類型1、 拱橋的主要組成：上部結構1）主拱圈主要承重構件2）拱上建筑 下部結構1）橋墩2）橋臺3）基礎2、 幾個主要技術名稱：1)凈跨徑L0每孔拱跨兩個起拱線之間的水平距離2)計算跨徑L相

4、鄰兩拱腳截面形心點之間的水平距離 3)凈矢高f0拱頂截面下緣至起拱線連線的垂直距離4) 計算矢高f拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離5) 矢跨比D或D0拱圈（或拱肋）的凈矢高與凈跨徑之比，或計算矢高與計算跨徑之比。3、 拱橋的分類：建筑材料：圬工拱橋，鋼筋混凝土拱橋，鋼拱橋，鋼-混組合拱橋 主拱圈拱軸線形：圓弧拱橋，拋物線拱橋，懸鏈線橋，折線拱，異形拱 橋面位置：上承式拱橋，中承式拱橋，下承式拱橋 結構受力圖示：簡單體系拱橋：三鉸拱，兩鉸拱，無鉸拱 組合體系拱橋：無推力拱橋，有推力拱橋 主拱圈截面形式板拱橋，肋拱橋，雙曲拱橋，箱形拱橋，鋼管混凝土拱橋4、 簡單體系拱橋：三鉸拱：1

5、）靜定結構2）在地基差的地區可采用3）但構造復雜，施工困難4）整體剛度小5）主拱圈一般不采用 兩鉸拱：一次超靜定結構。結構整體剛度較相應三鉸拱大。由基礎位移、溫變、混凝土收縮徐變引起的附加內力比無鉸拱的影響要小，可在地基條件較差時或坦拱中采用。（施工體系轉換過程中使用）無鉸拱：三次超靜定結構。拱的內力分布較均勻，材料用量較三鉸拱省；構造簡單，施工方便，整體剛度大，實際中使用廣泛。但超靜定次數高，會產生附加內力，一般希望修建在地基良好處。跨徑增大，附加內力影響變小，故鋼筋混凝土無鉸拱仍是大跨徑橋梁的主要型式之一。組合體系拱橋：拱式組合體系橋一般由拱肋、系桿、吊桿（或立柱）、行車道梁（板）及橋面系

6、等組成。無推力的組合體系拱：無推力拱式組合體系橋（也稱系桿拱橋）是外部靜定結構兼有拱橋的較大跨越能力和簡支梁橋對地基適應能力強的兩大特點。拱的推力由系桿承受，系桿的含義就是一個將兩拱腳相互聯系在一起的水平構件，因而墩臺不承受水平推力。1）柔性系桿剛性拱稱系桿拱2）剛性系桿柔性拱稱藍格爾拱3）剛性系桿剛性拱稱洛澤拱。有推力的組合體系拱：此種組合體系拱沒有系桿，由單獨的梁和拱共同受力，拱的推力仍由墩臺承受。1）剛性梁柔性拱（倒藍格爾拱）；2）剛性梁剛性拱（倒洛澤拱）5、 板拱橋：板拱又可分為石板拱、混凝土板拱和鋼筋混凝土板拱等 構造簡單、施工方便，使用廣泛。自重較大，不經濟，通常在地基較好的中小跨

7、徑圬工拱橋中采用。混凝土肋拱橋：它是將板拱劃分成兩條或多條分離的、高度較大的拱肋，肋與肋間用橫系梁相聯。這樣就可以用較小的截面面積獲得較大的截面抵抗矩，從而節省材料，減輕拱橋的自重，因此多用于大、中跨徑的拱橋雙曲拱橋：主拱圈橫截面由一個或數個橫向小拱單元組成，由于主拱圈的縱向及橫向均呈曲線形，故稱之為雙曲拱橋 .主拱圈橫截面由一個或數個橫向小拱單元組成，由于主拱圈的縱向及橫向均呈曲線形，故稱之為雙曲拱橋. 缺點: 施工工序多、組合截面整體性較差和易開裂等.箱形拱橋：閉口箱形截面，(截面抗扭剛）度大，橫向整體性和結構穩定性好，特別適用于(無支架施工) 目前采用最多的截面形式鋼管混凝土拱橋：鋼管混

8、凝土屬于鋼-混凝土組合結構中的一種。它借助內填混凝土增強鋼管壁的穩定性，同時又利用鋼管對核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土處于(三向受壓狀態)，從而使其具有更高的抗壓強度和抗變形能力。優點：1）承載能力大，正常使用狀態是以應力控制設計，外表不存在混凝土裂縫問題.2）施工時適應能力大無支架纜索吊裝轉體施工懸臂施工勁性骨架混凝土拱橋：勁性骨架拱橋與普通鋼筋混凝土拱橋的區別在于前者以鋼骨拱桁架作為受力筋，它可以是型鋼，也可以是鋼管，采用鋼管作勁性骨架的混凝土拱又可稱為內填外包型鋼管混凝土拱。它主要用在大跨度拱橋中，同時也解決了大跨度拱橋施工的“自架設問題”，即首先架設自重輕、剛度、強度均較大的鋼管骨

9、架，然后在空鋼管內壓注混凝土形成鋼管混凝土，使骨架進一步硬化，再在鋼管混凝土骨架上外掛模板澆注外包混凝土，形成鋼筋混凝土結構。在這種結構中，鋼管和隨后形成的鋼管混凝土主要是作為施工的勁性骨架來考慮的。成橋后，它也可以參與受力。第二章 拱橋的構造及設計第一節 上承式拱橋的構造與設計1、上承式拱橋分為兩大類：一類是普通型上承式拱橋，這類拱橋由主拱（圈）、拱上傳力構件、橋面系組成，主拱（圈）是主要承重結構；另一類是整體型上承式拱橋，這類拱橋則是由主拱片（指由拱圈與拱上傳載構件組成的整體結構）和橋面系組成，主拱片是主要承重結構。普通型上承式拱橋：根據主拱圈截面形式可分為：板拱，肋拱，箱形拱，雙曲拱。板

