拱橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、第十三章 拱橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn),【掌握】第一節(jié) 拱橋的總體設(shè)計(jì)【了解】第二節(jié) 拱軸線(xiàn)形的選擇和拱上建筑的布置【了解】第三節(jié) 拱橋主要尺寸的擬定【掌握】第四節(jié)拱橋上部構(gòu)造體積計(jì)算(略),第一節(jié) 拱橋的總體設(shè)計(jì),在通過(guò)必要的橋址方案比較確定橋位；再根據(jù)地質(zhì)、通航等確定橋梁長(zhǎng)度、跨徑、孔數(shù)、橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高、主拱圈矢跨比。一、確定橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)高和矢跨比 拱橋的標(biāo)高主要有四個(gè)：橋面標(biāo)高、拱頂?shù)酌鏄?biāo)高、起拱線(xiàn)標(biāo)高、基礎(chǔ)底面標(biāo)

2、高；如圖13-1所示。,,圖13-1 拱橋的主要標(biāo)高示意圖,,二、不等跨連續(xù)拱橋的處理方法 連續(xù)拱橋最好選用等跨分孔的方案。但在受地形、地質(zhì)、通航等條件的限制時(shí)，同時(shí)需要考慮與周?chē)拔锵鄥f(xié)調(diào)，也可以采用不等跨布置。為減少因結(jié)構(gòu)重力引起推力不平衡對(duì)橋墩和基礎(chǔ)的偏心作用，可以采用以下措施：（一）采用不同的矢跨比 利用跨徑一定時(shí)矢跨比與推力大小成反比的關(guān)系，在相鄰兩孔中，大跨徑用較陡的拱（矢跨比較大

3、），小跨徑用較坦的拱（矢跨比較?。箖上噜徔自谟谰煤奢d作用下的不平衡推力盡量減小。,,（二）采用不同的拱腳標(biāo)高 由于采用了不同的矢跨比，致使兩相鄰孔的拱腳標(biāo)高不在同一水平線(xiàn)上。因大跨徑孔的矢跨比大，拱腳降低，減少了拱腳水平推力對(duì)基底的力臂，這樣可以使大跨與小跨結(jié)構(gòu)重力引起的水平推力對(duì)基底所產(chǎn)生的力矩接近平衡。如圖13-2所示。（三）調(diào)整拱上建筑的質(zhì)量 在必須使相鄰孔的拱腳放置在相同的標(biāo)高上時(shí)，

4、也可用調(diào)整拱上建筑的重力來(lái)減少相鄰孔間的不平衡推力。大跨徑可用輕質(zhì)的拱上填料或空腹式拱上建筑，小跨徑用重質(zhì)的拱上填料或?qū)嵏故焦吧辖ㄖ?,圖13-2 不等跨分孔,,第二節(jié) 拱軸線(xiàn)型選擇和拱上建筑物的布置,一、拱軸線(xiàn)型 1、拱軸線(xiàn)型選擇原則：盡可能降低由于荷載產(chǎn)生的彎矩值。 2、合理拱軸：拱軸線(xiàn)與各種荷載的壓力線(xiàn)相吻合；拱圈截面上軸向力，無(wú)彎矩作用，應(yīng)力均勻； 3、拱軸線(xiàn)選擇

5、應(yīng)滿(mǎn)足： （1）、盡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，并不出現(xiàn)拉應(yīng)力； （2）、對(duì)于無(wú)支架施工，不用臨時(shí)性施工措施，能滿(mǎn)足各施工階段的要求； （3）、計(jì)算方法簡(jiǎn)便； （4）、線(xiàn)型美觀，便于施工；,,4、壓力線(xiàn)作為拱軸線(xiàn)：公路拱橋恒載所占比重大，一般采用恒載壓力線(xiàn)作為拱軸線(xiàn)；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(xiàn)作為拱軸

6、線(xiàn)。 5、拱橋常用的拱軸線(xiàn)型---能表達(dá)為拱軸線(xiàn)方程 ①圓弧線(xiàn) 特點(diǎn)：拱軸各點(diǎn)曲率相同，線(xiàn)型簡(jiǎn)單；矢跨比較大時(shí)，與恒載壓力線(xiàn)偏離較大，拱圈受力不均；適合于20m以下的小跨徑拱橋； ②拋物線(xiàn) 均勻荷載下，二次拋物線(xiàn)是拱的合理拱軸線(xiàn)。適合于恒載分布比較接近均勻的拱橋，如矢跨比較小的大跨徑空腹式拱橋、桁架拱、剛架拱等；也可采用高次拋物線(xiàn)。,,③懸

7、鏈線(xiàn) 懸鏈線(xiàn)是實(shí)腹拱橋的合理拱軸線(xiàn)----恒載集度（單位長(zhǎng)度的恒重）由拱頂向拱腳連續(xù)分布、逐漸增大；空腹拱橋恒載壓力線(xiàn)在腹孔墩處有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，用懸鏈線(xiàn)作拱軸線(xiàn)與恒載壓力線(xiàn)有偏離，但對(duì)拱圈控制截面有利； 懸鏈線(xiàn)作空腹拱的拱軸線(xiàn)可采用“五點(diǎn)重合法”即：在拱頂、跨徑1/4及拱腳處使拱軸線(xiàn)與恒載壓力線(xiàn)重合；懸鏈線(xiàn)、高次拋物線(xiàn)是目前大、中跨徑拱橋采用最普遍的拱軸線(xiàn)型；,,第三節(jié) 拱橋主要尺寸的擬定,一、拱

8、圈截面變化規(guī)律 主拱圈：采用等截面及變截面型式；對(duì)于變截面：沿拱軸方向?qū)挾炔蛔?，高度變化；或高度不變，寬度變化（如圖13-3所示）。二、截面尺寸擬定 拱圈寬度：拱圈的寬度，主要取決于橋面的寬度,即行車(chē)道寬度與人行道寬度之和。一般均大于跨徑的1/20，若主拱圈的寬跨比小于1/20，應(yīng)驗(yàn)算拱的橫向穩(wěn)定性。 拱圈高度：估算主拱圈高度的經(jīng)驗(yàn)公式或數(shù)據(jù)，可作為設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)擬定截面尺