1、1:561橋梁工程系橋梁工程系朱爾玉教授朱爾玉教授劉磊副教授劉磊副教授土木建筑工程學(xué)院（School of Civil Engineering）第第12章章 預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋n12.1 預(yù)應(yīng)力拱橋的特點(diǎn)、類型、組成預(yù)應(yīng)力拱橋的特點(diǎn)、類型、組成n 12.1.1：概述：概述n 12.1.2：拱橋特點(diǎn)：拱橋特點(diǎn)n 12.1.3：拱橋組成和分類：拱橋組成和分類n 12.1.4：預(yù)應(yīng)力技術(shù)在拱橋中的應(yīng)用：預(yù)應(yīng)力技術(shù)在拱橋中的應(yīng)用n12.2 預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋構(gòu)造預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋構(gòu)造n 12.2.1：主拱圈的構(gòu)造：主拱圈的構(gòu)造n 12.2.2：拱上建筑的構(gòu)造：拱上建筑的構(gòu)造n 12.2.3：

2、其他細(xì)部構(gòu)造：其他細(xì)部構(gòu)造n一：概述：一：概述：n中國是拱橋的國度，在公元前中國是拱橋的國度，在公元前282年就有了石拱橋的文字記年就有了石拱橋的文字記載，考古發(fā)現(xiàn)公元前載，考古發(fā)現(xiàn)公元前250年周末的墓穴中就有了磚拱。中國年周末的墓穴中就有了磚拱。中國進(jìn)入隋，唐，宋，元時(shí)期，國力相對強(qiáng)盛，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，橋梁進(jìn)入隋，唐，宋，元時(shí)期，國力相對強(qiáng)盛，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，橋梁建設(shè)也取得了輝煌的成就，其中最具代表性的當(dāng)屬公元建設(shè)也取得了輝煌的成就，其中最具代表性的當(dāng)屬公元606年建成的河北趙縣安濟(jì)橋。新中國成立后，橋梁建設(shè)水平有年建成的河北趙縣安濟(jì)橋。新中國成立后，橋梁建設(shè)水平有了新的飛躍，大，中跨徑的上承式拱橋陸

3、續(xù)被修建。但是，了新的飛躍，大，中跨徑的上承式拱橋陸續(xù)被修建。但是，此種橋型多為在山區(qū)修建，因?yàn)椋皹虍a(chǎn)生的水平推力是驚此種橋型多為在山區(qū)修建，因?yàn)?，拱橋產(chǎn)生的水平推力是驚人的，把它架在兩山之間當(dāng)然沒問題，水平力肯定推不動大人的，把它架在兩山之間當(dāng)然沒問題，水平力肯定推不動大山，如果在平原地區(qū)普通地質(zhì)的地方修建此種橋梁，那水平山，如果在平原地區(qū)普通地質(zhì)的地方修建此種橋梁，那水平推力得需要修建很大體積的基礎(chǔ)工程才能平衡掉，所以在預(yù)推力得需要修建很大體積的基礎(chǔ)工程才能平衡掉，所以在預(yù)應(yīng)力技術(shù)出現(xiàn)以前，此種橋型在平原地區(qū)的競爭力不強(qiáng)，但應(yīng)力技術(shù)出現(xiàn)以前，此種橋型在平原地區(qū)的競爭力不強(qiáng)，但隨著體外預(yù)應(yīng)

4、力技術(shù)的成熟，這種平原地區(qū)梁板式橋梁隨著體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的成熟，這種平原地區(qū)梁板式橋梁-統(tǒng)統(tǒng)天下的局面逐漸被打破了天下的局面逐漸被打破了二、拱橋特點(diǎn)n1：跨越能力大，目前鋼筋混凝土拱橋最大跨徑已達(dá)：跨越能力大，目前鋼筋混凝土拱橋最大跨徑已達(dá)500m以以上上n2：構(gòu)造簡單，技術(shù)容易被掌握，有利于推廣：構(gòu)造簡單，技術(shù)容易被掌握，有利于推廣n3：外形美觀，能與周圍環(huán)境較好協(xié)調(diào)，特別是在西部地區(qū)：外形美觀，能與周圍環(huán)境較好協(xié)調(diào)，特別是在西部地區(qū)，山陵溝壑拱橋猶如一條彩虹飛躍兩岸。，山陵溝壑拱橋猶如一條彩虹飛躍兩岸。n4：與一般拱橋相比自重較輕，預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋適于在軟：與一般拱橋相比自重較輕，預(yù)應(yīng)力混凝

5、土拱橋適于在軟地基土上施工，減少了下部結(jié)構(gòu)工程量。地基土上施工，減少了下部結(jié)構(gòu)工程量。n5：受力合理，能充分發(fā)揮材料的作用，用料經(jīng)濟(jì)：受力合理，能充分發(fā)揮材料的作用，用料經(jīng)濟(jì)n6：與其他體系橋梁相比，預(yù)應(yīng)力拱橋拱橋造價(jià)較低：與其他體系橋梁相比，預(yù)應(yīng)力拱橋拱橋造價(jià)較低n7裝配化程度高，施工工序少，可充分利用施工單位的現(xiàn)裝配化程度高，施工工序少，可充分利用施工單位的現(xiàn)有設(shè)備，達(dá)到縮短工期、節(jié)省人工的目的有設(shè)備，達(dá)到縮短工期、節(jié)省人工的目的三、拱橋組成三、拱橋組成n橋跨結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)兩部分橋跨結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)兩部分n根據(jù)行車道位置不同，拱橋的橋跨結(jié)構(gòu)可以做成上承式，中根據(jù)行車道位置不同，拱橋的橋跨結(jié)構(gòu)

6、可以做成上承式，中承式和下承式承式和下承式 基本組成拱橋分類n1：按照拱上建筑的形式可以分為：實(shí)腹式拱橋及空腹式拱橋n（1）實(shí)腹n式拱橋：n（2）空腹式拱橋： n n n n n 趙州橋，n又名安濟(jì)橋n跨徑37.02米n全長50.82米n為空腹式n石拱橋 2按照拱軸線的型式可分為：圓弧拱橋、拋物線拱橋按照拱軸線的型式可分為：圓弧拱橋、拋物線拱橋、懸鏈線拱橋、懸鏈線拱橋n圓弧拱橋：圓弧拱橋： 拱圈軸線按部分圓弧線設(shè)置的拱橋。優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造拱圈軸線按部分圓弧線設(shè)置的拱橋。優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡單，石料規(guī)格最少，備料、放樣、施工都很簡便；缺點(diǎn)是簡單，石料規(guī)格最少，備料、放樣、施工都很簡便；缺點(diǎn)是受荷時(shí)拱內(nèi)壓力線偏離拱

7、軸線較大，受力不均勻。一般適用受荷時(shí)拱內(nèi)壓力線偏離拱軸線較大，受力不均勻。一般適用于跨度小于于跨度小于20m的石拱橋。的石拱橋。n拋物線拱橋：拋物線拱橋： 拱圈軸線按拋物線設(shè)置的拱橋，是懸鏈線拱拱圈軸線按拋物線設(shè)置的拱橋，是懸鏈線拱橋的一種特例。優(yōu)點(diǎn)是彎矩小，材料省，跨越能力較大；缺橋的一種特例。優(yōu)點(diǎn)是彎矩小，材料省，跨越能力較大；缺點(diǎn)是構(gòu)造較復(fù)雜，如果是石拱橋則料石的規(guī)格較多，施工較點(diǎn)是構(gòu)造較復(fù)雜，如果是石拱橋則料石的規(guī)格較多，施工較不方便。不方便。 n懸鏈線拱橋：拱圈軸線按懸鏈線設(shè)置的拱橋。優(yōu)點(diǎn)是受力均懸鏈線拱橋：拱圈軸線按懸鏈線設(shè)置的拱橋。優(yōu)點(diǎn)是受力均勻，彎矩不大，節(jié)省材料。多適用于實(shí)腹