10、拱：主拱圈采用整體實心矩形截面的拱。材料: 石板拱、素混凝土板拱、鋼筋混凝土板拱 肋拱：用兩條或多條分離的平行窄拱圈即拱肋作為主拱圈的拱具有自重輕，恒載內力小，可以充分發揮鋼筋混凝土等材料的性能，在大中型拱橋中得到廣泛應用 橋梁寬度：1）20m 以上，分離的雙幅雙肋拱，多肋拱2）20m 以下，雙肋拱 寬跨比： 大于1/20; 小于1/20 將帶來橫向穩定問題箱形拱：主拱圈截面由多室箱構成的拱稱為箱形拱 主要特點：1）截面挖空率大 ( 50% 60% )2）中性軸居中3）抗彎和抗扭剛度大，整體性好4）單條箱肋剛度較大，穩定性較好，能單箱肋成拱，便于無支架吊裝中性軸5）制作要求高，吊裝設備多 截面

11、組成方式：1)由多條U形肋組成的多室箱形截面2)多條工形肋組成的多室箱形截面3) 多條閉合箱肋組成的多室箱形截面4) 單箱多室截面整體型上承式拱橋: 1)桁架拱橋1普通桁拱橋2桁式組合拱2)剛架拱橋桁架拱橋：又稱拱形桁架橋。桁架拱橋是一種有水平推力的桁架結構，其上部結構由桁架拱片、橫向聯結系和橋面系組成。桁架拱片是主要承重結構，由上、下弦桿、腹桿和實腹段組成。 桁架拱片是主要承重結構，由上、下弦桿、腹桿和實腹段組成 剛架拱橋屬于有推力的高次超靜定結構，具有構件少、質量輕、整體性好、剛度大、施工簡便、造價低、造型美觀等優點，可在軟土地基上修建，被用于跨徑為25m70m的橋梁。2、拱上建筑構造：拱

12、上建筑是拱橋的一部分，按照拱上建筑采用的不同構造方式，可將拱橋分為實腹式和空腹式 空腹式1）拱式拱上建筑1實腹段式2全空腹式3葵花式 2）梁式拱上建筑1實腹段式2全空腹式梁式腹孔結構有簡支、連續和框架式等多種型式。腹孔墩可分為橫墻式或排架式兩種。4、 其他細部構造：1.拱上填料、橋面及人行道2.伸縮縫與變形縫 拱上建筑與主拱圈的共同作用溫度下降時的變形提高主拱圈的承載能力主拱圈的變形約束，產生附加內力。 構造上采取必要的措施：伸縮縫與變形縫5、拱橋的設計（重點）：1)拱橋的總體布置: 拱橋總體布置應包括：擬定結構體系及結構型式；擬定橋梁的長度、跨徑、孔數、拱的主要幾何尺寸、橋梁的高度、墩臺及其

13、基礎型式和埋置深度、橋上及橋頭引道的縱坡等。（1）確定橋梁的長度及分孔（2）確定橋梁的設計標高和矢跨比 橋面標高：兩岸線路的縱斷面設計所控制。橋下凈空控制橋面最小高度，并且還需滿足宣泄設計洪水流量或不同航道等級所規定的橋下凈空界限的要求。 拱頂底面標高橋面標高拱頂填料厚度拱圈厚度 起拱線標高：矢跨比，盡量減小基底彎矩，節省墩臺圬工體積 基礎底面標高：沖刷深度，地基承載能力 (3) 矢跨比確定（重點）f/L是拱橋的一個重要參數，其值與拱圈內力有密切關系；f/L大，則拱圈較陡，拱橋推力減小，對基礎有利；f/L小，拱圈較坦，拱橋推力增大，拱圈內力增大，對基礎不利；f/L取值范圍：1/41/8，最小不

14、小于1/12, 此時拱橋已退化成梁橋。2）不等跨連續拱橋的處理方法：（1）采用不同的矢跨比：利用矢跨比與推力大小成反比的關系，在相鄰兩孔中，大跨徑用較陡的拱（矢跨比較大），小跨徑用較坦的拱（矢跨比較小），使兩相鄰孔在恒載作用下的不平衡推力盡量減小。（2）不同拱腳標高（3）調整拱上建筑的恒載重量（4）不同類型的拱跨結構3）拱軸線的選擇和拱上建筑的布置：（1）圓弧線（2）懸鏈線（3）拋物線第二節 中、下承式鋼筋混凝土拱橋的設計與構造1、中下承式拱橋特：1）保持了上承式拱橋的基本力學特性。拱圈混凝土材料抗壓。2） 更易滿足凈空要求3）更易平衡水平推力4）降低橋面高度5） 美觀2、中、下承式拱橋的基本

15、組成和構造：1）拱肋 提籃式拱：降低拱肋的面內極限承載力X 型肋拱的內傾角也不是越大越好，一般以10度附近為佳 2）橫向聯系 主要依賴以下幾個主要因素來保證橫向穩定：1.拱腳具有牢靠的剛性固結2.加強在橋面以下至拱腳區段的拱肋間固結橫梁的剛度，并設置K撐或X撐3. 采用剛性吊桿，并與整體式橋面結構或剛度較大的橫梁固結 3)懸掛結構 吊桿：剛性吊桿、柔性吊桿 4）橫梁中承式拱橋的橋面橫梁可以分為固定橫梁、普通橫梁和剛架橫梁三類。為滿足擱置和連接橋面板的需要，橫梁上緣寬度不宜小于60cm。 第三節 拱式組合體系橋的設計與構造1、拱式組合體系橋將梁和拱兩種基本結構組合起來，共同承受橋面荷載和水平推力

