第八章其他橋型(拱橋)

第八章其他橋型預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋拱橋斜拉橋懸索橋背景圖片：巴黎阿列克山大III世橋2/6/20231李亞東：《橋梁工程概論》第八章一、概述

拱橋－以拱為承重結(jié)構(gòu)的橋梁反力－在豎向荷載作用下，拱的兩端支承處除有豎向反力外，還有水平推力受力性能－拱主要承受壓力，而彎矩、剪力較小圬工拱橋－可以利用抗拉性能較差而抗壓性能較好的圬工材料（石料、混凝土、磚等）來建造拱橋其他材料的拱橋－鋼筋混凝土拱橋，鋼管混凝土拱橋和鋼拱橋關(guān)鍵技術(shù)－施工－拱架施工法，纜索吊裝施工、無支架施工、轉(zhuǎn)體施工以及勁性骨架施工等技術(shù)2/6/20232李亞東：《橋梁工程概論》第八章二、拱橋的基本組成及分類拱橋－由橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)）和下部結(jié)構(gòu)組成拱橋分類：按拱上建筑形式－實(shí)腹拱和空腹拱實(shí)腹拱橋組成

2/6/20233李亞東：《橋梁工程概論》第八章拱橋的基本組成及分類空腹拱橋示意公路空腹拱橋鐵路空腹拱橋2/6/20234李亞東：《橋梁工程概論》第八章拱橋的基本組成及分類按拱圈材料分類－石，素混凝土，鋼筋混凝土，鋼拱橋按橋面相對于拱的高度－上承拱，中承拱和下承拱上承拱－構(gòu)造簡單，行車視野開闊，廣為采用下承拱－必須布置吊桿，形成懸吊結(jié)構(gòu)，車輛在拱肋之間行駛中承拱－需要布置吊桿和立柱，在橋梁建筑高度受到限制時(shí)采用，只能用拱肋2/6/20235李亞東：《橋梁工程概論》第八章鋼拱橋以結(jié)構(gòu)鋼制成的拱橋。在20世紀(jì)30年代，鉚接鋼桁架技術(shù)業(yè)已成熟，曾經(jīng)修建了跨度超500m的公路鋼拱橋兩座：美國貝永（Bayonne）橋和澳大利亞悉尼港橋，均為兩鉸桁架式拱。第二次世界大戰(zhàn)之后，焊接技術(shù)開始流行。建成若干打跨度鋼拱橋，如1961年建成的瑞典阿斯克勒海峽橋（被船撞毀），1967年捷克建成的兩鉸鋼箱形拱橋，跨度330m。1977年美國建成新河谷橋（桁架拱）等。正在設(shè)計(jì)的上海盧浦大橋，為鋼箱作為拱肋的提籃拱橋，跨度550m，建成后將為世界第一大拱橋2/6/20236李亞東：《橋梁工程概論》第八章拱橋的基本組成及分類按結(jié)構(gòu)體系－三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱；聯(lián)拱；組合體系屬外部靜定結(jié)構(gòu)。無附加內(nèi)力。適于地質(zhì)條件不良情況。鉸的構(gòu)造復(fù)雜，施工困難，維護(hù)費(fèi)用高；橋面不連續(xù)。歷史上多為三鉸鋼拱橋。屬外部一次超靜定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體剛度較三鉸拱大。在墩臺基礎(chǔ)可能發(fā)生位移的情況下或坦拱中采用。附加內(nèi)力較小。在鋼拱橋中的使用業(yè)已相當(dāng)普遍。也叫固端拱，屬外部三次超靜定結(jié)構(gòu)。材料用量省。由于不設(shè)鉸，結(jié)構(gòu)的整體剛度大，構(gòu)造簡單，施工方便，維護(hù)費(fèi)用少；且隨著跨度的增大，由穩(wěn)度、混凝土收縮和徐變產(chǎn)生的附加內(nèi)力的影響會相對地減小。廣泛用于石拱橋和鋼筋混凝土拱橋。2/6/20237李亞東：《橋梁工程概論》第八章拱橋的基本組成及分類組合體系－行車道梁與拱圈共同受力的拱橋無推力體系（系桿拱）－可在地質(zhì)條件不好的地區(qū)采用

有推力體系－此種組合體系拱沒有系桿，由單獨(dú)的梁和拱共同受力，拱的推力仍由墩臺承受。

剛性梁柔性拱

剛性梁剛性拱

柔性系桿剛性拱

剛性系桿柔性拱

剛性系桿剛性拱

2/6/20238李亞東：《橋梁工程概論》第八章拱橋的基本組成及分類按拱軸線形式－圓弧，拋物線，懸鏈線拱按主拱圈截面變化－等截面，變截面按拱圈截面類型－板拱，肋拱，雙曲拱，箱形拱，鋼管混凝土拱等其他－桁架拱，剛架拱，扁殼拱等2/6/20239李亞東：《橋梁工程概論》第八章三、拱橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算簡介總體布置－確定橋梁長度、分跨、橋面標(biāo)高、主拱矢跨比和墩臺尺寸等標(biāo)高橋面標(biāo)高－由線路設(shè)計(jì)與總體布置及設(shè)計(jì)綜合研究決定拱頂?shù)酌鏄?biāo)高－滿足拱頂最小填料厚度和主拱拱頂截面高度的要求起拱線標(biāo)高－根據(jù)拱頂?shù)酌鏄?biāo)高和橋下凈空要求擬定基礎(chǔ)底面標(biāo)高－根據(jù)地基情況決定2/6/202310李亞東：《橋梁工程概論》第八章拱橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算簡介（續(xù)）

