拱橋的分類與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)PPT課件

1、石 拱木 拱鑄鐵拱鋼拱鋼砼拱第1頁/共115頁第2頁/共115頁（跨徑420m）（跨徑360m）（跨徑 550m ）第3頁/共115頁第4頁/共115頁第5頁/共115頁第6頁/共115頁（主要承重結(jié)構(gòu)）（橋面系與拱上填充物）第7頁/共115頁第8頁/共115頁（即拱軸線兩端點(diǎn)之間的平距即拱軸線兩端點(diǎn)之間的平距）0徑之徑之比比（D=f/l）或凈矢高與凈跨或凈矢高與凈跨徑之比徑之比（D0=f0 / l0）第9頁/共115頁(小跨徑) (廣泛采用) (大跨徑) (新形式)第10頁/共115頁中中、小跨徑小跨徑大、中跨徑第11頁/共115頁中中、小跨徑小跨徑大跨徑第12頁/共115頁第13頁/共11

2、5頁第14頁/共115頁第15頁/共115頁第16頁/共115頁第17頁/共115頁第18頁/共115頁（構(gòu)造復(fù)雜，剛度小，較少采用）（剛度較大，用于地基較差時(shí)）（整體剛度大，對(duì)地基要求高）（極少采用）（剛梁柔拱）（剛梁剛拱）（柔桿剛拱）（剛桿柔拱）（剛桿剛拱）尼爾森拱（采用斜吊桿時(shí)）（上緣與橋面縱向平行，下緣為拱形的結(jié)構(gòu)）第19頁/共115頁第20頁/共115頁等第21頁/共115頁（聯(lián)梁式）第22頁/共115頁第23頁/共115頁（根據(jù)泄洪總跨徑）（根據(jù)通航、地形、地質(zhì)等） 橋面高程拱頂填料厚度主拱圈厚度 由沖刷深度、地基承載力等因素確定由矢跨比要求確定由兩岸線路縱斷面控制、第24頁/共1

3、15頁第25頁/共115頁第26頁/共115頁第27頁/共115頁直接影響著拱圈的承載能力；影響結(jié)構(gòu)耐久性、經(jīng)濟(jì)合理性和施工安全性等。與拱上各種荷載作用下的壓力線相吻合；拱圈截面只受軸向壓力，而無彎矩作用，充分利 用圬工材料的抗壓性能。第28頁/共115頁不出現(xiàn)拉應(yīng)力計(jì)算方法簡(jiǎn)便便于施工第29頁/共115頁小跨徑拱橋大、中跨徑拱橋輕型拱橋矢跨比較小的大跨徑鋼筋混凝土拱橋拋物線拱拋物線拱。第30頁/共115頁第31頁/共115頁cos11dnII I 拱圈任意截面慣性矩； Id 拱頂截面慣性矩； n 拱厚變換系數(shù)：空腹式拱 n=0.30.5， 實(shí)腹式拱 n=0.40.6，鋼砼拱n=0.50.8；

4、矢跨比D較小時(shí)， n 取較小值，反之取較大值； 橫坐標(biāo)參數(shù)， = 2x / l； 任意截面處拱軸線的水平傾角。第32頁/共115頁30lkd d 主拱圈厚度（cm）； l0 主拱圈凈跨徑（cm）； 系數(shù)，一般取4.56.0； k 荷載系數(shù)，一般取1.01.2。第33頁/共115頁2001lkd1 系數(shù)，一般取0.0160.02。主拱圈厚度kblad0 d 主拱圈（肋）厚度 （cm）；a、b 系數(shù)， a、b、k 的 關(guān)系見下表。第34頁/共115頁第35頁/共115頁成橋狀態(tài)受力分析強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定驗(yàn)算施工階段結(jié)構(gòu)受力分析驗(yàn)算第36頁/共115頁雙肋拱橋雙肋拱橋，一般用一般用杠桿原理法計(jì)算計(jì)算；

5、拱上建筑為立柱排架式的拱橋拱上建筑為立柱排架式的拱橋，可按可按彈性支承連續(xù)梁（橫梁）計(jì)算活載的橫向分布系數(shù)。（橫梁）計(jì)算活載的橫向分布系數(shù)。第37頁/共115頁第38頁/共115頁lflflRRyyx/412021212cos1sin1RyRx2214xlfy 第39頁/共115頁（不計(jì)彈性壓縮）第40頁/共115頁Mj 半拱結(jié)構(gòu)自重對(duì)拱腳截面的彎矩； Hg拱的結(jié)構(gòu)自重水平推力（不考慮彈性壓縮）； f 拱的計(jì)算矢高。fMHjg自重壓力線的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)對(duì)稱性第41頁/共115頁gx1HMy Mx 任意截面以右的恒載對(duì)該截面的彎矩；gx2x2g212dd1ddHgxMHxy第42頁/共115頁 gd