8、拱橋，大跨度的空勻，彎矩不大，節(jié)省材料。多適用于實(shí)腹拱橋，大跨度的空腹拱橋中也常常采用這種線形布置。（丹河大橋，位于山西腹拱橋中也常常采用這種線形布置。（丹河大橋，位于山西省晉焦高速公路上，省晉焦高速公路上，2000年建成，上部結(jié)構(gòu)為空腹式變截年建成，上部結(jié)構(gòu)為空腹式變截面懸鏈線石拱橋，跨徑面懸鏈線石拱橋，跨徑146米。全長米。全長425.6米）米）3按照有無水平推力可分為：有推力拱橋、無推力拱橋按照有無水平推力可分為：有推力拱橋、無推力拱橋n無推力拱橋：在豎向荷載作用下拱腳對墩臺無水平推力作用無推力拱橋：在豎向荷載作用下拱腳對墩臺無水平推力作用的拱橋。其推力由剛性梁或柔性桿件承受，屬于內(nèi)部超

9、靜定的拱橋。其推力由剛性梁或柔性桿件承受，屬于內(nèi)部超靜定、外部靜定的組合體系拱橋。適用于地質(zhì)不良的橋位處，墩、外部靜定的組合體系拱橋。適用于地質(zhì)不良的橋位處，墩臺與梁式橋基本相似，體積較大，只能做成下承式橋，建筑臺與梁式橋基本相似，體積較大，只能做成下承式橋，建筑高度很小，橋面標(biāo)高可設(shè)計(jì)的很低，降低縱坡，減小引橋長高度很小，橋面標(biāo)高可設(shè)計(jì)的很低，降低縱坡，減小引橋長度，因此可以節(jié)約材料。但是，結(jié)構(gòu)的施工比較復(fù)雜。度，因此可以節(jié)約材料。但是，結(jié)構(gòu)的施工比較復(fù)雜。n有推力拱橋：在豎向荷載作用下拱腳對墩臺有水平推力作用有推力拱橋：在豎向荷載作用下拱腳對墩臺有水平推力作用的拱橋。水平推力可減小跨中彎矩

10、，能建成大跨度的橋梁。的拱橋。水平推力可減小跨中彎矩，能建成大跨度的橋梁。造型美觀，城市橋梁一般優(yōu)先選用，可做成上承式、中承式造型美觀，城市橋梁一般優(yōu)先選用，可做成上承式、中承式橋。缺點(diǎn)是，對地質(zhì)要求很高，為防止墩臺移動或轉(zhuǎn)動，墩橋。缺點(diǎn)是，對地質(zhì)要求很高，為防止墩臺移動或轉(zhuǎn)動，墩臺須設(shè)計(jì)很大，施工較麻煩。臺須設(shè)計(jì)很大，施工較麻煩。n無推力組合體系拱 有推力組合體系拱4按照建筑材料的不同可分為：石拱橋、混凝土拱橋按照建筑材料的不同可分為：石拱橋、混凝土拱橋、鋼拱橋、鋼拱橋n石拱橋：用石料建造的拱橋，外形美觀，養(yǎng)護(hù)簡便，并可以石拱橋：用石料建造的拱橋，外形美觀，養(yǎng)護(hù)簡便，并可以就地取材，以減低造

11、價(jià)。缺點(diǎn)是自重大，跨越能力有限，石就地取材，以減低造價(jià)。缺點(diǎn)是自重大，跨越能力有限，石料的開采、加工和砌筑均需要較多的勞動力，且工期較長。料的開采、加工和砌筑均需要較多的勞動力，且工期較長。一般用于小跨徑橋梁。一般用于小跨徑橋梁。n混凝土拱橋：混凝土拱橋： 用混凝土建造的拱橋，包括素混凝土和鋼筋用混凝土建造的拱橋，包括素混凝土和鋼筋混凝土兩類。其優(yōu)點(diǎn)是加工和制造較石拱橋方便，工期段；混凝土兩類。其優(yōu)點(diǎn)是加工和制造較石拱橋方便，工期段；缺點(diǎn)是由于混凝土缺點(diǎn)是由于混凝土 抗拉抗拉 強(qiáng)度很低，故其跨越能力小，且混強(qiáng)度很低，故其跨越能力小，且混凝土耗費(fèi)量大。一般用于小跨徑橋梁。凝土耗費(fèi)量大。一般用于小

12、跨徑橋梁。n 鋼拱橋：上部結(jié)構(gòu)用鋼材建造的拱橋類型。其優(yōu)點(diǎn)是跨越鋼拱橋：上部結(jié)構(gòu)用鋼材建造的拱橋類型。其優(yōu)點(diǎn)是跨越能力大，且自重是三種拱橋中最輕的；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由能力大，且自重是三種拱橋中最輕的；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于三鉸拱鋼拱橋一般不用，所以對地基要求高，造價(jià)高，且于三鉸拱鋼拱橋一般不用，所以對地基要求高，造價(jià)高，且維護(hù)費(fèi)用高。適用于大跨度橋梁中。維護(hù)費(fèi)用高。適用于大跨度橋梁中。 5按照主拱的截面形式分類按照主拱的截面形式分類n板拱，肋拱，雙曲拱，箱型拱板拱，肋拱，雙曲拱，箱型拱n安徽銅黃太平湖提籃拱安徽銅黃太平湖提籃拱n橋凈跨橋凈跨336米米 6、按照鉸的多少可分為：兩鉸、三鉸、無鉸、按

13、照鉸的多少可分為：兩鉸、三鉸、無鉸n三鉸拱：在拱冠與拱端處均設(shè)鉸的拱橋，屬于靜定結(jié)構(gòu)。三鉸拱：在拱冠與拱端處均設(shè)鉸的拱橋，屬于靜定結(jié)構(gòu)。n兩鉸拱：拱圈中間無鉸而兩端設(shè)鉸與墩臺鉸接的拱橋，屬于兩鉸拱：拱圈中間無鉸而兩端設(shè)鉸與墩臺鉸接的拱橋，屬于外部一次超靜定結(jié)構(gòu)。外部一次超靜定結(jié)構(gòu)。n無鉸拱：無鉸拱： 又稱固端拱橋。拱圈兩端嵌固在橋墩上而中間無又稱固端拱橋。拱圈兩端嵌固在橋墩上而中間無鉸的拱橋，屬于外部三次超靜定結(jié)構(gòu)。鉸的拱橋，屬于外部三次超靜定結(jié)構(gòu)。12.1.4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在拱橋中的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)在拱橋中的應(yīng)用n一：鋼管混凝土拱橋一：鋼管混凝土拱橋n特點(diǎn)：特點(diǎn)：n1：跨越能力大，因其充分發(fā)揮了

14、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)卓越的材：跨越能力大，因其充分發(fā)揮了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)卓越的材料性能，在料性能，在200400m內(nèi)基本不存在強(qiáng)度和剛度問題。內(nèi)基本不存在強(qiáng)度和剛度問題。n2：跨徑適應(yīng)能力強(qiáng)。大跨徑橋梁的最大跨徑為滿足通航或：跨徑適應(yīng)能力強(qiáng)。大跨徑橋梁的最大跨徑為滿足通航或跨越深水基礎(chǔ)外，絕大多數(shù)跨徑在跨越深水基礎(chǔ)外，絕大多數(shù)跨徑在150350m，在這個(gè)跨境，在這個(gè)跨境范圍內(nèi)鋼管混凝土拱橋具有獨(dú)特優(yōu)勢，既能滿足常規(guī)的通航范圍內(nèi)鋼管混凝土拱橋具有獨(dú)特優(yōu)勢，既能滿足常規(guī)的通航要求，又能很好的適應(yīng)各種地形。要求，又能很好的適應(yīng)各種地形。n3：施工簡便，安全可靠。鋼管拱桁架在施工階段有很好模：施工簡便，安全可

15、靠。鋼管拱桁架在施工階段有很好模板，又有很好的勁性承重骨架，非常適宜于先進(jìn)的泵送工藝板，又有很好的勁性承重骨架，非常適宜于先進(jìn)的泵送工藝，節(jié)省模板，支架和時(shí)間，節(jié)省模板，支架和時(shí)間n4：地基適應(yīng)能力強(qiáng)。鋼管混凝土可以設(shè)計(jì)成有推力的鋼骨：地基適應(yīng)能力強(qiáng)。鋼管混凝土可以設(shè)計(jì)成有推力的鋼骨拱，又可設(shè)計(jì)成無推力的系桿拱。拱，又可設(shè)計(jì)成無推力的系桿拱。n組成：鋼管混凝土拱肋，懸吊結(jié)構(gòu)（立柱，吊桿，橫梁，行組成：鋼管混凝土拱肋，懸吊結(jié)構(gòu)（立柱，吊桿，橫梁，行車道系，橫向聯(lián)系）和下部構(gòu)造等，鋼管混凝土拱肋是主要車道系，橫向聯(lián)系）和下部構(gòu)造等，鋼管混凝土拱肋是主要的承重結(jié)構(gòu)，它承受橋上全部荷載，并將荷載傳遞給