16、，充分發揮梁受彎、拱受壓的結構特性及其組合作用，達到節省材料的目的。拱式組合體系橋一般可劃分為無推力的和有推力的兩種類型。2、拱式組合體系橋的基本形式：1.簡支梁拱組合式橋梁2.連續梁拱組合式橋梁3.單懸臂組合式橋梁（單懸臂組合式橋梁只適用于上承式這樣的結構加勁梁受拉彎作用，加勁梁采用預應力混凝土，拱肋為鋼筋混凝土。）3、拱式組合體系橋的基本組成和構造：拱式組合體系橋一般由拱肋、系桿、吊桿（或立柱）、行車道梁（板）及橋面系等組成 1.拱肋：柔性系桿剛性拱、剛性系桿柔性拱 2.系桿：構造原則：一方面要考慮系桿與拱肋聯接，保證系桿能很好地與拱肋共同受力；另一方面又要避免橋面行車道因阻礙系桿受拉而遭

17、到破壞。構造上處理方法有：在行車道設置橫向斷縫a. 在行車道設置橫向斷縫b. 系桿采用型鋼或扁鋼制造c. 采用獨立的鋼筋混凝土或預應力系桿。3.吊桿：吊桿一般是長細構件，設計時通常將其作為軸向受力構件考慮，故順橋向尺寸一般設計得較小，使之具有柔性而不承受彎矩，只承受拉力，橫橋向尺寸設計得較大，以增強拱肋的穩定性。第三章 拱橋的計算第一節 上承式拱橋的計算1、聯合作用：為簡化分析，拱上建筑與主拱的聯合作用，一般偏安全不去考慮。橫向分布：橫墻式的板拱、雙曲拱、箱形拱不考慮；橫向分布：排架式拱上建筑、剛架拱、桁架拱需考慮2、拱橋計算的整體圖：一、拱軸方程的建立 拱軸線的形狀直接影響主拱截面內力大小與

18、分布。幾個名詞：壓力線：荷載作用下拱截面上彎矩為零（全截面受壓）的截面合內力作用點的連線；恒載壓力線：恒載作用下截面彎矩為零的截面合內力作用點的連線；各種荷載壓力線：各種荷載作用下截面彎矩為零的截面合內力作用點的連線；理想拱軸線：與各種荷載壓力線重合的拱軸線；合理拱軸線：拱截面上各點為受壓應力，盡量趨于均勻分布，能充分發揮圬工材料良好的抗壓性能；選擇拱軸線的原則：盡量降低荷載彎矩值；考慮拱軸線外形與施工簡便等因素。 1.實腹式懸鏈線拱：（1）坐標系的建立：拱頂為原點，y1向下為正（2）對主拱的受力分析 由上式可見，4 / ly當m增大時，拱軸線抬高；反之，當m減小時，拱軸線降低隨m的增大而減小

19、，隨m的減小而增大。在一般的懸鏈線拱橋中，結構自重從拱頂向拱腳增加。3、實腹式懸鏈線拱軸系數的確定（重點）：確定拱軸系數的步驟：1假定m 2從拱橋（上）第1000頁附錄III表(III)-20查 j cos 3由上式計算新的m 4若計算的m 和假定m 相差較遠，則再次計算m 值 5直到前后兩次計算接近為止。以上過程可以編制小程序計算。4、拱軸線變化：空腹式拱中橋跨結構恒載分為兩部分：分布恒載和集中恒載。恒載壓力線不是懸鏈線，也不是一條光滑曲線。5、空腹式懸鏈線拱軸系數的確定：空腹式拱橋中，橋跨結構的結構自重可視為由兩部分組成：即主拱圈與實腹段自重的分布力以及空腹部分通過腹孔墩傳下的集中力。為使

20、懸鏈線拱軸線與其結構自重壓力線接近，一般采用“五點重合法”確定懸鏈線拱軸線的值。即要求拱軸線在全拱有五點（拱頂、四分點和兩拱腳）與其相應三鉸拱結構自重壓力線重合。由此，可以根據上述五點彎矩為零的條件確定值。6、拱軸線與壓力線的偏離：1鉸拱拱軸線與恒載壓力線的偏離值 以上確定m方法只保證全拱有5點與恒載壓力線吻合，其余各點均存在偏離，這種偏離會在拱中產生附加內力，對于三鉸拱各截面偏離彎矩值 p M可用拱軸線與壓力線在該截面的偏離值y 表示，即M g =H p y 2空腹式無鉸拱的拱軸線與壓力線的偏離 1)對于無鉸拱，偏離彎矩的大小不能用M g =H p y表示，而應以該偏離彎矩作為荷載計算無鉸拱

21、的偏離彎矩； 2)空腹式無鉸拱采用五點重合法確定拱軸線，是與相應的三鉸拱壓力線在五點重合，而與無鉸拱壓力線實際上并不存在五點重合關系。但偏離彎矩恰好與控制截面彎矩符號相反，因而，偏離彎矩對拱腳及拱頂是有利的 3）矢跨比不變，高填土拱橋選小m ，低填土拱橋選較大m 7、（重點）把剛臂端點引到（彈性中心）上，就可使全部副系數都等于零，這一簡化方法叫彈性中心法，此時力法方程為：要知道寫8、結構自重作用下拱的內力計算：恒載內力、彈性壓縮的內力、拱軸線偏離引起的內力(1) 不考慮彈性壓縮的恒載內力(2) 彈性壓縮引起的恒載內力(3) 恒載作用下拱圈的總內力不考慮彈性壓縮的結構自重內力：1實腹拱 在結構自

22、重作用下，拱腳的豎向反力為半拱的結構自重重量 2空腹拱空腹式無鉸拱橋的結構自重內力又可分為兩部分，即先不考慮偏離的影響，將拱軸線視為與結構自重壓力線完全吻合，然后再考慮偏離的影響，計算由偏離引起的結構自重內力。兩者迭加，即得空腹式無鉸拱不考慮彈性壓縮時的結構自重內力。彈性壓縮引起的內力：在結構自重軸力作用下，拱圈的彈性壓縮表現為拱軸長度的縮短。拱圈的這種變形，會在拱中產生相應的內力。可見考慮彈性壓縮，在拱頂產生正彎矩，壓力線上移；拱腳產生負彎矩，壓力線下移。即實際壓力線不與拱軸線重合。結構自重作用下拱圈各截面的總內力：在拱橋計算中，拱中內力的符號，采用下述規定：拱中彎矩以使拱圈下緣受拉為正，拱

