第八章 其他橋型(拱橋)

1、2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章1第八章第八章 其他橋型其他橋型預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋拱橋拱橋斜拉橋斜拉橋懸索橋懸索橋背景圖片：巴黎阿列克山大III世橋2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章2一、概述一、概述 n拱橋拱橋以拱為承重結(jié)構(gòu)的橋梁n反力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n受力性能受力性能拱主要承受壓力，而彎矩、剪力較小n圬工拱橋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n其他材料的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n關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)施工拱架施工法，纜索吊裝

2、施工、無支架施工、轉(zhuǎn)體施工以及勁性骨架施工等技術(shù)2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章3二、拱橋的基本組成及分類二、拱橋的基本組成及分類n拱橋拱橋由橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)）和下部結(jié)構(gòu)組成n拱橋分類拱橋分類：按拱上建筑形式按拱上建筑形式實(shí)腹拱和空腹拱n實(shí)腹拱橋組成實(shí)腹拱橋組成 2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章4拱橋的基本組成及分類拱橋的基本組成及分類n空腹拱橋示意空腹拱橋示意公路空腹拱橋公路空腹拱橋鐵路空腹拱橋鐵路空腹拱橋2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章5拱橋的基本組成及分類拱橋的基本組成及分類n按拱圈材料分類按拱圈材料分類石，素混凝土，鋼筋混凝土，鋼拱橋n按橋面相對于

3、拱的高度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采用，只能用拱肋2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章6鋼拱橋鋼拱橋n以結(jié)構(gòu)鋼制成的拱橋。n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。n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

4、。1977年美國建成新河谷橋（桁架拱）等。n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2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章7拱橋的基本組成及分類拱橋的基本組成及分類n按結(jié)構(gòu)體系按結(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

5、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。2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章8拱橋的基本組成及分類拱橋的基本組成及分類n組合體系組合體系行車道梁與拱圈共同受力的拱橋n無推力體系（系桿拱）無推力體系（系桿拱）可在地質(zhì)條件不好的地區(qū)采用 n有推力體系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 2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章9拱橋的基本組成及分類拱橋的基本組成

6、及分類n按拱軸線形式按拱軸線形式圓弧，拋物線，懸鏈線拱n按主拱圈截面變化按主拱圈截面變化等截面，變截面n按拱圈截面類型按拱圈截面類型板拱，肋拱，雙曲拱，箱形拱，鋼管混凝土拱等n其他其他桁架拱，剛架拱，扁殼拱等2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章10三、拱橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算簡介三、拱橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算簡介n總體布置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n標(biāo)高標(biāo)高n 橋面標(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 n 拱頂?shù)酌鏄?biāo)高拱頂?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 n 起拱線標(biāo)高起拱線標(biāo)高根據(jù)拱頂?shù)酌鏄?biāo)高和橋下凈空要求擬定 n 基礎(chǔ)底面標(biāo)高基礎(chǔ)底

7、面標(biāo)高根據(jù)地基情況決定2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章11拱橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算簡介（續(xù)）拱橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算簡介（續(xù)）n 矢跨比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，拱的水平推力同拱的水平推力同矢跨比成反比矢跨比成反比 n 分跨分跨等跨分孔和不等跨分孔n拱軸線選擇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） 2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章12橋例：廣西邕寧邕江橋橋例：廣西邕寧邕江橋 1996年，年，跨度跨度312m，中承式拱中承式拱

8、2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章13橋例：德國費(fèi)馬恩橋例：德國費(fèi)馬恩（Femarnsund）橋橋nTied arch bridge with the span of 248.8m, with intercrossed ties (Nielsen system) nFor highway & railway usesnCompleted in 19632022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章14橋例：日本大三島（橋例：日本大三島（Omishima Island）橋）橋nHalf-through two-hinged steel arch bridge with span

9、of 297mnVery small height of arch ribsnCompletion 19792022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章15橋例：日本泉大津橋橋例：日本泉大津橋nSingle arch ring along the bridges longitudinal axisnConstructed by floating cranenCompleted in 1976, span: 175m2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章16橋例：德國橋例：德國Albgrun橋橋n上承式鋼拱橋，1986年2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章17橋例：西班牙橋例：西班