16、墩臺和的承重結(jié)構(gòu)，它承受橋上全部荷載，并將荷載傳遞給墩臺和基礎(chǔ)基礎(chǔ)n可以做成上承式，中承式或下承式，都做成肋拱橋，拱軸線可以做成上承式，中承式或下承式，都做成肋拱橋，拱軸線常采用二次拋物線或低拱軸系數(shù)的懸鏈線。常采用二次拋物線或低拱軸系數(shù)的懸鏈線。n文惠橋文惠橋,1994年年n建成通車。主橋建成通車。主橋n 587米，廣西第米，廣西第n一座中承式鋼管一座中承式鋼管n混凝土拱橋?；炷凉皹颉?n預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用n 預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋預(yù)應(yīng)力索布設(shè)：預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋預(yù)應(yīng)力索布設(shè)：n1：系桿預(yù)應(yīng)力索：系桿是以軸向拉力為主，彎矩為次的結(jié)：系桿預(yù)應(yīng)力索：系桿是以軸向拉力為主，彎矩為次

17、的結(jié) 構(gòu)它的受力與拱肋、吊桿的剛度相關(guān)。拱肋的剛度愈大，構(gòu)它的受力與拱肋、吊桿的剛度相關(guān)。拱肋的剛度愈大，系桿承受的軸向拉力也愈大，同時(shí)彎矩減小，而吊桿的剛度系桿承受的軸向拉力也愈大，同時(shí)彎矩減小，而吊桿的剛度越大，系桿內(nèi)力越呈現(xiàn)出等跨連續(xù)粱的特征，節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩和越大，系桿內(nèi)力越呈現(xiàn)出等跨連續(xù)粱的特征，節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩和節(jié)間正彎矩都將變小。系桿是受軸向拉力開裂，因此必須施節(jié)間正彎矩都將變小。系桿是受軸向拉力開裂，因此必須施加預(yù)應(yīng)力以抵抗軸向拉力加預(yù)應(yīng)力以抵抗軸向拉力n2：橫梁預(yù)應(yīng)力索：橫梁預(yù)應(yīng)力索n3：橫撐，系梁預(yù)應(yīng)力索：橫撐，系梁預(yù)應(yīng)力索n4：吊桿：吊桿是軸向受拉構(gòu)件，起傳遞行車道系恒載和活：吊桿：

18、吊桿是軸向受拉構(gòu)件，起傳遞行車道系恒載和活載的作用，選擇適宜的吊桿結(jié)構(gòu)形式有利于施工和拱肋系桿載的作用，選擇適宜的吊桿結(jié)構(gòu)形式有利于施工和拱肋系桿的受力。大剛度的吊桿愈使系桿內(nèi)力顯示出連續(xù)梁的特征，的受力。大剛度的吊桿愈使系桿內(nèi)力顯示出連續(xù)梁的特征，在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)布置粗鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋抵抗軸向拉力。在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)布置粗鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋抵抗軸向拉力。n5：預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)：預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)n二：桁架拱橋二：桁架拱橋普通桁架拱和桁式組合拱普通桁架拱和桁式組合拱n（1）普通桁架拱）普通桁架拱n 1）特點(diǎn)：兼?zhèn)滂旒芎凸笆浇Y(jié)構(gòu)的有利因素，能充分發(fā)揮材）特點(diǎn)：兼?zhèn)滂旒芎凸笆浇Y(jié)構(gòu)的有利因素，能充分發(fā)揮材料的

19、受力性能，可以采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土材料建料的受力性能，可以采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土材料建造，具有剛度大，質(zhì)量輕，節(jié)省材料，受力合理的特點(diǎn)。桁造，具有剛度大，質(zhì)量輕，節(jié)省材料，受力合理的特點(diǎn)。桁架拱外部通常采用兩鉸拱，由溫度變化，基礎(chǔ)位移引起的附架拱外部通常采用兩鉸拱，由溫度變化，基礎(chǔ)位移引起的附加內(nèi)力較小，適合于軟弱地基建造；缺點(diǎn)：桿件纖細(xì)，模板加內(nèi)力較小，適合于軟弱地基建造；缺點(diǎn)：桿件纖細(xì)，模板復(fù)雜，澆注和調(diào)運(yùn)要求高。若為鋼筋混凝土桁架，其受彎部復(fù)雜，澆注和調(diào)運(yùn)要求高。若為鋼筋混凝土桁架，其受彎部位和剛性節(jié)點(diǎn)處的豎桿，斜桿容易開裂，影響整體剛度和耐位和剛性節(jié)點(diǎn)處的豎桿，斜桿容易開

20、裂，影響整體剛度和耐久性，維修保養(yǎng)困難。久性，維修保養(yǎng)困難。n2）主要組成）主要組成n 上部結(jié)構(gòu)：桁架拱片（上弦桿，下弦桿，腹桿，拱頂實(shí)腹上部結(jié)構(gòu)：桁架拱片（上弦桿，下弦桿，腹桿，拱頂實(shí)腹段），橫向聯(lián)結(jié)系，橋面段），橫向聯(lián)結(jié)系，橋面n根據(jù)腹桿布置和受力特性不同桁架拱片分為：斜腹桿式（斜根據(jù)腹桿布置和受力特性不同桁架拱片分為：斜腹桿式（斜壓桿式，斜拉桿式，三角式），豎腹桿式壓桿式，斜拉桿式，三角式），豎腹桿式 用于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋，它與普通桁架拱的不同之處用于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋，它與普通桁架拱的不同之處在于上弦桿斷點(diǎn)位置不同。桁式組合拱上弦桿斷點(diǎn)設(shè)在墩臺在于上弦桿斷點(diǎn)位置不同。桁式組合

21、拱上弦桿斷點(diǎn)設(shè)在墩臺頂部至拱頂之間的某個(gè)部位，從斷點(diǎn)到墩臺頂部形成一個(gè)懸頂部至拱頂之間的某個(gè)部位，從斷點(diǎn)到墩臺頂部形成一個(gè)懸臂桁架，兩斷點(diǎn)成為一普通桁架拱，但下弦桿仍保持連續(xù)。臂桁架，兩斷點(diǎn)成為一普通桁架拱，但下弦桿仍保持連續(xù)。普通桁架拱上弦桿沒有斷點(diǎn)，直接簡支于墩臺。整個(gè)結(jié)構(gòu)縱普通桁架拱上弦桿沒有斷點(diǎn)，直接簡支于墩臺。整個(gè)結(jié)構(gòu)縱，橫向剛度大，施工運(yùn)營階段穩(wěn)定性好。由于上弦斷開，使，橫向剛度大，施工運(yùn)營階段穩(wěn)定性好。由于上弦斷開，使拱頂正彎矩比同跨普通桁架拱減小拱頂正彎矩比同跨普通桁架拱減小30%拱片橫向聯(lián)系（2）桁式組合拱：n桁式組合拱橋上部構(gòu)造的所有構(gòu)件均采用閉合箱形截面，雖桁式組合拱橋上

22、部構(gòu)造的所有構(gòu)件均采用閉合箱形截面，雖然給預(yù)制和拼裝帶來一定的困難，卻充分利用了材料性能，然給預(yù)制和拼裝帶來一定的困難，卻充分利用了材料性能，n節(jié)省了材料，且箱形截面抗彎和抗扭剛度都很大，力學(xué)性能節(jié)省了材料，且箱形截面抗彎和抗扭剛度都很大，力學(xué)性能好，有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果?？鐝讲淮髸r(shí)，兩邊肋可以做成好，有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果?？鐝讲淮髸r(shí)，兩邊肋可以做成工字型截面，安裝就位后再加蓋頂、底板，組成單室單箱截工字型截面，安裝就位后再加蓋頂、底板，組成單室單箱截面，面，n跨徑較大時(shí)，邊肋做成小箱形截面，安裝就位后再加蓋頂、跨徑較大時(shí)，邊肋做成小箱形截面，安裝就位后再加蓋頂、n底板，組成底板，組成3室單箱