23、中剪力以繞脫離體逆時針轉為正，軸向力則使拱圈受壓為正。9、汽車和人群荷載的內力計算：汽車和人群荷載內力計算仍分兩步進行：先計算不考慮彈性壓縮的汽車和人群荷載內力，然后再計入彈性壓縮對汽車荷載內力的影響 1.不考慮彈性壓縮影響的汽車和人群荷載內力：超靜定無鉸拱橋汽車荷載內力計算的辦法是：先計算贅余力影響線，然后用迭加的辦法計算內力影響線，最后，根據內力影響線按最不利情況布載、求最不利內力值。（1）繪制贅余力影響線1）以簡支曲梁為基本結構2）計算贅余力影響線（2）內力影響線（3）內力計算 拱是偏心受壓構件，最大應力由彎矩M和軸力N共同決定,布載往往不能使M、N同時達到最大，一般按最大（最小）彎矩布

24、載，求出最大彎矩及其相應軸力及剪力等。利用影響線求內力有直接布載法和等代荷載法 2.活載彈性壓縮引起的內力：最終活載內力不考慮彈壓的活載內力活載彈壓內力 手算：不計彈壓活載內力可用等代荷載計算，活載彈壓內力則可根據查表直接求得。若將彈性壓縮的影響一并考慮，則會使計算大為復雜。電算：求結構內力影響線并直接布載求出的內力，因考慮了彈性壓縮的影響，故為最終活載內力。10、裸拱內力計算：采用早脫架施工（拱圈合龍達到一定強度后就卸落拱架）及無支架施工的拱橋，須計算裸拱自重產生的內力，以便進行裸拱強度和穩定性的驗算。11、均勻溫變和拱腳變位的內力計算：1超靜定拱中，溫度變化、混凝土收縮變形和拱腳變位都會產

25、生附加內力。2 我國許多地區溫度變化大，溫度引起的附加內力不容忽視。3混凝土收縮徐變引起拱橋開裂。4拱橋墩臺變位的影響突出。據統計分析，兩拱腳相對水平位移超過L/1200時，拱橋的承載力就會大大降低，甚至破壞。 知識點：拱圈的合龍溫度當大氣溫度比合龍溫度高時，引起拱體膨脹；反之，大氣溫度比合龍溫度低時，引起拱體收縮。不論是膨脹還是收縮，都會在拱中產生附加內力，只符號不同而已 知識點：升溫時，軸力為正，在拱頂，M為負，拱腳M為正，與該兩截面的控制彎矩方向正好相反，對拱圈受力有利。降溫時，軸力為負，拱頂拱腳的彎矩與控制彎矩方向相同，對拱圈不利。 知識點（重點）1拱橋設計必須說明合龍溫度2拱橋應在較

26、低溫度下合龍3設計中必須計算溫度內力12、拱腳變位引起的內力計算：1拱腳相對水平位移2拱腳相對豎直位移3拱腳相對角變位引起的內力13、特別注意的問題（重點）: 1、拱橋右拱腳向右水平位移在拱腳截面產生負彎矩，右拱腳向下豎直位移在左拱腳產生負彎矩，是不利的。2、拱橋盡可能不讓其產生上述位移，設計中必須要求主拱臺嵌巖一定深度。3、特別是主拱臺背必須抵攏基巖。4、設計中必須計算支座位移產生的內力14、主拱驗算（重點）：1求出各種荷載的內力后，即可進行最不利情況下的荷載組合；2進而驗算拱圈控制截面的強度、剛度和穩定性；3控制截面可能位置：小跨徑無鉸拱常在拱腳、拱頂和1/4截面；大跨度無鉸拱除拱腳、拱頂

27、和1/4截面外，1/8和3/8截面也可能成為控制截面。主拱強度驗算1、驗算原則：抗力效應的最小值要大于荷載效應的最大值2、正截面偏心距驗算3、正截面抗剪驗算 主拱穩定性驗算1、縱向穩定性驗算（面內）2、橫向穩定性驗算（面外）主拱圈寬跨比小于1/20時，必須驗算主拱圈的橫向穩定性。3、驗算方法：將拱肋換算為相當長度的壓桿，按平均軸向力計算，以強度校核的形式控制穩定。橫向穩定性與縱向穩定性相似計算。主拱動力性能驗算計算結構的自振頻率和振型強度驗算即作用效應組合值與結構抗力的比較、穩定性驗算非常重要；拱的穩定性分縱向穩定性：1長細比不大且矢跨比在0.3以下時，可表示為強度校核形式，即將拱肋換算成相當

28、長度的壓桿，按平均軸力計算2主拱（換算直桿）的長細比大于橋規的規定時，則可按臨界力控制穩定橫向穩定性：寬跨比小于20的拱橋、肋拱橋、特大橋以及無支架施工過程中的拱圈均存在橫向穩定問題。目前尚無成熟的計算方法，工程上常用與縱向穩定性相似的公式來驗算拱的橫向穩定性：15、主拱剛度驗算：目前主要驗算橋跨在荷載作用下的撓度是否滿足規范要求16、動力性能驗算：1根據需要對主拱圈以及考慮拱上結構在內的整體結構進行動力分析，包括自由振動和強迫振動（汽車振動波輸入）。2對拱橋整體結構的自振頻率和振型進行分析第二節 中、下承式鋼筋混凝土拱橋計算1、中、下承式鋼筋混凝土拱橋計算的主要內容有：1）主拱內力計算及截面

