1. 拱橋的基本組成及主要特點

(1) 基本情況

受力分析

1) 特點

• 拱橋與梁橋外形不同，拱橋在豎向荷載作用下在支承處除了豎向力外，還有水平力的産生，使得拱内的彎矩大大減小。拱肋中主要是受壓的軸力。
• 拱肋截面受壓，可以充分發揮全截面材料的性能，從而能較大地高跨越能力。
• 相對于梁式和索式結構，拱橋的變形較小，行車條件好。
• 水平推力的存在使得拱橋對基礎條件的要求較高。

3) 優點和缺點

優點

跨越能力較大

可節省大量鋼材和水泥

耐久性好，維護費用少

形式多樣，外型美觀

缺點

跨徑大時，自重較大

水平推力的存在增加了下部結構工程量

多孔連續拱橋互相影響(不平衡推力)

上承式拱橋建築高度大，既增加了造價又對行車不利

(2) 基本組成

基本組成

1) 實腹式拱橋組成

實腹拱橋

1—主拱圈；2—拱頂；3—拱腳；4—拱軸線；5—拱腹；6—拱背；7—欄杆；8—人行道塊石；9—伸縮縫；10—側牆；11—防水層；12—填料；13—橋面；14—橋台；15—基礎；16—盲溝；17—錐坡；L0—淨跨徑；L—計算跨徑；f0—淨矢高；f—計算矢高；f/L—矢跨比

2) 空腹式拱橋組成

空腹式拱橋

a)

(3) 主要技術名詞

b)

技術名詞示意圖

名詞介紹

拱圈最高處稱拱頂，拱圈與墩台連接處為拱腳

拱圈橫截面形心的連線稱拱軸線，拱圈上曲面稱拱背，下曲面稱拱腹，起拱面與拱腹的交線稱起拱線

淨跨徑(l0)：每孔拱跨兩個起拱線之間的平距

計算跨徑(l )：相鄰兩拱腳截面形心之間的平距（即拱軸線兩端點之間的平距）

淨矢高(f0)：拱頂截面下緣至起拱線連線之間的垂距

計算矢高(f)：拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂距

矢跨比(D 或 D0)又稱矢度，計算矢高與計算跨徑之比

(D=f/l) 或淨矢高與淨跨徑之比(D0=f0 / l0)

2. 拱橋的分類

(1) 拱圈材料

拱橋分類

A)圬工拱橋

B)鋼筋混凝土拱橋

C)鋼管混凝土拱橋

D)鋼拱橋

拱面材料

(2)拱上建築

1) 實腹式拱橋

實腹式拱橋

2)空腹式拱橋

空腹式拱橋

(3)拱軸線型

a)圓弧線拱橋

b)抛物線拱橋

c)懸鍊線拱橋

(4) 橋面位置

橋面位置

(5) 結構受力圖式

1) 簡單體系拱橋

a)

b)

簡單體系拱橋

受力特點：行車系結構不參與主拱受力，有推力

三鉸拱：靜定結構，無附加内力

缺點：構造複雜、維護費用高、整體剛度下降

Q:

空腹式拱橋的拱上建築中的邊腹孔常用三角拱。為什麼？

A:

提示：課本内有。

a)三鉸拱

兩鉸拱：與無鉸拱相比，附加内力減少；與三鉸拱相比，整體性提高

使用：地基不好，坦拱（推力大）

b)兩鉸拱

三次超靜定：有附加内力，地基要求高；内力分布均勻，節省材料

無鉸：構造簡單、維護費用降低、整體剛度提高

c)無鉸拱

2) 組合體系拱橋

拱式組合體系橋一般由拱肋、系杆、吊杆（或立柱）、行車道梁（闆）及橋面系等組成。

組合體系拱橋

受力特點 ：行車系與主拱同時受力

無推力拱式組合體系橋（也稱系杆拱橋）是外部靜定結構，兼有拱橋的較大跨越能力和簡支梁橋對地基适應能力強的兩大特點。拱的推力由系杆承受，系杆的含義就是一個将兩拱腳相互聯系在一起的水平構件，因而墩台不承受水平推力。

a. 無推力拱

a)柔性系杆剛性拱（系杆拱）

b)剛性系杆柔性拱 （藍格爾拱）

c)剛性系杆剛性拱 （洛澤拱）

無推力拱的基本類型

b.有推力拱

此種組合體系拱沒有系杆，由單獨的梁和拱共同受力，拱的推力仍由墩台承受。

a)剛性梁柔性拱 （倒藍格爾拱）

b)剛性梁剛性拱 （倒洛澤拱）

(6) 截面型式

1) 闆拱橋

主拱圈采用矩形實體截面的拱橋稱為闆拱橋

闆拱又可分為石闆拱、混凝土闆拱 和 鋼筋混凝土闆拱等

構造簡單、施工方便，使用廣泛。自重較大，不經濟，通常在地基較好的中小跨徑圬工拱橋中采用

混凝土肋拱

雙曲拱

箱形拱

鋼管混凝土拱

3.拱橋的總體布置

總體布置－确定橋梁長度、分跨、橋面标高、主拱矢跨比和墩台尺寸等

(1) 高程系統的确定

橋面高程——由線路設計與總體布置及設計綜合研究決定

拱頂底面高程——滿足拱頂最小填料厚度和主拱拱頂截面高度的要求

起拱線高程——根據拱頂底面标高和橋下淨空要求（通航洩洪等）拟定

基礎底面高程——根據地基情況決定

1) 橋面标高

橋下淨空要求（通航、洪水）

線路縱斷面要求（i、引道長等）

2) 拱頂底面标高

拱頂底面标高=橋面标高-拱頂處的建築高度

3) 起拱線标高hb

4) 基底标高

與地基有關（沖刷深度、承載力）

(2) 矢跨比的确定

矢跨比：矢高與跨度的比值。拱橋的最重要設計控制參數

滿足洩洪和通航要求，還應從經濟、結構受力、施 工等方面綜合分析比較确定。

Q:

拱的水平推力同矢跨比成反比，為什麼？

A:

提示：從受力分析來考慮

(3)連拱體系中的分跨

等跨分孔

不等跨分孔

不等跨拱橋不平衡推力的處理

處理目的：減小不等跨恒載産生的不平衡推力

處理依據：水平推力大小與矢跨比成反比

采取措施：

• 采用不同的矢跨比
• 采用不同的拱腳标高
• 調整拱上建築的重力
• 采用不同的拱跨結構
• 采用不對稱橋墩

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