桁架拱桥与刚架拱桥构造简介
《桥梁工程》讲义第十九讲-拱桥的构造
特点：
①拱上建筑即传递荷载，又承受荷载；
②在横桥向，通过加腋板或微弯板将拱肋与现 浇桥面组成整体的受力结构。
③恒载推力较常规拱桥要小。为控制桥梁建筑 高度，一般将矢跨比选择在l／7～1／10之 间取值。
刚架拱片是由跨中实腹段的主梁、空腹段 的次梁、主拱腿(主斜撑)、次拱腿(斜撑)等 构成。
※按照静力图式可分为无铰拱、两铰拱、三铰拱。 ※按照主拱所用的建筑材料划分，板拱又可分为石
板拱、混凝土板拱和钢筋砼板拱等。 板拱主要用于中、小跨径拱桥
1.石板拱
※砌筑石板拱主拱圈的石料主要有料石、块 石、片石和砖石等。
※石料强度等级不得低于MU50
※等截面圆弧拱的拱石规格少，编号比较简 单；变截面拱圈的拱石类型较多，编号较 复杂，施工不便。有的石拱桥也采用等截 面或变截面的悬链线作为拱轴线，此时拱 石的编号更为复杂，因此，目前大多采用 等截面石拱桥。
4、伸缩缝与变形缝
在温度变化影响下，主拱将下降或上升，拱 上结构也将随着下降或上升。拱上结构自 身也要伸缩。如果将墩台与拱上结构之间 不设断缝，拱上结构将受到墩台的约束不 能自由变形，导致拱上结构开裂。为避免 这种不良的影响，应该把墩台和拱上结构 用一条横向的贯通缝完全隔离开来，断缝 有宽度时叫伸缩缝（一般为2～3cm），无 宽度或宽度较小（＜1cm）的叫变形缝。
一般在刚架拱片的跨中、主次梁端部等处 设置横系梁。
思考题：
1、板拱、肋拱、双曲拱和箱形拱主拱圈的组成。
2、石板拱主拱圈根据受力的需要，在构造上应 满足哪些要求？
3、若主拱圈采用分段预制拼装施工，分段数目 和长度应根据什么条件来确定？接头宜设在 什么位置?为什么？
拱桥概述
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缺点
自重较大，相应的水平推力大； 支架施工多、施工工序多、不便于 机械化施工、施工周期长；
多孔拱桥需设单向推力墩； 上承式拱桥建筑高度高。
拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服：
1）从结构体系、构造形式上采取措施； 2）用轻质材料减轻自重； 3）设法提高地基的承载能力； 4）提高预制构件所占的比重,大块件制造与运输方法 200~600m范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手 4
中国采用缆索吊装施工、跨径最大的钢筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高2.0m，箱宽7.60m，矢跨比1/7，全拱圈横向分5个箱室；纵
向分5段预制，缆索吊装就位后再组合成整体箱。
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1989四 川涪陵乌江大桥 （L=200m）
桥高84m，矢跨比1/4，主拱圈采用3室箱。 涪陵乌江大
桥采用转体法施工，先在两岸上、下游组成3m宽的边
箱形拱闭合箱的构造
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1997四川万县长江大桥 L=420m)
劲性骨架钢筋混凝土箱形 拱桥
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拱式桥
四、拱桥实例介绍 1）圬工拱桥（石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥，跨越能力较小）
我国公路桥中70%为拱桥。我国多山，石料资源丰富，拱桥取材以 石料为主。
1965广西南宁都安红渡桥（L: 100m ) 主拱圈为等截面悬链线。拱矢度为1/5，拱圈厚1.7m，拱上建筑对称布 置5个空腹拱，两边设岸孔37m，拱圈厚1.1m。下部结构为重力式石砌 墩台。该桥施工在主孔范围内设3个临时墩，上立钢支架、拱架等，其 上砌筑主拱圈。