29、強度驗算；2）主拱縱、橫向穩定性驗算；3）吊桿計算；4）橋面系計算等2、拱肋橫向穩定性驗算：1.具有橫向風撐聯接的肋拱穩定驗算2.無風撐聯接且為柔性吊桿的拋物線肋拱穩定驗算（1）側傾臨界均布荷載（2）考慮吊桿“非保向力效應”后的側傾修正系數 假定吊桿是不可拉伸但無拉彎剛度的受拉構件，這樣，吊桿將以其張力的水平分力施加到拱肋上，從而增強了拱肋的側向穩定性，這個效應被稱之為吊桿的“非保向力效應” 3.無橫撐聯結但具有剛性吊桿的肋拱穩定驗算3、吊桿的計算：中、下承式拱橋的吊桿通常分為柔性吊桿和剛性吊桿兩類。柔性吊桿只承受軸向拉力，而不承受彎矩，按軸向受拉構件計算；剛性吊桿與拱肋及橫梁的聯結一般是剛性

30、聯結，吊桿兼受軸力和和彎矩，故按偏心受拉構件計算。剛性吊桿常用預應力或部分預應力混凝土制作，當采用普通鋼筋混凝土吊桿時，在施工上常采取使鋼筋承受全部結構自重拉力，以防止產生較大的裂縫，實際上是一種部分預應力混凝土構件。計算應包括承載能力極限狀態和正常使用狀態兩種情況。前者應區分小偏心受拉和大偏心受拉兩種情況，主要應滿足強度要求；后者主要驗算在使用荷載下的應力幅度和裂縫寬度，以確定不發生疲勞破壞和過大的裂縫。 特別注意：接近拱腳處的短吊桿設計。4、橋面系的計算：（一）橫梁計算1、由柔性吊桿支承的橫梁計算2、與剛性吊桿固結的橫梁計算（二）縱梁計算1、以橫梁為支承點的連續縱梁計算2、與橋面板整體聯結

31、的連續縱梁計算（三）簡支連續橋面板的計算1、預制板自重按簡支板計算。2、二期結構自重和汽車、人群荷載。第三節 其他類型拱橋的計算特點1、桁架拱橋受力特點：桁架拱橋的主要受力特點有以下幾點：1、桁架拱橋在受力上最主要的特點是拱上建筑參與拱圈的共同作用，使結構各個部分的材料都能得到充分利用。2、拱形桁架部分各桿件主要承受軸向力，這與普通桁架拱的受力相似；實腹段部分承受軸向力和彎矩，與拱圈的受力相類似。3、桁架部分的上弦桿除了作為整體桁架桿件承受軸向力外，在運營時還要直接承受局部荷載產生的彎矩，尤其是第一個節間不但間距大，而且桿件長，局部荷載產生的彎矩最大，常是控制設計的桿件。2、桁架拱橋基本假定及

32、計算圖式：為了簡化桁架拱橋的計算工作，在試驗研究的基礎上，可采取下列假定：1、以1片桁架拱片作為計算單元，將空間桁架簡化為平面桁架。荷載在橫橋向的不均勻分布，以荷載橫向分布系數來體現。2、考慮到桁架拱片兩端僅有一小段截面不大的下弦桿插入墩臺預留孔中，故假定桁架拱片兩端與墩臺的連接為鉸結。此時，桁架拱可按外部一次超靜定結構計算，在支點處（拱腳）僅產生水平反力和豎向反力，不產生彎矩。3、假定桁架拱的結點為理想鉸結。試驗研究證明，采用鉸結的假定是容許的，由于結點固結產生的次彎矩，除下弦桿外可以不予考慮。當用電算分析桁架拱時，可將各結點視為剛結，直接算出各桿件的內力。3、剛架拱橋受力特點：同桁架拱橋一

33、樣，剛架拱橋的拱上建筑也參與拱圈的共同作用。除了它兩端的腹孔梁為受彎構件外，其余所有構件，如主拱腿、腹孔弦桿、斜撐及實腹段均有軸向壓力，屬于壓彎構件。全橋沒有受拉構件，這也體現了剛架拱橋在受力方面的優點。其次，由于考慮了橋面與剛架拱片的共同作用，故在進行活載內力分析時應考慮活載橫向不均勻分布的影響。試驗表明，實測的橫向分布曲線，與按彈性支承連續梁簡化法計算的分布曲線比較接近。因而，剛架拱橋的荷載橫向分布系數，可用彈性支承連續梁簡化法計算。4、剛架拱橋.基本假定及計算圖式：1、結構自重作用時，假定主拱腳和斜撐腳均為鉸結（施工時不封固）；活載作用時，主拱腳已經封固，假定主拱腳為固結，斜撐腳為鉸結，

34、弦桿支座無論結構自重、活載，均作為允許水平位移的豎向鏈桿；2、結構結構自重全部由剛架拱片與橫系梁組成的結構承擔。考慮到施工過程中結構體系的變化，的次序分階段計算結構自重內力，然后進行疊加。3、二期結構自重、活載和各種附加力由裸拱片與橋面系組成的整體結構承擔（不包括橋面磨耗層）。4、在內力計算中，按單元全截面特征進行計算，在配筋計算中，應考慮橋面板剪滯效應，采用有效寬度進行配筋計算，即受彎時由有效寬度承受，軸向力由單元全截面承受。5、鋼管混凝土拱橋計算特點：鋼管混凝土并不是一種專門的橋型，而只是采用它作為主拱承壓用的結構材料。它既可以被應用到上承式拱橋上，但比較多地被用在中、下承式地拱橋上。1、