23、截面。室單箱截面。n桁式組合拱橋的斜桿和豎桿均可以做成桁式組合拱橋的斜桿和豎桿均可以做成2個(gè)分離式截面，個(gè)分離式截面，n其間用剪刀撐或橫系梁加以連接。其間用剪刀撐或橫系梁加以連接。n桁式組合拱橋桿件之間的內(nèi)力傳遞是通過節(jié)點(diǎn)桁式組合拱橋桿件之間的內(nèi)力傳遞是通過節(jié)點(diǎn)(桿件的交桿件的交n匯處徠完成的。匯處徠完成的。n預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用大跨徑的桁式組合拱橋，一般采用斜拉式桁構(gòu)，斜桿受拉，因大跨徑的桁式組合拱橋，一般采用斜拉式桁構(gòu)，斜桿受拉，因此，斜桿單箱的幾何尺寸，還必須滿足布置預(yù)應(yīng)力鋼筋的要求。此，斜桿單箱的幾何尺寸，還必須滿足布置預(yù)應(yīng)力鋼筋的要求。豎桿一律為壓桿，不需要設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋

24、，因豎桿比斜桿短，豎桿一律為壓桿，不需要設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋，因豎桿比斜桿短，相對剛度較大，所以分配的節(jié)點(diǎn)彎矩也很大，越短的豎桿節(jié)點(diǎn)相對剛度較大，所以分配的節(jié)點(diǎn)彎矩也很大，越短的豎桿節(jié)點(diǎn)彎矩越大。為了減少節(jié)點(diǎn)彎矩，施工過程中通常將豎桿兩端截彎矩越大。為了減少節(jié)點(diǎn)彎矩，施工過程中通常將豎桿兩端截面弱化，切斷受力鋼筋，增設(shè)面弱化，切斷受力鋼筋，增設(shè)x鋼筋，作為簡易鉸，以消除恒鋼筋，作為簡易鉸，以消除恒載節(jié)點(diǎn)彎矩，待懸拼合攏、體系轉(zhuǎn)換后再將主筋焊接好，用混載節(jié)點(diǎn)彎矩，待懸拼合攏、體系轉(zhuǎn)換后再將主筋焊接好，用混凝土封閉缺口，恢復(fù)固結(jié)狀態(tài)。對整個(gè)結(jié)構(gòu)而言，各桿件特征凝土封閉缺口，恢復(fù)固結(jié)狀態(tài)。對整個(gè)結(jié)構(gòu)而言，

25、各桿件特征截面的經(jīng)濟(jì)指數(shù)截面的經(jīng)濟(jì)指數(shù)(面積和應(yīng)力的乘積面積和應(yīng)力的乘積)之和越小，截面的剛度比之和越小，截面的剛度比就越合理，工程量就越小。就越合理，工程量就越小。12.2預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋構(gòu)造預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋構(gòu)造n12.2.1：主拱圈的構(gòu)造：主拱圈的構(gòu)造n一：板拱：在砌筑料石拱圈時(shí)，根據(jù)受力的需要，構(gòu)造上應(yīng)一：板拱：在砌筑料石拱圈時(shí)，根據(jù)受力的需要，構(gòu)造上應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：滿足以下幾點(diǎn)要求：n（1）拱石受壓面的砌縫應(yīng)是輻射方向，即與拱軸線相垂直）拱石受壓面的砌縫應(yīng)是輻射方向，即與拱軸線相垂直。這種輻向砌縫一般可做成通縫，不必錯(cuò)縫。這種輻向砌縫一般可做成通縫，不必錯(cuò)縫。n（2）當(dāng)拱圈厚度不大

26、時(shí)，可采用單層拱石砌筑，當(dāng)拱厚較）當(dāng)拱圈厚度不大時(shí)，可采用單層拱石砌筑，當(dāng)拱厚較大時(shí)可采用多層拱石砌筑，對此要求垂直于受壓面的順橋向大時(shí)可采用多層拱石砌筑，對此要求垂直于受壓面的順橋向砌縫錯(cuò)開，其錯(cuò)縫間距不小于砌縫錯(cuò)開，其錯(cuò)縫間距不小于10cm。n（3）在拱圈的橫截面內(nèi)，拱石的豎向砌縫應(yīng)當(dāng)錯(cuò)開，其錯(cuò)）在拱圈的橫截面內(nèi)，拱石的豎向砌縫應(yīng)當(dāng)錯(cuò)開，其錯(cuò)開寬度至少開寬度至少10cm。n（4）砌縫的縫寬不應(yīng)大于）砌縫的縫寬不應(yīng)大于2cm。n（5）拱圈與墩臺、空腹式拱上建筑的腹孔墩與拱圈相連接）拱圈與墩臺、空腹式拱上建筑的腹孔墩與拱圈相連接處，應(yīng)采用特制的五角石，以改善連接處的受力狀態(tài)處，應(yīng)采用特制的五角

27、石，以改善連接處的受力狀態(tài)n二：肋拱二：肋拱n用兩條或多條分離的平行窄拱圈用兩條或多條分離的平行窄拱圈即拱肋作為主拱圈的拱稱即拱肋作為主拱圈的拱稱為肋拱。為肋拱。n 在分離的肋拱之間，需設(shè)置足夠數(shù)量和剛度的橫系梁，以在分離的肋拱之間，需設(shè)置足夠數(shù)量和剛度的橫系梁，以保證各拱肋的橫向穩(wěn)定性和整體性，可充分發(fā)揮鋼筋等材料保證各拱肋的橫向穩(wěn)定性和整體性，可充分發(fā)揮鋼筋等材料的優(yōu)勢，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，現(xiàn)已在大中型拱橋中廣泛使用的優(yōu)勢，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，現(xiàn)已在大中型拱橋中廣泛使用。n拱肋是肋拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)，其肋數(shù)和間距以及拱肋的截拱肋是肋拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)，其肋數(shù)和間距以及拱肋的截面形式主要根據(jù)橋梁

28、寬度、所用材料、施工方法與經(jīng)濟(jì)性等面形式主要根據(jù)橋梁寬度、所用材料、施工方法與經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮決定方面綜合考慮決定n拱肋的截面形式，根據(jù)跨度大小和載重等級，可以選用實(shí)體拱肋的截面形式，根據(jù)跨度大小和載重等級，可以選用實(shí)體矩形、工字形、箱形、管形等，如圖所示矩形、工字形、箱形、管形等，如圖所示 矩形截面具有構(gòu)造簡單、施工矩形截面具有構(gòu)造簡單、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，一般僅用于中小方便等優(yōu)點(diǎn)，一般僅用于中小跨徑的肋拱。工字形截面由于跨徑的肋拱。工字形截面由于截面核心距比矩形截面大，具截面核心距比矩形截面大，具有更大的抗彎能力，適合于拱有更大的抗彎能力，適合于拱內(nèi)彎矩更大的場合，因而常用內(nèi)彎矩更大的場合

29、，因而常用于大中跨徑的肋拱橋。箱形截于大中跨徑的肋拱橋。箱形截面肋拱的構(gòu)造及特點(diǎn)與箱形拱面肋拱的構(gòu)造及特點(diǎn)與箱形拱基本相同?；鞠嗤?。 管形肋拱是指采用鋼管混凝土結(jié)管形肋拱是指采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)作為拱肋的拱橋，一般有單管構(gòu)作為拱肋的拱橋，一般有單管式、雙管式（啞鈴形）和四管式、雙管式（啞鈴形）和四管（梯形、矩形），如圖所示（梯形、矩形），如圖所示n三、雙曲拱三、雙曲拱n主拱圈組成：由拱肋、拱波、拱板及橫向聯(lián)系四部分組成。主拱圈組成：由拱肋、拱波、拱板及橫向聯(lián)系四部分組成。拱肋斷面分為倒拱肋斷面分為倒T形、形、L形、工字形、槽形以及開口箱等。形、工字形、槽形以及開口箱等。雙曲拱從斷面上看相當(dāng)于肋