10、牙La Barouema橋橋n為1992年世界博覽會修建n帶斜吊桿的系桿拱橋，跨度168m2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章18橋例：橋例：西班牙西班牙Bach de Roda-Felipe II橋橋n中承式提籃拱跨線橋，跨度46mn構(gòu)思巧妙，造型新奇n1985872022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章19橋例：橋例：英國世紀(jì)眼英國世紀(jì)眼（Millennium Eye) 橋橋n人行及開啟橋n2000年建成2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章20橋例：挪威達(dá)芬奇（橋例：挪威達(dá)芬奇（Da Vinci）橋）橋n達(dá)芬奇在1502年構(gòu)思，原長352m，石拱橋，未被采納n人行木拱橋

11、，長77m，三片弓狀拱肋n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2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章21橋例：橋例：西班牙西班牙La Devesa橋橋n西班牙La Devesa設(shè)計(jì)的一座人行橋，1991年建成n構(gòu)思大膽怪異，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不易看出2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章22四、其他類型的拱橋四、其他類型的拱橋鋼管混凝土拱橋鋼管混凝土拱橋n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。n基本力學(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。n

12、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2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章23橋例：黑龍江依蘭牡丹江橋橋例：黑龍江依蘭牡丹江橋 主跨主跨100m，兩條分離式拱肋，截面為三角形鋼管混，兩條分離式拱肋，截面為三角形鋼管混凝土桁架，凝土桁架，199？年建成？年建成2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章24橋例：廣州丫髻沙大橋橋例：廣州丫髻沙大橋n位于廣州環(huán)城高速公路上n中承式鋼管混凝土系桿拱，主跨360m，2000年完工2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章25橋例：瑞士橋例：瑞士La Plata

13、拱橋拱橋n系桿拱橋，1990年建成n拱肋為鋼管，兩端實(shí)體段與與剛性梁連為整體n線條流暢，變化有致2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章26橋例：日本松島橋例：日本松島（Matsushima）大橋大橋nSpan: 126m, completion: 1966nArch ring: two hollow steel tubes of 1.8mnLateral braces between tubes2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章27橋例：法國橋例：法國Antrena鋼管拱橋鋼管拱橋n單肋下承式鋼管混凝土拱橋，跨度56mn獲1995年度法國公共工程部銀綬帶獎2022-3-24李亞

14、東：橋梁工程概論第八章28貴州水柏鐵路北盤江大橋n2001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。n橋跨布置：324m預(yù)應(yīng)力混凝土梁236m提籃上承式鋼管混凝提籃上承式鋼管混凝土拱土拱524m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100016mm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80014及60014鋼管組成字型構(gòu)件，管管相貫焊接；拱肋拱頂中心距6.16米

15、，拱趾中心距19.6米。拱肋鋼管內(nèi)灌注500#微膨脹混凝土。n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。 2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章29四、其他類型的拱橋四、其他類型的拱橋桁架拱橋桁架拱橋n一般，把承重結(jié)構(gòu)為桁架式的拱橋統(tǒng)稱為桁架拱橋。n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)

16、構(gòu)剛度，加大跨度并節(jié)省材料。Arched Trussn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。Trussed Archn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2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章30橋例：貴州江界河橋橋例：貴州江界河橋n1995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 2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章31橋例：澳大利亞里普橋橋例：澳大利亞里普橋n主跨183m的桁式板拱2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第

17、八章32橋例：澳大利亞悉尼港大橋橋例：澳大利亞悉尼港大橋nArched Truss2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章33四、拱橋施工簡介四、拱橋施工簡介n有支架施工法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 n實(shí)現(xiàn)大跨度鋼筋混凝土拱橋的關(guān)鍵問題實(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

18、后增加的材料重量的能力。n無支架施工法無支架施工法懸臂施工，纜索吊裝，轉(zhuǎn)體施工n勁性骨架施工勁性骨架施工2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章34懸臂施工懸臂施工n安裝鋼拱橋所最常用的方法，1874年就開始采用n1932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2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章35纜索吊裝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，完成整個拱圈2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章36纜索吊裝（續(xù)）纜索吊裝（續(xù)）n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。合龍，再在合龍的拱圈上填筑其余的混凝土截面。 2022-3-24李亞東：橋梁工程概論第八章37轉(zhuǎn)體施工轉(zhuǎn)體施工n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