矢跨比－滿足泄洪和通航要求，還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)受力、施工等方面綜合分析比較確定。陡拱，坦拱，拱的水平推力同矢跨比成反比

分跨－等跨分孔和不等跨分孔拱軸線選擇－形狀直接影響主拱截面內(nèi)力的分布與大小，選擇拱軸線的原則，也就是盡可能降低由于荷載產(chǎn)生的彎矩值。圓弧線，拋物線，懸鏈線（普遍采用）2/6/202311李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：廣西邕寧邕江橋1996年，跨度312m，中承式拱2/6/202312李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：德國費(fèi)馬恩（Femarnsund）橋Tiedarchbridgewiththespanof248.8m,withintercrossedties(Nielsensystem)Forhighway&railwayusesCompletedin19632/6/202313李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：日本大三島（OmishimaIsland）橋Half-throughtwo-hingedsteelarchbridgewithspanof297mVerysmallheightofarchribsCompletion19792/6/202314李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：日本泉大津橋Singlearchringalongthebridge’slongitudinalaxisConstructedbyfloatingcraneCompletedin1976,span:175m2/6/202315李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：德國Albgrun橋上承式鋼拱橋，1986年2/6/202316李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：西班牙LaBarouema橋?yàn)?992年世界博覽會修建帶斜吊桿的系桿拱橋，跨度168m2/6/202317李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：西班牙BachdeRoda-FelipeII橋中承式提籃拱跨線橋，跨度46m構(gòu)思巧妙，造型新奇1985－872/6/202318李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：英國世紀(jì)眼（MillenniumEye)

橋人行及開啟橋2000年建成2/6/202319李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：挪威達(dá)芬奇（DaVinci）橋達(dá)芬奇在1502年構(gòu)思，原長352m，石拱橋，未被采納人行木拱橋，長77m，三片弓狀拱肋被視為功能與美學(xué)的完美結(jié)合，2001年10月在奧斯陸附近建成2/6/202320李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：西班牙LaDevesa橋西班牙LaDevesa設(shè)計(jì)的一座人行橋，1991年建成構(gòu)思大膽怪異，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不易看出2/6/202321李亞東：《橋梁工程概論》第八章四、其他類型的拱橋－鋼管混凝土拱橋在薄壁鋼管內(nèi)填充混凝土，形成兩者共同工作的一種組合構(gòu)件?；玖W(xué)特征是，管內(nèi)混凝土受到鋼管的約束，在承受軸向壓力時(shí)發(fā)生的側(cè)向膨脹受到限制而處于三向受壓狀態(tài)，從而具有比普通鋼筋混凝土大得多的承載能力和變形能力。鋼管既可看作是混凝土中的受力鋼筋，又可起到勁性骨架作用。a)單肢；b)雙肢啞鈴形；c)三肢格構(gòu)式；d)四肢雙啞鈴形2/6/202322李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：黑龍江依蘭牡丹江橋主跨100m，兩條分離式拱肋，截面為三角形鋼管混凝土桁架，199？年建成2/6/202323李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：廣州丫髻沙大橋位于廣州環(huán)城高速公路上中承式鋼管混凝土系桿拱，主跨360m，2000年完工2/6/202324李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：瑞士LaPlata拱橋系桿拱橋，1990年建成拱肋為鋼管，兩端實(shí)體段與與剛性梁連為整體線條流暢，變化有致2/6/202325李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：日本松島（Matsushima）大橋Span:126m,completion:1966Archring:twohollowsteeltubesof1.8mLateralbracesbetweentubes2/6/202326李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：法國Antrena鋼管拱橋單肋下承式鋼管混凝土拱橋，跨度56m獲1995年度法國公共工程部銀綬帶獎2/6/202327李亞東：《橋梁工程概論》第八章貴州水柏鐵路北盤江大橋2001年11月7日，世界鐵路第一高橋、最大跨度的上承式推力轉(zhuǎn)體鐵路拱橋——貴州水（城）柏（果）鐵路北盤江大橋拱上梁架設(shè)完工。這標(biāo)志著這座拱跨236米、高達(dá)280米的創(chuàng)世界奇跡的轉(zhuǎn)體鐵路鋼管拱橋建造成功。橋跨布置：3×24m預(yù)應(yīng)力混凝土梁＋236m提籃上承式鋼管混凝土拱＋5×24m預(yù)應(yīng)力混凝土梁。橋長468.20米，橋高280米。每側(cè)拱桁管中心高為4.4米，寬為1.5米，由4根Φ1000×16mm的Q345d鋼管及H腹桿、腹板以栓焊連接而成；上下游拱肋之間則以Φ800×14及Φ600×14鋼管組成Ж字型構(gòu)件，管管相貫焊接；拱肋拱頂中心距6.16米，拱趾中心距19.6米。拱肋鋼管內(nèi)灌注500#微膨脹混凝土。大橋施工方案：236米主跨鋼管桁架拱采用工廠內(nèi)分單元制造，鐵路、公路運(yùn)輸，在大橋南北兩岸陡峭峽谷的工地支架上進(jìn)行栓焊連接成兩個(gè)半拱，單鉸水平轉(zhuǎn)體合攏（南岸水平逆轉(zhuǎn)180度，北岸水平逆轉(zhuǎn)135度），鋼管內(nèi)混凝土以泵送頂升法施工；拱上結(jié)構(gòu)用吊重60噸、跨度為480米的纜索吊機(jī)施工。