35、鋼管混凝土拱橋內力計算與施工過程密切相關。2、鋼管混凝土作為一種鋼-混凝土組合材料，一般采用合成法確定鋼管混凝土的基本性能。3、我國應用鋼管混凝土拱橋全是超靜定結構，對于溫度變化、混凝土收縮和徐變產生的次內力尚缺乏系統的試驗和理論研究。6、鋼管混凝土拱橋基本假定及計算圖式：1.鋼管混凝土拱橋絕大部分是無鉸拱，其計算和一般鋼筋混凝土無鉸拱一樣，取懸臂曲梁為基本結構，首先進行截面計算。對于鋼筋混凝土拱橋，計算超靜定贅余未知力時，其計算截面采用全部混凝土截面，不計鋼筋的影響，這是由于鋼筋混凝土拱橋的配筋率不大，截面計算時不計及鋼筋影響時，對附加力影響不大，對結構總的受力影響很小。2.對于鋼管混凝土構

36、件，混凝土的裂縫開展受到鋼管的約束而較遲出現且不發育，彈性、塑性性能均強于鋼筋混凝土結構，而且其含筋率較高，因此可以不考慮折減。3.鋼管混凝土拱橋由于材料強度高，主拱圈的剛度相對較小，而且橋面系一般均為梁板式結構（下承式多為柔性吊桿梁板式），活載橫向分布作用明顯，而拱上建筑聯合作用較弱，因此在汽車、人群荷載計算時采用單根拱肋的計算模型。雙肋拱拱肋的荷載橫向分布系數計算一般采用杠桿法， （重點） 對于多拱肋，彈性支承連續梁法乃是一種有效的計算方法。對于自重，由于對稱性不需考慮橫向分布。彈性支承連續梁法:當荷載P作用于某一拱片上時，其分布的拱片數每側為2片，到第3片接近于零或為極小的負值，近似直線

37、分配。所以對P=1作用于一個多片拱的某一拱片上時，其分布只影響到5個拱片，反力影響線各坐標的比例按三角形的相似關系為12321。當加載拱片的一邊沒有3個拱片可以分配時，就把缺拱片那邊無可分配的數值都加在最外邊的拱片上。 4.鋼管混凝土溫度變化、混凝土收縮徐變產生的內力計算中，當結構處于彈性階段時，鋼管混凝土拱橋與一般拱橋的不同主要是截面剛度和上述荷載的取值1）計算合龍溫度溫降計算時取合龍當月平均溫度加上45；計算溫升則以當月平均溫度作為計算合龍溫度。2）鋼管混凝土的收縮徐變采用鋼筋混凝土橋的計算方法，即收縮影響當作額外的溫度降低1520，徐變對結構內力的不利影響不計，僅計及徐變對溫度變化、混凝

38、土收縮引起的附加內力的調整作用，即在無可靠資料時，溫度變化內力和混凝土收縮產生的內力分別乘以0.7和0.45的徐變影響系數。混凝土的徐變將導致截面上原先由混凝土承擔的應力部分向鋼管轉移，使鋼管應力增大。5.鋼管混凝土拱橋采用自架設施工方法，主拱圈逐步形成，強度驗算有應力疊加法和內力疊加法兩種。在施工過程中，采用應力疊加法驗算鋼拱架的強度與穩定性，并用容許應力法進行驗算。當管內混凝土達到設計強度后，采用內力疊加法計算內力，并采用極限狀態法。6.鋼管對核心混凝土的套箍作用只有當構件處于軸心或小偏心受壓狀態，且混凝土進入塑性狀態后才能顯現，對于軸心或小偏心受壓構件的承載能力極限狀態驗算，可考慮套箍作

39、用的有利影響，其它情況一概不考慮。7.兩根和兩根以上鋼管混凝土組成的拱肋除進行整體承載力驗算外，還需進行組成構件的局部承載力驗算，以防局部破壞。對于桁式斷面，還應對腹桿、平聯等進行局部受力驗算。8.鋼管混凝土肋拱面內承載力是二類穩定問題，它小于一類彈性穩定臨界荷載，拱肋整體進行二類問題的驗算。同時，還需進行鋼管混凝土肋拱側向極限承載力（即橫向穩定性）的驗算。 內力迭加法各施工階段的內力直接迭加，不考慮拱圈截面的形成過程，最后應力以全截面的EA EI 表達，截面應力保持一條直線。應力迭加法考慮拱圈截面逐步形成，應力在截面上的迭加歷史不同，分階段計算應力。此時截面上的應力曲線是階梯形，有突變。7、

40、系桿拱橋：柔性系桿剛性拱組合體系是將拱肋的推力傳給下弦（即系桿）承受，使體系成為外部靜定的結構。當基礎發生不均勻位移時，結構內不產生附加內力。該體系設計過程中，比普通下承式拱橋多設了承受拱肋推力的受拉柔性系桿，因而假設系桿和吊桿均為柔性桿件，只承受軸向拉力，基本不承受彎矩；拱肋按普通拱橋的拱肋一樣考慮，視為偏心受壓構件。8、剛性系桿柔性拱：剛性系桿柔性拱組合體系中，拱的推力傳給剛性系桿承受，屬外部靜定體系。拱肋與系桿的剛度比相對小很多，形成剛性的系桿和纖細的拱肋。因此，可以認為拱肋只承受軸向壓力，基本不承受彎矩；而系桿不僅承受拱的推力，還要承受彎矩，故它為拉、彎組合的梁式構件。該體系以梁（系桿

41、）為主要承重結構，柔性拱肋對梁只起加勁作用9、剛性系桿剛性拱：剛性系桿剛性拱的受力特點介于柔性系桿剛性拱和剛性系桿柔性拱之間。系桿和拱肋均有一定的抗彎剛度，荷載引起的內力在系桿和拱肋之間按剛度分配，共同承擔軸力和彎矩。系桿和拱肋的端部是剛性連接的，體系為外部靜定而內部超靜定結構，超靜定次數為3 n。10、柔性系桿剛性拱：1）基本假定 柔性系桿剛性拱計算分析的基本假定如下：（1）系桿只承受拱肋傳遞的推力，即截面中只有拉力；（2）拱肋為主要承重構件，由于它的剛度比系桿大得多，故其截面要承受彎矩、軸力和剪力；（3）橋面系剛度不參與系桿剛度作用；（4）對于變截面拱，一般拱肋截面慣性矩變化 2）計算要點