30、板拱，由于它是由幾部分按一定雙曲拱從斷面上看相當(dāng)于肋板拱，由于它是由幾部分按一定順序組合而成，其截面受力復(fù)雜、整體性差，經(jīng)過順序組合而成，其截面受力復(fù)雜、整體性差，經(jīng)過30多年的多年的使用證明，這種橋型還存在一些問題，不少雙曲拱都出現(xiàn)了使用證明，這種橋型還存在一些問題，不少雙曲拱都出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的開裂，使其承載能力受到影響，存在安全隱患，較為嚴(yán)重的開裂，使其承載能力受到影響，存在安全隱患，目前新建拱橋已很少采用。目前新建拱橋已很少采用。n四、箱形拱四、箱形拱n箱形拱的主要特點(diǎn)是：箱形拱的主要特點(diǎn)是：n（）截面挖空率大，與板拱相比，可節(jié)省大量圬工體積，（）截面挖空率大，與板拱相比，可節(jié)省大量圬工

31、體積，減小重量；減小重量；n（）箱形截面能較好地滿足主拱圈各截面承受正負(fù)彎矩的（）箱形截面能較好地滿足主拱圈各截面承受正負(fù)彎矩的需要；需要；n（）由于是閉合空心截面，抗彎和抗扭剛度大，拱圈的整（）由于是閉合空心截面，抗彎和抗扭剛度大，拱圈的整體性好，應(yīng)力分布較均勻；體性好，應(yīng)力分布較均勻；n（）單條拱肋剛度較大，穩(wěn)定性較好，能單箱肋成拱，便（）單條拱肋剛度較大，穩(wěn)定性較好，能單箱肋成拱，便于無支架吊裝；于無支架吊裝；n（）預(yù)制構(gòu)件的精度要求較高，吊裝設(shè)備較多，適用于大（）預(yù)制構(gòu)件的精度要求較高，吊裝設(shè)備較多，適用于大跨徑拱橋的修建。跨徑拱橋的修建。 n因此，箱形截面是大跨徑拱橋一種比較經(jīng)濟(jì)、合

32、理的截面形因此，箱形截面是大跨徑拱橋一種比較經(jīng)濟(jì)、合理的截面形式。式。n1、箱形拱截面形式、箱形拱截面形式n箱形拱截面由底板、箱壁、頂板、橫隔板等組成。無支架施箱形拱截面由底板、箱壁、頂板、橫隔板等組成。無支架施工時(shí)，為了減小吊裝重量，將主拱圈分為預(yù)制的箱肋和現(xiàn)澆工時(shí)，為了減小吊裝重量，將主拱圈分為預(yù)制的箱肋和現(xiàn)澆混凝土兩部分施工。其組合形式有以下幾種：混凝土兩部分施工。其組合形式有以下幾種：n（1）U形肋多室箱組合截面將底板和箱壁預(yù)制成形肋多室箱組合截面將底板和箱壁預(yù)制成U形拱肋（形拱肋（內(nèi)有橫隔板），縱向分段吊裝合龍后安裝預(yù)制蓋板，再現(xiàn)澆內(nèi)有橫隔板），縱向分段吊裝合龍后安裝預(yù)制蓋板，再現(xiàn)澆

33、頂板及填縫混凝土，組成多室箱截面。頂板及填縫混凝土，組成多室箱截面。 n（2）工字形肋多室箱組合截面）工字形肋多室箱組合截面 這種截面是在工字形預(yù)制拱肋段（沿拱軸方向一定間距設(shè)置橫這種截面是在工字形預(yù)制拱肋段（沿拱軸方向一定間距設(shè)置橫隔板）吊裝合攏后，相鄰工字形肋翼緣板直接對接，并對連接隔板）吊裝合攏后，相鄰工字形肋翼緣板直接對接，并對連接鋼板施焊后即形成拱圈截面。鋼板施焊后即形成拱圈截面。 （3）單箱多室截面）單箱多室截面這種截面外形為一箱，箱內(nèi)具有多這種截面外形為一箱，箱內(nèi)具有多個(gè)室，單箱多室截面主要用于不能個(gè)室，單箱多室截面主要用于不能采用預(yù)制吊裝的特大型拱橋。采用預(yù)制吊裝的特大型拱橋。

34、n2、箱形拱的橫向連接、箱形拱的橫向連接n為了加強(qiáng)箱壁的局部穩(wěn)定性，提高拱箱抗扭能力，拱箱內(nèi)每為了加強(qiáng)箱壁的局部穩(wěn)定性，提高拱箱抗扭能力，拱箱內(nèi)每隔一定距離設(shè)置一道橫隔板。除在箱肋接頭處、吊裝扣點(diǎn)以隔一定距離設(shè)置一道橫隔板。除在箱肋接頭處、吊裝扣點(diǎn)以及拱上腹孔墩（或立柱）處必須設(shè)置外，其余部分每隔及拱上腹孔墩（或立柱）處必須設(shè)置外，其余部分每隔35m設(shè)置一道，其厚度為設(shè)置一道，其厚度為6080mm。為減小重量，并便于。為減小重量，并便于施工人員通行，通常將橫隔板中間挖空。對于多室箱組合截施工人員通行，通常將橫隔板中間挖空。對于多室箱組合截面，為了加強(qiáng)拱箱的整體性，箱與箱之間要做橫向連接。橫面，

35、為了加強(qiáng)拱箱的整體性，箱與箱之間要做橫向連接。橫向連接的做法一般有以下幾種：向連接的做法一般有以下幾種：n（1）對于開口箱肋，在橫隔板兩側(cè)的箱壁上、下預(yù)留孔洞）對于開口箱肋，在橫隔板兩側(cè)的箱壁上、下預(yù)留孔洞，用短鋼筋穿過，與橫隔板上的預(yù)埋鋼板焊接，將拱箱之間，用短鋼筋穿過，與橫隔板上的預(yù)埋鋼板焊接，將拱箱之間的混凝土與頂板現(xiàn)澆混凝土一起澆筑，拱箱上的豎向筋外伸的混凝土與頂板現(xiàn)澆混凝土一起澆筑，拱箱上的豎向筋外伸，埋入頂板的現(xiàn)澆混凝土中，并在全拱寬設(shè)置通長鋼筋網(wǎng)，埋入頂板的現(xiàn)澆混凝土中，并在全拱寬設(shè)置通長鋼筋網(wǎng)，澆筑在頂板上的現(xiàn)澆混凝土中澆筑在頂板上的現(xiàn)澆混凝土中n（2）對于閉口箱肋，在橫隔板位

36、置的頂板上預(yù)埋鋼板，用）對于閉口箱肋，在橫隔板位置的頂板上預(yù)埋鋼板，用短鋼筋搭焊連接，并在底板上預(yù)留橫向分布鋼筋，待拱箱合短鋼筋搭焊連接，并在底板上預(yù)留橫向分布鋼筋，待拱箱合龍后，將分布鋼筋彎起交叉勾住，再現(xiàn)澆混凝土。龍后，將分布鋼筋彎起交叉勾住，再現(xiàn)澆混凝土。n3、箱肋的分段及接頭形式、箱肋的分段及接頭形式n無支架吊裝箱肋，其縱向分段視跨徑大小及吊裝能力來確定無支架吊裝箱肋，其縱向分段視跨徑大小及吊裝能力來確定。在吊裝能力許可時(shí)，分段宜少，但接頭必須可靠并滿足以。在吊裝能力許可時(shí)，分段宜少，但接頭必須可靠并滿足以下要求：下要求：n(1)易于操作，便于就位；易于操作，便于就位；n(2)有足夠的

37、剛度，保證接頭點(diǎn)的固結(jié)；有足夠的剛度，保證接頭點(diǎn)的固結(jié)；n(3)受力均勻，避免局部受壓或偏心。受力均勻，避免局部受壓或偏心。n接頭形式有下列幾種：接頭形式有下列幾種：n1)中間接頭中間接頭n接頭處的箱壁、頂板、底板同樣局部加厚并預(yù)埋接頭角鋼，接頭處的箱壁、頂板、底板同樣局部加厚并預(yù)埋接頭角鋼，通過定位角鋼臨時(shí)連接和定位，待全拱合龍后，再在接頭角通過定位角鋼臨時(shí)連接和定位，待全拱合龍后，再在接頭角鋼上加蓋鋼板焊接，最后用混凝土填封接頭。鋼上加蓋鋼板焊接，最后用混凝土填封接頭。n2)拱座接頭拱座接頭一般在墩臺帽上預(yù)留凹槽，槽深一般在墩臺帽上預(yù)留凹槽，槽深300400mm，并將拱箱端，并將拱箱端部接

