拱桥的设计

、拱桥得设计53

一、拱桥得总体设计在通过必要得桥址方案比较，确定了桥位之后，再根据当地水文、地质等具体情况，合理地拟定桥梁得长度、跨径、孔数、桥面标高、主拱圈得矢跨比等，这些就就是拱桥总体设计得主要内容有关确定桥长和桥梁分孔得一般原则，前面已经做了介绍，这里只进一步阐明在具体设计拱桥中如何确定设计标高和矢跨比得问题

（一）、确定拱桥得主要设计标高_________________门_______________拱桥得标高主要有四个:桥面标高、拱顶底面标高、起拱线标高和基础底面标高・湛”

1、桥面标高:।~_Z-।I

①由两岸线路得纵断面设计来控制；_________J

②要保证桥下净空能满足宣泄洪水或通।航得要求对于无较拱,可以将拱脚置于设计二[~]水位以下，但通常淹没深度不得超过矢高得2{]/3o

2、拱顶底面标高0当桥面标高确定后，由桥面标鬲减去拱顶填料厚度，就可得到拱顶上缘得标高，减去主拱圈得厚度，可以推出拱顶底面标高为了保证漂流物能正常通过，在任何情况下，拱顶底面应高处计算水位（设计洪水位计入雍水、浪高等）

1、0m

3、起拱线标高拟定起拱线标高，为了减小墩台基础底面得弯矩，节省墩台得坊工数量,一般宜选择低拱脚得设计方案对于有较拱桥，拱脚需要高出计算水位以上

0、25mo为了防止冰害，有较或无铁拱得拱脚均应高出最高流冰面

0、25m o当洪水带有大量漂流物，若拱上建筑采用立柱时，应当将起拱线标高提高，使主拱圈不要淹没过多，以防漂浮物对立柱得撞击或挂留

4、基础底面标高主要根据冲刷深度、地基承载能力等因素确定（二卜确定拱桥得矢跨比

①恒载得水平推力”g与垂直反力七之比值，随矢跨比得减小而增大

②推力大，拱圈内轴向力也大,对拱圈受力有利，对墩台基础不利

③无较拱:拱圈内得附加内力,拱愈坦（即矢跨比越小），附加内力越大

④矢跨比过大，拱脚区段过陡，施工困难，不美观“砖、石、混凝土板拱桥及双曲拱桥:1/6〜1/4,不宜小于1/8箱形拱桥1/8〜1/6一钢筋混凝土桁架拱、刚架拱桥:1/10〜1/6,不宜小于1/12（三卜不等跨连续拱桥得处理方法连续拱桥最好选用等跨分孔方案，但受地形、地质、通航等条件限制时,也可以采用不等跨得方案为了减小因结构重力引起推力不平衡对桥墩和基础得偏心作用，可以采用以下措施

（1）采用不同得矢跨比0在相邻两孔中，大跨径用较陡得拱（矢跨比较大），小跨径用较坦得拱（矢跨比较小）⑵采用不同得拱脚标高0大跨径孔得矢跨比大，拱脚降低,减小了拱脚水平推力对基底得力臂大、小跨得恒载水平推力对基底得弯矩得到平衡但拱脚不在同一水平，使桥梁外形欠美观，构造也复杂

（3）调整拱上建筑得恒载重量如要满足美观要求等，可用调整拱上建筑得重量来减小相邻孔间得不平衡推力于就就是大跨径可用轻质得拱上填料或空腹式拱上建筑，小跨径用重质得拱上填料或实腹式拱上建筑，以改变恒载重量来调整拱桥得恒载水平推力三种措施中，从桥梁外观考虑,以第三种为好，在设计中，可将几种措施同时采用如仍不能达到完全平衡推力得目得，则需设计成体型不对称得或加大桥墩和基础尺

二、拱轴线形得选择寸来解决《拱轴线得形状

①直接影响着拱圈得承载能力；

②影响结构耐久性、经济合理性和施工安全性等合理拱轴线:与拱上各种荷载作用下得压力线相吻合，这时拱圈截面只受轴向压力，而无弯矩作用，从而能充分利用坊工材料得抗压性能一般说来，以结构重力压力线作为设计拱轴线，可以认为基本适宜得