42、 取系桿拉力H為贅余未知力，原點為拱腳 注意！1當采用預應力鋼筋混凝土系桿時，應在計算中采用換算的系桿面積。2拱肋和系桿在溫度變化、混凝土收縮時不一致，可能產生附加內力，計算中應考慮這種因素對內力的影響。3系桿的拉壓剛度EA趨于無窮大，彎曲剛度EI則為零。11、剛性系桿柔性拱：1）基本假定（1）橋面系結構自重和拱肋結構自重沿跨度方向的分布大致均勻，從拱腳到拱頂的荷載集度大致一樣，拱軸線一般采用二次拋物線。（2）柔性拱肋的拱軸線采用內接二次曲線的曲多邊形。（3）當拱肋為曲多邊形時，各吊桿節點之間的拱肋是直桿構件，只承受其軸線方向的軸力，節點剛性連接產生的彎矩比剛性系桿中的彎矩小得多，且直桿拱肋段

43、中引起的應力也遠小于軸力引起的內力，工程上計算可略去。（4）附加彎矩僅在精確分析中需要，在工程實用計算中可忽略不計 。 注意！1系桿端部節間的中點有較大的正彎矩，當系桿軸線與拱軸線在支點軸線處相交時，該交點的彎矩為零，設計時常將支座中線之上的拱軸線設計成與系桿不相交，因此拱腳水平推力的偏心作用，造成支點負彎矩，從而減少正彎矩，使系桿截面較為經濟。2這種拱雖屬于外部靜定體系，但實際上拱肋和系桿在溫度變化、混凝土收縮時是不一致的，計算中應考慮附加力。3剛性系桿柔性拱，拱肋截面要求纖細，這樣就增加了構件的長細比，因此全拱的結構穩定性非常重要。失穩狀態以發生不對稱失穩變形為最不利。12、剛性系桿剛性拱

44、：1）基本假定（1）剛性系桿剛性拱組合體系橋，拱肋和系桿均能承受彎矩和剪力，吊桿（豎桿）剛度通常較小，仍可視為兩端設鉸的鏈桿，此時的體系為外部靜定、內部為（n+3）次超靜定結構（n為吊桿數）。（2）吊桿為軸向受力的柔性桿件，其兩端點與拱肋及系桿鉸結；（3）拱軸線為左右對稱的二次拋物線，且有幾個相等的節間。 將拱肋上的三個贅余力選在彈性中心處，再利用結構及荷載的對稱性，進一步將基本結構分解為對稱型和反對稱型兩種簡單情況的疊加。第四章 拱橋的施工第一節 混凝土拱橋施工方法簡介拱橋的施工方法：整體圖。混凝土拱橋的施工按其主拱圈成型的方法可以分為以下三大類：一就地澆筑法 二預制安裝法：1整體安裝法 拱

45、片需進行三點驗算：1拱肋從平臥到豎立的翻轉過程中，應將此兩個起吊點視為作用于其上的垂直集中力，來驗算此曲梁的強度和剛度；2在豎向吊運過程中，需驗算吊點截面的強度；3當兩吊點間距較近時，需驗算系桿是否出現軸向壓力及其面外的穩定性。2.節段懸拼法 三、轉體施工法1.平面轉體施工法2.豎向轉體施工法3.平一豎相結合的轉體施工法第二節 上承式拱橋的有支架施工1、拱架求拱架具有足夠的強度、剛度和穩定性。拱架：1.滿布立柱式拱架2、撐架式拱架3.三鉸桁式木拱架4、鋼拱架2、拱圈混凝土的澆筑：為了保證在整個施工過程中拱架受力均勻和變形最小，必須選擇合適的澆筑方法和順序：跨徑小于16m的拱圈或拱肋混凝土，按拱

46、圈全寬從兩端拱腳向拱頂對稱地連續澆筑，并在拱腳混凝土的初凝前全部完成。跨度大于或等于16m的拱圈或拱肋，應沿拱跨方向分段澆筑。分段位置應以能使拱架受力對稱、均勻和變形小為原則。間隔槽混凝土，應待拱圈分段澆筑完成后且其強度達到75%以上設計強度，并且接縫按施工縫經過處理后，再由拱腳向拱頂對稱進行澆筑。澆筑大跨徑拱圈時，縱向鋼筋接頭應安排在設計規定的最后澆筑的幾個間隔槽內，并應在澆筑這些間隔槽時再連接。澆筑大跨徑拱圈（拱肋）混凝土時，宜采用分環（層）分段法澆筑，也可沿縱向分成若干條幅，中間條幅先行澆筑合龍，達到設計要求后，再按橫向對稱，分層澆筑合龍其它條幅。大跨徑鋼筋混凝土箱形拱圈（拱肋）可采取在

47、拱架上組裝并現澆的施工方法。3、拱上建筑的施工：拱上建筑的施工，應在拱圈合龍、混凝土強度達到要求強度后進行，如設計無規定，可按達到設計強度的30%以上控制，一般不少于合龍后的三晝夜。4、拱架的卸落：1.卸架程序設計：卸架時間必須待拱圈混凝土達到一定強度后才能進行 ，并按照一定的卸架程序。滿布式拱架的中小跨徑拱橋，可從拱頂開始，逐漸向拱腳對稱卸落。大跨徑拱圈，為了避免拱圈發生“M”形的變形，也有從兩邊1/4L處逐次對稱地向拱腳和拱頂均勻地卸落。卸架時宜在白天氣溫較高時進行。2.卸架設備：1.簡單木楔2.雙向木楔3.組合木楔第三節上承式拱橋纜索吊裝施工1、纜索吊裝施工工序：在預制場預制拱肋（或拱箱