6、拱頂處結(jié)構(gòu)自重集度；0 拱上材料的平均重度。djggm gj 拱腳處結(jié)構(gòu)自重集度。10dxyggd0djmgfgg第43頁/共115頁fgmd01fymgg1dx11第44頁/共115頁fymHgly1gd2121211dd1gd212mfHglk12gd21212ddykHgly第45頁/共115頁1ch11kmfy1lnch21mmmk-（可查表確定）。第46頁/共115頁gd21212ddHgly212gd21121CCHgly第47頁/共115頁g221d2gd2112121HlgHgly22gj1fHMy2214xlfy 第48頁/共115頁dhgd1dj2d1jcosdhhgj2c

7、os2ddfh第49頁/共115頁 hd 拱頂填料厚度，一般為3050cm； d 拱圈厚度； 拱圈重度； 1拱頂填料及路面的平均重度； 2拱腹填料的平均重度； j 拱腳處拱軸線的水平傾角。第50頁/共115頁（教材P300）kmfkysh1dd1kkmlfklylyxyshsh) 1(2dd2ddddtan1111第51頁/共115頁) 1(2mlfkkshtanj第52頁/共115頁12ch114/kmfyl2121ch2chmkk第53頁/共115頁212111214/mmmfyl第54頁/共115頁m1.0001.1671.3471.5431.7561.988yl/4 /f0.2500.

8、2450.2400.2350.2300.225m2.2402.5142.8143.1423.5003.893yl/4 /f0.2200.2150.2100.2050.2000.195第55頁/共115頁其自重壓力線并非懸鏈線第56頁/共115頁使拱軸線在全拱有五點(diǎn)（拱頂、兩l/4點(diǎn)和兩拱腳）與相應(yīng)三鉸拱自重壓力線重合（如圖a、b）。fMHjg第57頁/共115頁4/4/g4/4/g0llllyMHMyH Mj 半拱結(jié)構(gòu)自重對(duì)拱腳截面的彎矩；Ml/4 拱頂至拱跨l/4點(diǎn)區(qū)域的自重對(duì)l/4點(diǎn)截面 的彎矩（Mj 、Ml/4可查表）。j4/4/MMfyll第58頁/共115頁fyl/4122124l/

9、yfm第59頁/共115頁力力X1（贅余彎矩贅余彎矩）、X2（贅余水平力贅余水平力）（如圖如圖c）可由力法計(jì)算：可由力法計(jì)算：第60頁/共115頁ssgssps21sp111p11ddddddIssIyHIssIMEIsMEIsMMXyHMMgp1100d1sXsIyy即即積分積分故沿全拱故沿全拱有正有負(fù)有正有負(fù)因因，第61頁/共115頁s2sgs22sp222p22ddddIsysIyyHEIsMEIsMMX恒為正恒為正由計(jì)算由計(jì)算2X，yHMyMgp2第62頁/共115頁P(yáng)21MyXXMy 以彈性中心為原點(diǎn)（向上為正）的縱坐標(biāo)。ys 彈性中心到拱頂?shù)木嚯x。 00312. 0202. 251

10、4. 2半級(jí)mm自重對(duì)各截面引起的總彎矩第75頁/共115頁mkN1047080.52354480250 . 5mkN252500.12625480250 . 522j224/，MMlmkN15970810470855000mkN3525025250100002j1jj24/14/4/，MMMMMMlll第76頁/共115頁202. 2123525015970821224212 1 1l/MjMm）（137. 0038. 0202. 2240. 2 半半級(jí)級(jí)mm半拱懸臂集中荷載kN2750250500210001j，P第77頁/共115頁kN4 .82684 .551827502j1jj，PP

11、P半拱懸臂自重kN4 .551855184. 080250 . 52j表值表值lAP，.6kN296114 .82688 .9981kN4 .82689981.8kN16159708222g2ggjgjgVHNPVfMH拱腳的最終自重總彎矩第78頁/共115頁第79頁/共115頁1gd212mfHglk222g1ln4141mmmkmkflgkflgkmH2dg2d2g41第80頁/共115頁101x0 xgdd1lgxgVllgklgmmmklgVdgd2210dg1ln21dch2第81頁/共115頁12ln122gmmmkcosgHN k22sh11cos為為常常數(shù)數(shù)沿沿全全拱拱2g2g