38、頭處的箱壁、頂板及底板局部加厚至部接頭處的箱壁、頂板及底板局部加厚至200300mm，以，以適應(yīng)局部應(yīng)力的需要。凹槽內(nèi)預(yù)埋鋼板，待拱箱定位合龍后適應(yīng)局部應(yīng)力的需要。凹槽內(nèi)預(yù)埋鋼板，待拱箱定位合龍后與拱箱壁、頂板、底板內(nèi)的預(yù)埋鋼板焊接，然后用混凝土封與拱箱壁、頂板、底板內(nèi)的預(yù)埋鋼板焊接，然后用混凝土封填凹槽，其強(qiáng)度等級不得低于拱座混凝土的強(qiáng)度等級。填凹槽，其強(qiáng)度等級不得低于拱座混凝土的強(qiáng)度等級。 n4鋼筋的布置n大跨徑箱形拱橋的主拱圈設(shè)計(jì)，在運(yùn)營階段一般為壓應(yīng)力控制，混凝土的拉應(yīng)力較小或無拉應(yīng)力。對閉口箱肋，這部分受力筋對稱通長布置在頂、底板上；對于開口箱，則布置在箱壁上緣和底板上。n鋼筋數(shù)量主

39、要由箱肋段在吊運(yùn)和懸掛過程中的受力情況計(jì)算確定。n12.2.2 拱上建筑的構(gòu)造 n拱上建筑分為實(shí)腹式和空腹式兩大類。n 1、實(shí)腹式拱上建筑n實(shí)腹式拱上建筑由拱腹填料、側(cè)墻、護(hù)拱、變形縫、防水層、泄水管以及橋面系組成。 實(shí)腹式拱上建筑一般適用于小跨徑的板拱橋。拱腹填料分為填充式和砌筑式兩種。填充式拱腹填料通常采用透水性好、土側(cè)壓力小的礫石、碎石、粗砂或卵石類粘土等材料分層夯實(shí)。n砌筑式拱腹就是在散粒料不易取得時(shí)，采用干砌圬工或澆筑貧混凝土。n側(cè)墻設(shè)置在拱圈兩側(cè)，作用是圍護(hù)拱腹填料，通常采用漿砌塊石或片石，若有特殊的美觀要求時(shí)，可用料石鑲面。n護(hù)拱設(shè)于拱腳處，一般用現(xiàn)澆混凝土或砌筑塊、片石修筑，以

40、便加強(qiáng)拱腳段的拱圈。n2、空腹式拱上建筑n1）拱式拱上建筑n拱式拱上建筑構(gòu)造簡單，外形美觀，但重量較大，一般多用于圬工拱橋，腹孔對稱布置，每半跨的腹孔總長不宜超過主拱跨徑的1/41/3。腹孔墩由底梁、墩身和墩帽組成。腹孔墩可采用橫墻式或排架式兩種。 n2）梁式拱上建筑n采用梁式腹孔拱上建筑，可使橋梁造型輕巧美觀，減小拱上重量和地基承壓力，以便獲得更好的經(jīng)濟(jì)效果。大跨徑混凝土拱橋一般都采用梁式腹孔拱上建筑。梁式腹孔結(jié)構(gòu)又分為簡支、連續(xù)或框架式三種，如圖所示。（1）簡支腹孔（縱鋪橋道板梁）是大跨徑拱橋拱上建筑主要采用的形式。（2）連續(xù)腹孔（橫鋪橋道板梁）主要用于肋拱橋，適合于建筑高度受限制的拱橋。

41、（3）框架腹孔框架腹孔在橫橋向根據(jù)需要設(shè)置多片，每片之間通過系梁形成整體。n12.2.3 拱橋的其他細(xì)部構(gòu)造 1、拱上填料、橋面及人行道拱上填料作用：一方面能起到擴(kuò)大車輛荷載分布面積的作用，另一方面還能夠減小車輛荷載對拱圈的沖擊作用，但同時(shí)也增加了拱橋的恒載重量。拱橋行車道部分其構(gòu)造與梁橋相似。2、伸縮縫與變形縫作用：為使結(jié)構(gòu)的受力與設(shè)計(jì)相符，避免拱上建筑不規(guī)則開裂。位置：實(shí)腹拱伸縮縫多做成直線形。拱式空腹拱橋在緊靠墩臺的腹拱鉸上方設(shè)置伸縮縫，且貫通全橋?qū)挘溆鄡晒般q上方設(shè)置變形縫。n3、排水及防水n作用：將雨水及時(shí)排出，保證結(jié)構(gòu)耐久性n1）橋面排水，為便于橋面排水，行車道應(yīng)根據(jù)不同的路面材

42、料設(shè)置1.5%3.0%的橫坡（單幅橋?yàn)殡p向坡，雙幅橋?yàn)閱蜗蚱拢诵械绖t設(shè)置與行車道反向的1%橫坡。 n2）防水設(shè)施n實(shí)腹式拱橋防水層應(yīng)沿拱背護(hù)拱、側(cè)墻鋪設(shè)。單孔橋，不設(shè)泄水管，積水沿防水層流至兩個(gè)橋臺后面的盲溝排出路堤，多孔拱橋，在1/4跨徑處設(shè)泄水管。n空腹式拱橋中帶實(shí)腹段的拱式腹拱橋，防水層沿腹拱上方和主拱圈實(shí)腹段的拱背鋪設(shè)，泄水管宜布置在1/4跨徑附近。n防水層在全橋范圍內(nèi)不宜斷開，當(dāng)通過伸縮縫或變形縫處應(yīng)妥善處理，使其既能防水又可以適應(yīng)變形，其構(gòu)造可見圖。n4、拱鉸n拱鉸的形式按照鉸所處的位置、作用、受力大小、使用材料等條件綜合考慮。n目前常用的有以下幾種形式：n1）弧形鉸n弧形鉸一

43、般用鋼筋混凝土、混凝土、石料等做成。它由兩個(gè)具有不同半徑弧形表面的塊件組成，一個(gè)為凹面（半徑為R2），一個(gè)為凸面（半徑為R1）R2與R1的比值常在1.21.5范圍內(nèi)取用。鉸的寬度應(yīng)等于構(gòu)件的全寬，沿拱軸線的長度取為拱厚的1.151.20倍。主要用于主拱圈的拱鉸。n2）鉛墊鉸n中小跨徑的板拱或肋拱，可以采用鉛墊鉸。鉛墊鉸用厚度1520mm的鉛墊板外部包以鋅、銅（1020mm）薄片做成。墊板寬度為拱圈厚度的n1/41/3，在主拱圈的全部n寬度上分段設(shè)置。鉛墊鉸也n可用作臨時(shí)鉸。n 3）平鉸 n對空腹式的腹拱圈，由于跨徑較小，可以采用構(gòu)造簡單的平鉸。 n4）不完全鉸 n對于小跨徑或輕型的拱圈以及空腹

44、式拱橋的腹孔墩（柱）鉸，目前常用不完全鉸。 5）鋼鉸鋼鉸通常做成理想鉸。鋼鉸除用于少數(shù)有鉸鋼拱橋的永久性鉸結(jié)構(gòu)外，更多的是用于施工需要的臨時(shí)鉸。如鋼管混凝土拱拱桁架架設(shè)或勁性骨架混凝土拱橋勁性骨架安裝時(shí)，多采用這種鉸n5：預(yù)應(yīng)力桁式組合拱橋體系細(xì)部構(gòu)造n桁式組合拱橋桿件之間的內(nèi)力傳遞是通過節(jié)點(diǎn)(桿件的交n匯處）來完成的。n一般采用空心節(jié)點(diǎn)，即：各桿件邊線交匯處一律以圓弧過n渡，桿件截面重疊部分不是全部填實(shí)，而是根據(jù)受力和設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋的需要，將腹桿的上下板、側(cè)板分別或部分伸入上、下弦，并對節(jié)點(diǎn)部分適當(dāng)加強(qiáng)，相互交叉重疊的大部分截面仍然挖空。腹桿伸入上、下弦的原則：斜桿中布置預(yù)應(yīng)力索的兩壁，伸至