48、）節段和拱上結構，移運到纜索吊裝設備下的合適位置，吊運至待拼橋孔處安裝就位，用扣索將它們臨時固定，吊合龍段的拱肋（或拱箱）節段，調整軸線,進行接頭固結處理，安裝拱肋（或拱箱）完畢后,處理橫系梁或縱向接縫,安裝拱上結構。一、拱圈節段的預制 二、拱肋的吊裝 三、施工加載程序設計 目的：施工加載程序設計的目的，是要在裸拱上加載時，使拱肋各個截面都能滿足應力、強度和穩定的要求，并盡量減少施工工序，便于操作，加快施工進度。 .一般原則（1）中、小跨徑拱橋，拱肋的截面尺寸滿足一定的要求，可不作施工加載程序設計。但應按有支架施工方法對稱、均勻地施工。（2）大、中跨徑的箱形拱橋或雙曲橋，按分環、分段、均勻對稱

49、加載的總原則進行設計。（3）多孔拱橋的兩個相鄰孔之間，須均衡加載第四節 上承式拱橋轉體施工1、 基本原理：將拱圈或整個上部結構分為兩個半跨，分別在河流兩岸利用地形或簡單支架現澆或預制裝配半拱，然后利用動力裝置將其兩半跨拱體轉動至橋軸線位置（或設計標高）合龍成拱。方法：平面轉體、豎向轉體、平豎結合 特點：結構合理，受力明確，節省施工用料，減少安裝架設工序，變復雜的、技術性強的水中高空作業為岸邊陸上作業，施工速度快，不但施工安全，質量可靠，而且不影響通航。2、 轉體施工拱橋：1）平面轉動1有平衡重平面轉動2無平衡重平面轉動2）豎向轉動3）平豎結合轉動 拱橋無平衡重轉體施工的主要內容和工藝：1轉動體

50、系施工2.錨碇系統施工3轉體施工4合龍卸扣施工第五節 中、下承式拱橋的施工1、一般施工程序：1拱肋施工2 橫向風撐 3吊桿（及門架）4橫梁 5縱向橋面板6 橋面構造2、注意：采用泵送頂升壓注施工，從兩拱腳向拱頂對稱均衡地一次壓注完成，除拱頂外不宜在其余部位設置橫隔。3、主拱圈混凝土澆筑程序：壓注鋼管混凝土；澆筑中箱底板混凝土；澆筑中箱下1/2腹板混凝土；澆筑中箱上1/2腹板混凝土；澆筑中箱頂板混凝土；澆筑兩側邊箱底板混凝土；澆筑邊箱下3/4腹板混凝土；澆筑邊箱上1/4腹板及頂板混凝土。混凝土的每次澆筑，沿全橋形成了一鋼筋混凝土環，在一定齡期將參與骨架受力，承受下一環混凝土的重量和施工荷載。第六

51、節 拱式組合體系橋的施工要點1、柔性系桿剛性拱的施工、剛性系桿柔性拱的施工、性系桿剛性拱的施工第七節 橋梁施工安全1、橋梁施工安全事故的主要類型：1、施工支撐腳手架坍塌事故2、拆除施工措施不妥，造成橋梁病害和坍塌3、施工方法不當，橋梁倒塌：4、施工中偷工減料，工程質量低劣5、施工技術差和鋼管焊接存在嚴重缺陷6、架橋機翻落2、解決橋梁施工安全問題的對策：1、政府部門2、工程建設各方要始終堅持質量安全第一（1）業主（2）設計單位（3）施工單位（4）監理單位第四篇 斜拉橋1、世界主跨排名前10名的斜拉橋：1海參崴跨海大橋（俄羅斯）2 蘇通長江大橋2、斜拉橋的定義：斜拉橋是一種組合受力體系橋梁，由梁、

52、索、塔三類構件組成的一種橋面體系以加勁梁受壓（密索）或受彎（稀索）為主，支承體系以斜拉索受拉及橋塔受壓為主的組合受力體系橋梁3、主梁在斜拉索的多點彈性支承下，彎矩得以大大降低，這不僅可以使主梁尺寸大大減小，而且由于結構自重顯著減輕，既節省了結構材料，又能大幅度增大橋梁的跨越能力。 由于斜拉索的支承作用，使主梁恒載彎矩顯著減小4、斜拉橋的組成與特點（重點）：1）塔柱承擔錨固區傳來的壓力2）主梁承擔斜拉索水平力、承擔局部彎曲3）斜拉索將主梁承擔的荷載傳遞到塔柱 特點：與吊橋相比它是一種自錨體系，不需昂貴的地錨基礎防腐技術要求較低，還可在通車情況下換索剛度較大，抗風能力較好用鋼量較少采用懸臂施工不防

53、礙通航5、斜拉橋的類型：1）雙塔、單塔與多塔2）稀索與密索3）單索面與雙索面 4）輻射形、豎琴形、扇形5）自錨與地錨6）混凝土、鋼混組合、鋼6、單索面與雙索面（重點）：單索面：拉索對抗扭不起作用，主梁宜采用抗扭剛度較大的截面 雙索面：扭矩可由拉索的軸力來抵抗，主梁可采用較小抗扭剛度的截面。7、三種索面形式及特點(重點)：1）輻射形：平均交角較大，斜拉索的垂直分力對主梁的支承效果也大，節省鋼材，但塔錨固點構造過于復雜2）豎琴形：索平行排列，比較簡潔，塔上錨固點分散，但索傾角較小，總拉力大，用鋼量較多。3）扇形：索不相互平行，兼有上面兩種方式的優點8、稀索體系與密索體系的特點（重點）：1）稀索體系：斜拉橋的上部結構為一種橋面體系以加勁梁受彎為主，支撐體系以斜索受拉及橋塔受壓為主的一種結構體系。2）密索體系：斜拉橋的上部結構為一種橋面體系以加勁梁受壓為主，支撐體系以斜索受拉及橋塔受壓為主的一種結構體系。9、斜拉索組成主要由鋼索、兩端的錨具、減振裝置和保護措施組成。 對拉索的要求：具有良好的抗疲勞性、耐久性、抗腐蝕性 拉索的技術經濟指標：強