2/6/202328李亞東：《橋梁工程概論》第八章四、其他類型的拱橋－桁架拱橋一般，把承重結(jié)構(gòu)為桁架式的拱橋統(tǒng)稱為桁架拱橋。由于鋼材的抗拉、壓性能良好，這一型式在鋼拱橋中早有應(yīng)用。將鋼拱橋的拱圈從肋形或箱形改為桁架，是為了增加結(jié)構(gòu)剛度，加大跨度并節(jié)省材料。－ArchedTruss鋼筋混凝土桁架拱橋則主要指把常規(guī)拱橋的傳力構(gòu)件（拱上建筑）與承重構(gòu)件（主拱圈）聯(lián)成整體桁架、共同承載的拱橋。－TrussedArch鋼筋混凝土桁架拱橋的上部結(jié)構(gòu)由桁架拱片、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面三部分組成2/6/202329李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：貴州江界河橋1995年建成，在甕安縣，跨越烏江，跨度330m，在桁架拱橋的應(yīng)用上有所創(chuàng)新，成為目前跨度最大的桁架式拱橋

2/6/202330李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：澳大利亞里普橋主跨183m的桁式板拱2/6/202331李亞東：《橋梁工程概論》第八章橋例：澳大利亞悉尼港大橋ArchedTruss2/6/202332李亞東：《橋梁工程概論》第八章四、拱橋施工簡介有支架施工法－就地灌注或砌筑，建造拱橋的支架，又叫拱架。石拱橋（木支架），鐵路橋（常備式拱形鋼結(jié)構(gòu)），費(fèi)工費(fèi)料，施工工序多，工期長實(shí)現(xiàn)大跨度鋼筋混凝土拱橋的關(guān)鍵問題：不在設(shè)計(jì)，而在施工。施工所需解決的問題，是在如何承擔(dān)尚未成拱的拱圈（肋）的材料自重。按支架施工的老辦法難以解決問題。新辦法則是兩條：一是增加拉索（斜索、力筋），使拱圈能夠懸拼；一是及早讓部分材料成圈（成拱），使其具有承受隨后增加的材料重量的能力。無支架施工法－懸臂施工，纜索吊裝，轉(zhuǎn)體施工勁性骨架施工2/6/202333李亞東：《橋梁工程概論》第八章懸臂施工安裝鋼拱橋所最常用的方法，1874年就開始采用1932年建成的澳大利亞悉尼港橋，1979年建成的南斯拉夫KrK橋，1995年建成的江界河桁架式拱橋，均采用懸臂施工（拼裝）法。Krk橋施工示意2/6/202334李亞東：《橋梁工程概論》第八章纜索吊裝將一拱分成若干段，用纜索吊機(jī)起吊，從兩岸拱趾懸拼伸出，并用斜索扣住其懸出端，直至合龍。隨后，填筑工地混凝土，完成整個(gè)拱圈2/6/202335李亞東：《橋梁工程概論》第八章纜索吊裝（續(xù)）對鋼筋混凝土拱橋，用纜索吊裝方法或懸臂法讓幾條較輕的拱圈合龍，再在合龍的拱圈上填筑其余的混凝土截面。

2/6/202336李亞東：《橋梁工程概論》第八章轉(zhuǎn)體施工以半拱為單元，分別在兩岸預(yù)制，隨后，可以讓半拱繞拱趾水平線豎轉(zhuǎn)，也可以繞拱端豎直線平轉(zhuǎn)，讓半拱在拱頂合龍2/6/202337李亞東：《橋梁工程概論》第八章勁性骨架法勁性骨架指埋在混凝土拱之中的鋼骨架拱式結(jié)構(gòu)。先讓這拱式骨架合龍，再用這拱式骨架為支架，在其下掛模板，以澆注混凝土拱1942年，西班牙建造Esla鋼筋混凝土拱橋（跨度210m）時(shí)就采用此法。若采用鋼管作為勁性骨架，則是先將空鋼管（包括其他勁性鋼材）分段用纜索吊機(jī)拼裝就位直至骨架合龍，然后壓注鋼管混凝土，最后現(xiàn)澆外包混凝土成拱。萬州長江大橋，例子