45、上弦頂面和下弦底面，以便張拉錨固；不布置預(yù)應(yīng)力索的兩壁，伸入上、下弦截面中部。豎桿的四壁伸入上、下弦中分別與斜桿伸入部分相交，這樣既保證了受力需要，又減少了工程數(shù)量和結(jié)構(gòu)自重。節(jié)點(diǎn)處上、下弦一律設(shè)置箱隔板，以加強(qiáng)橫向剛度。n桁式組合拱橋桁片預(yù)制構(gòu)件之間的接頭，除拱頂采用濕接n頭外，其余均采用半干性接頭。上、下弦及斜桿構(gòu)件之間采用搭接，豎桿構(gòu)件之間采用對接。無論搭接或是對接，接頭處的受力鋼筋一律用電焊連通，產(chǎn)生的縫隙用鋼板填塞后灌環(huán)氧樹脂砂漿，接頭處缺口用同標(biāo)號混凝土封閉?？鐝讲淮蟮蔫焓浇M合拱橋，上弦預(yù)制構(gòu)件接頭處均采用在截面上、下緣受力鋼筋伸出為準(zhǔn)，一般與邊箱頂、底板的厚度相同。下弦截面也采用

46、上、下開口。斜桿構(gòu)件接頭處，視預(yù)應(yīng)力鋼筋在截面上布置情況而定，當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置在截面上、下緣時(shí)，采用上、下開口；當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置在截面左、右兩側(cè)時(shí)，采用四周開口。豎桿接頭處均采用四周開口。采用四周開口的接頭，截面上、下緣和腹板上的鋼筋全部伸出焊接，確保構(gòu)件之間的連接強(qiáng)度和整體性。n桁式組合拱橋的預(yù)應(yīng)力一般采用粗鋼筋軋絲錨體系，粗n鋼筋只能布置成直索，不能設(shè)彎索n上弦受力與連續(xù)梁相似，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上弦支點(diǎn)受負(fù)彎矩控制，跨中受正彎矩控制，因此，預(yù)應(yīng)力鋼筋布置在截面的上、下緣。由于負(fù)彎矩較大，故上緣預(yù)應(yīng)力鋼筋布置較多，下緣較少，大致比例為1.4：1 16：1。斷縫至拱頂區(qū)段的上弦部分，施工階段受拉，體系

47、轉(zhuǎn)換后受壓，如果節(jié)點(diǎn)彎矩較大，也可以保留一部分永存預(yù)應(yīng)力筋，以克服節(jié)點(diǎn)應(yīng)力。除了上弦布置通長預(yù)應(yīng)力鋼筋外，在一些受力較復(fù)雜的部位還可布置短預(yù)應(yīng)力鋼筋，以克服應(yīng)力，如：拱頂區(qū)段的下緣，設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋以克服正彎矩；斷縫處的斜桿和豎桿節(jié)點(diǎn)附近，設(shè)置短預(yù)應(yīng)力鋼筋以克服較大節(jié)點(diǎn)彎矩引起的拉應(yīng)力；空、實(shí)腹相交處設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，以加強(qiáng)空、實(shí)腹段連接的整體性。上弦預(yù)應(yīng)力鋼筋在橋臺尾張拉錨固，斜桿預(yù)應(yīng)力鋼筋除斷縫處斜桿在下端張拉錨固外，其余均在上端張拉錨固。桁式組合拱橋在主孔兩個(gè)斷縫處必須設(shè)置伸縮縫，在這個(gè)位置，上弦桁片、底板、橋面鋪裝、人行道板、欄桿等都必須斷開，以形成一道隨溫度變化能自由伸縮的縫。在橋臺

48、尾與兩岸引道相連處也必須斷開，以便伸縮。第三節(jié) 預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋計(jì)算拱軸線的選擇拱軸線型拱軸線型 選擇原則選擇原則：盡可能降低由于荷載產(chǎn)生的彎矩值。：盡可能降低由于荷載產(chǎn)生的彎矩值。 合理拱軸線合理拱軸線： 拱軸線與各種荷載的壓力線相吻合；拱圈截面拱軸線與各種荷載的壓力線相吻合；拱圈截面上只有軸向力，無彎矩及剪力作用，應(yīng)力均勻，上只有軸向力，無彎矩及剪力作用，應(yīng)力均勻，能充分利用材料強(qiáng)度和圬工材料的良好抗壓性能，能充分利用材料強(qiáng)度和圬工材料的良好抗壓性能，這樣的拱軸線稱為合理拱軸線這樣的拱軸線稱為合理拱軸線 。 拱軸線選擇應(yīng)滿足：拱軸線選擇應(yīng)滿足： 1、盡量減小拱圈截面彎矩，使截面在附加內(nèi)、盡

49、量減小拱圈截面彎矩，使截面在附加內(nèi) 力影響下各主要截面的應(yīng)力相差不大，并不出力影響下各主要截面的應(yīng)力相差不大，并不出現(xiàn)拉應(yīng)力；現(xiàn)拉應(yīng)力； 2、對于無支架施工，不用臨時(shí)性施工措施，、對于無支架施工，不用臨時(shí)性施工措施， 能滿足各施工階段的要求；能滿足各施工階段的要求； 3、計(jì)算方法簡便；、計(jì)算方法簡便； 4、線型美觀，便于施工；、線型美觀，便于施工；壓力線作為拱軸線壓力線作為拱軸線 公路拱橋恒載所占比重大，一般采用恒載公路拱橋恒載所占比重大，一般采用恒載壓力線作為拱軸線；壓力線作為拱軸線； 特殊情況，活載較大時(shí)，如鐵路拱橋，可特殊情況，活載較大時(shí)，如鐵路拱橋，可用恒載加一半活載的壓力線作為拱軸線

50、。用恒載加一半活載的壓力線作為拱軸線。 )/41(21)cos1(sin0211212lflfRRyRxRyyx2214xlfy 2、拋物線 在豎向均布荷載作用下，拱的合理拱軸線是二次拋物線。對于結(jié)構(gòu)重力集度比較接近均布的拱橋（如矢跨比較小的空腹式鋼筋混凝土拱橋，或鋼筋混凝土桁架拱和剛架拱等輕型拱橋），往往可以采用拋物線拱。其拱軸線方程為：3、懸鏈線 實(shí)腹式拱橋的結(jié)構(gòu)重力集度從拱頂?shù)焦澳_均勻增加，其實(shí)腹式拱橋的結(jié)構(gòu)重力集度從拱頂?shù)焦澳_均勻增加，其壓力線是一條懸鏈線（如下圖）。一般采用結(jié)構(gòu)重力壓力壓力線是一條懸鏈線（如下圖）。一般采用結(jié)構(gòu)重力壓力線作為實(shí)腹式拱橋的拱軸線線作為實(shí)腹式拱橋的拱軸線

51、空空腹式拱橋的結(jié)構(gòu)重力從拱頂?shù)焦澳_不再是連續(xù)分布腹式拱橋的結(jié)構(gòu)重力從拱頂?shù)焦澳_不再是連續(xù)分布的（如下圖），其的（如下圖），其 結(jié)構(gòu)重力壓力線是一條不光滑的曲線，結(jié)構(gòu)重力壓力線是一條不光滑的曲線，難于用連續(xù)函數(shù)來表達(dá)。目前最普遍的還是采用懸鏈線難于用連續(xù)函數(shù)來表達(dá)。目前最普遍的還是采用懸鏈線作為空腹拱的拱軸線，僅需拱軸線在拱頂、作為空腹拱的拱軸線，僅需拱軸線在拱頂、 跨徑的四分跨徑的四分之一截面和拱腳五個(gè)截面與壓力線重合。同時(shí)，理論分之一截面和拱腳五個(gè)截面與壓力線重合。同時(shí)，理論分析證明，拱軸線與恒載壓力線的偏離對空腹式主拱的受析證明，拱軸線與恒載壓力線的偏離對空腹式主拱的受力是有利的。力是有利

52、的。懸鏈線拱軸方程的建立（實(shí)腹拱壓力線）彎矩 Md=0剪力Qd=0結(jié)構(gòu)重力推力為Hg 如下圖所示，設(shè)拱軸線為結(jié)構(gòu)重力壓力線，則拱頂截面的內(nèi)力為：對拱腳截面取矩，有:fMHgMgxHMy1 半拱結(jié)構(gòu)重力對拱腳的彎矩。對任意截面取矩，有：y1以拱頂為原點(diǎn)，拱軸線上任意點(diǎn)的坐標(biāo)；Mx 任意截面以右的全部結(jié)構(gòu)重力對該截面的彎矩值。上式兩邊對x取兩次導(dǎo)數(shù)，可得：gxxgHgdxMdHdxyd222121（1） 由上式可知，為了計(jì)算拱軸線（壓力線）的一般方程，需首先知道恒載的分布規(guī)律，對于實(shí)腹式拱，其任意截面的恒載集度可以用下式表示：1yggdxdgddjmgfgg拱頂處恒載集度； 拱上材料的容重。由上式