（一）、拱轴线应满足四方面得要求:

①尽量减小拱圈截面得弯矩，使主拱圈在计入弹性压缩、均匀温降、混凝土收缩等影响下各主要截面得应力相差不大、且最大限度减小截面拉应力，最好就就是不出现拉应力;

②对于无支架施工得拱桥,应满足各施工阶段得要求,并尽可能少用或不用临时性施工措施；

③计算方法简便，易为生产人员掌握；

④线型美观，便于施工（二卜目前常用拱轴线型有⑴圆弧线线型最简单，施工最方便，容易掌握但拱轴线与恒载压力线偏离较大，使拱圈截面受力不均匀圆弧线常用于15-20m以下得小跨径拱桥

（2）悬链线实腹式拱桥恒载强度下得拱圈压力线就就是一条悬链线因此实腹式拱桥采用悬链线作拱轴线对于空腹式拱桥，恒载压力线与拱轴线偏离但这对拱圈控制载面得内力就就是有利得为了设计方便，空腹式拱桥也广泛采用悬链线作为拱轴线悬链线就就是目前我国大、中跨径拱桥采用最普遍得拱轴线型

（3）抛物线在竖向均布荷载作用下，拱得合理拱轴线就就是二次抛物线对于恒载强度接近均布得拱桥，例如矢跨比较小得空腹式钢筋混凝土拱桥得拱轴线可用二次抛物线钢筋混凝土桁架拱和刚架拱等轻型拱上结构拱桥得拱轴线也用二次抛物线大跨径拱桥如果拱上建筑布置很特殊（腹拱跨径特别大），为了使拱轴线与恒载压力线基本吻合，采用高次抛物线（如四次或六次抛物线）作为拱轴线得但计算工作量过大，计算难度大，很少采用总之,小跨径拱桥可采用实腹式圆形拱或实腹式悬链线拱；大、中跨径拱桥可采用空腹式悬链线拱；轻型拱桥或矢跨比较小得大跨径钢筋混凝土拱桥可以采用抛物线拱

三、拱上建筑得布置

（一）、拱圈宽度得确定取决于桥面净空得宽度中、小跨径拱桥:拱圈宽度等于桥面净空宽度减去栏杆宽大跨径桥或跨径较小、桥面特宽得城市桥梁:拱圈宽度小于桥宽公跨拱桥主拱圈宽度一般均大于跨径得1/20《桥规》规定当主拱圈宽跨比V1/20时,则应验算拱得横向稳定性二卜主拱圈同度得拟定根据跨径大小、荷载等级、主拱圈材料规格等条件决定1石拱桥中、小跨径石拱桥主拱圈高度可按下式进行估算:d=m・k・源式中:主拱圈净跨径cm;d一主拱圈高度cm;m—系致，取

4、5〜6k一荷载系数,一般为

1、0〜

1、2大跨径得石拱桥,也可由其她经验公式进行估算:d=m^£+2Oo式中m——系数,一般为

0、016-

0、02,跨径越大，矢跨比越小，系数取大值；12箱形拱、双曲拱、桁架拱和刚架拱桥确定箱形拱、拱肋中距》

2、0m得双曲拱、拱片中距A

3、0m得桁架拱和刚架拱时，由经验公式计算主拱圈肋得高度估算得经验公式为:H=a+与kb式中H——主拱圈肋得高度cm;a、b——系数,根据主拱圈得构造型式不同取值；k——荷载系数a、b、k系数表、a ba=35;b=100双曲拱桥k10〜14a、ba=20;b=70桁架拱桥k

1、0-

1、2a、ba=35;b=100箱形拱桥k

1、0思考题

1、拱桥得主要特点

2、拱桥得分类及适用条件

3、如何确定拱桥得设计标高和矢跨比？

4、如何处理不等跨问题？

5、何为合理拱轴线？试述圆弧线、悬链线、抛物线得适用条件。