12、VHN第82頁/共115頁中小跨徑空腹式拱橋可不考慮偏離影響1 1- -3 3- -3 3見見例例題題）（）（）（任意截面軸力任意截面軸力半拱結(jié)構(gòu)自重半拱結(jié)構(gòu)自重自重水平推力自重水平推力cosgjgjgHNPVfMH第83頁/共115頁 cossin22gs121XNXQyHyyXXM第84頁/共115頁為基本結(jié)構(gòu)為基本結(jié)構(gòu)拱頂?shù)南鄬?duì)水平變位為零拱頂?shù)南鄬?duì)水平變位為零可得可得22220lSlS第85頁/共115頁ss0cosdcosddEAsNsxllsgsgcosdcosdEAxHEAxHl第86頁/共115頁（考慮軸向力影響）s2ss22ss222222d1dcosdddsEIysEAsE

13、IysEANsEIMs2s2ddcossEIysEA第87頁/共115頁1dcosd111gs20gHEIsyEAxHSls201dcosdEIsyEAxl第88頁/共115頁向左為正向下為正以使拱下緣受拉為正以繞隔離體逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)為正以壓力為正在左半拱取負(fù)，右半拱取正式式如下：如下：第89頁/共115頁左半拱取負(fù)左半拱取負(fù)右半拱取正右半拱取正sin11cos1cosg11sg1g1gHQyyHMHHN剪力剪力彎矩彎矩軸向力軸向力第90頁/共115頁左半拱取負(fù)左半拱取負(fù)，右半拱取正右半拱取正 替替“Hg”即可。即可。sinsin11cos1coscos22g11s2g12g12gXXHQMy

14、yXHMXHXHN剪剪力力彎彎矩矩軸軸向向力力第91頁/共115頁不計(jì)主拱圈彈性壓縮影響的內(nèi)力；計(jì)入彈性壓縮對(duì)活載內(nèi)力的影響。第92頁/共115頁石板拱混凝土箱板拱 c 車列數(shù)； B 主拱圈寬度； n 主拱圈的拱箱個(gè)數(shù)。Bcm 截截面面矩矩形形ncm 箱箱板板第93頁/共115頁排架式排架式贅余力影響線贅余力影響線主拱圈各截面內(nèi)力影響線主拱圈各截面內(nèi)力影響線編制出等代荷載編制出等代荷載（懸懸鏈線鏈線 無鉸拱影響線等代荷載可查相關(guān)資料無鉸拱影響線等代荷載可查相關(guān)資料）；然后按最不利情況布載然后按最不利情況布載，。第94頁/共115頁（可將拱圈沿跨徑分為若干等分，求出每個(gè)分點(diǎn)處的影響線豎標(biāo)）iii

15、piipiii321i0XX），（第95頁/共115頁第96頁/共115頁第97頁/共115頁iiipiipiii0XX第98頁/共115頁（簡(jiǎn)支曲梁）（以拱下部受拉為正）333p3X)22(3llM，第99頁/共115頁)2(221)2(221plxllxxlllxM，cosd 2d2/02s2333lEIsEIM第100頁/共115頁2/2/sp3p3cosd 221cosd 221dlxxlEIllxEIllxsEIMM第101頁/共115頁（由拱軸方程決定）（其中圖c也驗(yàn)證了上述結(jié)論）第102頁/共115頁M0 簡(jiǎn)支梁彎矩。1310XxXyHMM110dXyHMM第103頁/共115頁

16、第104頁/共115頁截面截面K的軸力的軸力NK及剪力及剪力QK響線在該截面處均響線在該截面處均有有突變突變（如圖如圖），左右截面的，左右截面的N及及Q均有較大差異，均有較大差異，因因此一般不利用此一般不利用N、Q的影響線計(jì)算內(nèi)力。的影響線計(jì)算內(nèi)力。第105頁/共115頁cos/sincos1jj11HNVHNHN：其其它它截截面面拱拱腳腳拱拱頂頂軸軸力力一一般般不不必必計(jì)計(jì)算算一一般般不不必必計(jì)計(jì)算算：其其它它截截面面拱拱腳腳拱拱頂頂jj1cossinVHQ剪剪力力第106頁/共115頁V0 相應(yīng)簡(jiǎn)支梁的支座反力。 30XVV第107頁/共115頁kkkPqmS 多車道橫向折減系數(shù)； m 相應(yīng)簡(jiǎn)支梁的支座反力； 荷載橫向分布系數(shù)；k 與相應(yīng)影響線的一個(gè)最大影響線峰值；qk、Pk分別為公路車道荷載均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集 中荷載標(biāo)準(zhǔn)值。入入汽汽車車沖沖擊擊作作用用應(yīng)應(yīng)計(jì)計(jì) ，若若拱拱頂頂填填料料厚厚度度500mm 第108頁/共115頁（略去剪力影響略去剪力影響）22s22cosdEAsNlHcoscossin11HQHN第109頁/共115頁lEAxHEAsNlcosdcosd1s1d1cosd11s2122HEIxyEAxHlHl第110頁/共115頁1111111HHHH