53、，取y1=f，可得拱腳處恒載集度 g j 為djggm 其中：稱為拱軸系數(shù)。這樣gx可變換為：fgmd/) 1(fymgyggddx11) 1(1拱上材料的容重可化為：將上式代入式（1），并引參數(shù): 1lx dldx1 fymgHldyddg12121211)( )(1212 mfHglkgd1221212ykHgldydgd)(111 chkmfy則：可得：令則上式為二階非齊次微分方程。解此方程，得到的拱軸線（壓力線）方程為：該式為懸鏈線方程。對于拱腳截面有：=1，y1=f，代入上式可得：mchk )1ln(21mmmchk21fy 通常m為已知，則可以用下式計(jì)算k值：當(dāng)m=1時(shí) gx=gj

54、，可以證明，在均布荷載作用下的壓力線為二次拋物線，其方程變?yōu)椋河蓱益溇€方程可以看出，當(dāng)拱的跨度和矢高確定后，拱軸線各點(diǎn)的坐標(biāo)取 決于拱軸系數(shù)m。其線形可用l/4點(diǎn)縱坐標(biāo)y1/4的大小表示：214/11yy 21到懸鏈線方程得當(dāng)時(shí)，代2) 1(21112121212) 12(114/14/1mmmfymchkkchkchmfy4/1y隨m的增大而減小，隨m減小而增大。M增大時(shí)，拱軸線抬高；反之m減小時(shí)，拱軸線降低。拱軸系數(shù)m值的確定（1）實(shí)腹式拱m值的確定djggmdhgdd21hdhgjdj321cos拱頂結(jié)構(gòu)重力分布集度 gd拱腳結(jié)構(gòu)重力分布集度 gj拱頂填料、拱圈及拱腹填料的容重拱頂填料厚

55、度拱圈厚度拱腳處拱軸線的水平傾角321,dhdjjddfhcos22jj由上計(jì)算m值的公式可以看出，除 為未知數(shù)外，其余均為已知；求m時(shí)必須事先假設(shè)一個(gè)m值，然后計(jì)算拱腳處水平傾角 值，將 代入上式計(jì)算m值。若計(jì)算m值與假定m值不符，則以計(jì)算的m為新的假設(shè)值，重新進(jìn)行計(jì)算，直到兩者接近為止。j 空腹式拱橋中，橋跨結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)重力由兩部分組成，即主拱圈承受由實(shí)腹段自重的分布力和空腹部分通過腹孔墩傳下的集中力。由于集中力的存在，拱的壓力線為在集中力作用點(diǎn)處有轉(zhuǎn)折的曲線。但實(shí)際設(shè)計(jì)拱橋時(shí)，由于懸鏈線的受力情況較好，故多用懸鏈線作為拱軸線。（2）空腹式拱拱軸系數(shù)的確定）空腹式拱拱軸系數(shù)的確定五點(diǎn)重合法：

56、五點(diǎn)重合法：使懸鏈線拱軸線接近其恒載壓力線，即要求使懸鏈線拱軸線接近其恒載壓力線，即要求拱軸線在全拱有拱軸線在全拱有5點(diǎn)（拱頂、拱腳和點(diǎn)（拱頂、拱腳和1/4點(diǎn)）與其三鉸拱點(diǎn)）與其三鉸拱恒載壓力線重合。根據(jù)上述五點(diǎn)彎矩為零的條件確定恒載壓力線重合。根據(jù)上述五點(diǎn)彎矩為零的條件確定m.0, 0ddQM五點(diǎn)彎矩為零的條件：五點(diǎn)彎矩為零的條件： 拱頂彎矩為零條件拱頂彎矩為零條件：，只有軸力gH拱腳彎矩為零拱腳彎矩為零：fMHjg1/4點(diǎn)彎矩為零點(diǎn)彎矩為零4/ 14/ 1yMHg假定拱軸系數(shù)假定拱軸系數(shù)m，布置拱上建筑，求出布置拱上建筑，求出 jMM,/411) 2(2124/ 1yfm計(jì)算計(jì)算m,若計(jì)算

57、若計(jì)算m與假定與假定m不符，則以計(jì)算不符，則以計(jì)算m作為假定作為假定值值m重新計(jì)算，直到兩者接近為止。重新計(jì)算，直到兩者接近為止。利用利用懸鏈線無鉸拱的彈性中心sssEIdsEIdsyy1 在計(jì)算無鉸拱的內(nèi)力（恒載、活載、溫度變化、混凝土收縮徐變和拱腳變位等）時(shí)，為簡化計(jì)算工作，常利用拱的彈性中心。當(dāng)拱左右對稱時(shí)，彈性中心在對稱軸上，其基本結(jié)構(gòu)的取法有兩種：下圖中a)圖以懸臂曲梁為基本結(jié)構(gòu)，用于恒載、溫度變化、混凝土收縮徐變和拱腳變位的計(jì)算，b)圖為簡支曲梁為基本結(jié)構(gòu)，在計(jì)算無鉸拱的內(nèi)力影響線時(shí)，為使積分連續(xù)，便于制表，采用簡支曲梁為基本結(jié)構(gòu)。由結(jié)構(gòu)力學(xué)可知，彈性中心距拱頂之距離為：對于懸鏈線

58、無鉸拱有：) 1(11chkmfydldxdscos12cos kshtg2221111 coskshlds2212其中：fdkshdkshchkmfdsdsyysss11022102211111 )(則：等截面拱，為常數(shù)，則拱的彈性中心位置為：）（12 mlfk 系數(shù)1可查表得拱橋內(nèi)力計(jì)算恒載內(nèi)力計(jì)算計(jì)算內(nèi)容：不考慮彈性壓縮影響的內(nèi)力+僅因彈性壓縮引起的內(nèi)力=恒載作用下的總內(nèi)力。flgkflgkmHdgdg22241241kmkglgklgmmmVdgdg22)1ln(21（一）、不考慮彈性壓縮的恒載內(nèi)力（一）、不考慮彈性壓縮的恒載內(nèi)力1實(shí)腹拱恒載內(nèi)力實(shí)腹拱恒載內(nèi)力實(shí)腹式懸鏈線拱的拱軸線與恒

59、載壓力線完全吻合，可按純壓拱的公式計(jì)算。 永久荷載作用水平推力Hg為： 式中 拱腳的豎向反力為半拱永久作用重力，即拱腳的豎向反力為半拱永久作用重力，即式中 gk)1ln(2122mmmkggkgkgk系數(shù)和垂直反力系數(shù) m1.3471.5431.7561.9882.2402.5142.8143.142 3.5000.132000.135770.139740.143920.148340.153000.157930.163150.168690.556630.587620.620600.655740.693230.733270.776110.822010.87126可按下表查得gk結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的水平

60、推力系數(shù) gkcosgHN 因?yàn)楹爿d彎矩和剪力均為零，拱圈各截面的軸向力N按下式計(jì)算： 2空腹拱恒載內(nèi)力空腹拱恒載內(nèi)力 空腹式懸鏈線無鉸拱空腹式懸鏈線無鉸拱，由于拱軸線與永久荷載作用由于拱軸線與永久荷載作用壓力線有偏離，拱頂、拱腳和壓力線有偏離，拱頂、拱腳和l/4點(diǎn)都有永久荷載作用彎點(diǎn)都有永久荷載作用彎矩。在設(shè)計(jì)中，為了計(jì)算方便，空腹式無鉸拱橋的永久矩。在設(shè)計(jì)中，為了計(jì)算方便，空腹式無鉸拱橋的永久荷載作用內(nèi)力又可分成兩部分，即先不考慮偏離的影響，荷載作用內(nèi)力又可分成兩部分，即先不考慮偏離的影響，將拱軸線視為與永久荷載作用壓力線完全吻合，然后再將拱軸線視為與永久荷載作用壓力線完全吻合，然后再考慮