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当代拱桥：结构型式与施工方法的丰富多彩如，97年 建成的重 庆万县长江大桥（图2所示，L=420m）， 广州丫髻沙特大 桥（L＝360m）， 1932建成的澳大利亚悉尼钢拱桥（L＝ 503m ）及卢浦大桥（L=550m）。
桥梁工程课件-刚架拱桥
3. 刚架拱的计算
(1) 基本假定及计算模型
1) 恒载作用时，拱腿脚和斜撑脚均为铰接，活载作用时，拱腿 脚固结，斜撑脚铰接、弦杆支座无论恒载、活载，均作为允许 水平位移的竖向链杆。
2) 恒载全部由刚架拱片与横系梁组成的结构承担。
3) 活载和附加力由裸拱片与桥面系组成的整体结构承担（不包 括桥面磨耗层）。
根据不同的施工方法和条件（运输、安装能力等）， 刚架拱片可以采用现浇或预制安装方法施工，目前大多 数采用后者。为了减小吊装重量，可将实腹段和纵梁、 斜撑等分别预制，现浇混凝土接头连接。当跨径较大时， 纵梁还可分段预制。
横向联系是为使刚架拱片联成整体共同受力、并保证横向稳定而设置 的。为了简化构造，横向联系可采用预制装配式的横系梁和横隔板形式， 其间距视跨径大小酌情布置，一般取为3～5m。一般在刚架拱片的跨中， 主、次节点，次梁端部等处设置横系梁。
2. 刚架拱主要构造尺寸拟定
刚架拱跨中截面的高度，可采用如下经验公式估算：
h k(350 l0 ) 100
式中： h －跨中截面高度(mm)； l0 －拱圈净跨径(mm);
k －荷载系数，对于公路－I级为1.4，公路－II级为1.2。
对于桥墩刚度较小的多跨刚架拱桥，跨中截面的高度通常 约为跨径的1/30～1/50。
刚架拱桥
刚架拱桥是在双曲拱桥、桁架拱桥、肋拱桥和斜腿刚架桥 基础上发展起来的另一种新桥型。属于有推力的高次超静定 结构。由于它具有构件少，自重轻，整体性好，刚度大，施 工简便，经济指标较先进，造型美观等优点，在我国得到了 广泛应用。
桁架的理论原理和应用
桁架的理论原理和应用简介桁架是一种由直线杆件和节点构成的结构系统，常用于工程建筑和机械设计中。
本文将介绍桁架的理论原理和应用，包括桁架的基本构造、力学原理、优势和常见应用领域。
桁架的基本构造桁架主要由两种基本元素构成：直线杆件和节点。
直线杆件通常由金属材料（如钢铁、铝合金）制成，具有较高的强度和刚度。
节点用于连接杆件，通常由钢铁或铝制成，能够稳定地连接多个杆件。
桁架的构造可以简化为三个基本形式：平面桁架、空间桁架和刚支撑桁架。
平面桁架主要由水平和垂直杆件组成，常见于桥梁和屋顶结构。
空间桁架由三维杆件组成，常见于大跨度建筑和塔楼。
刚支撑桁架则通过支撑点在一侧固定，另一侧滑动，以适应温度变化引起的结构变形。
桁架的力学原理桁架的力学行为可以通过分析节点和杆件之间的受力来理解。
节点是桁架结构的关键连接点，其力学特性决定了整个桁架的稳定性和承载能力。
节点受力主要有两种类型：轴力和剪力。
轴力是杆件沿其轴线方向受到的拉伸或压缩力，其大小由施加在节点上的外部载荷决定。
剪力是杆件在节点处的横向受力，其大小由相邻杆件的相对位置和节点刚度决定。
桁架中的杆件承受着轴力和剪力的共同作用。
为了保证桁架的稳定性和强度，杆件必须具有足够的截面积和强度。
另外，桁架的几何形状和节点布置也会影响其整体力学性能。
桁架的优势桁架结构具有以下几个优势，使其在工程建筑和机械设计中得到广泛应用：1.重量轻：桁架使用轻质材料制造，可以减少结构自重，适用于大跨度和高层建筑。
2.刚度高：由于桁架采用杆件和节点组成的刚性网格结构，具有较高的整体刚度。
3.施工灵活：桁架结构可以预制并进行现场组装，便于施工和安装。
4.适应性强：桁架结构可以根据实际需求进行调整和改变，灵活应对不同场景。
桁架的应用领域桁架结构在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1.建筑领域：桁架广泛应用于大跨度建筑物的屋顶结构，如体育馆、会展中心和机场航站楼等。
2.桥梁工程：桁架结构常用于桥梁的主体结构，如悬索桥、斜拉桥和拱桥等。
桁架拱桥与刚架拱桥的施工
２０１３年第６期 （总第２３２期） 黑龙江交通科技
ＨＥＩＬｏＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥｄ Ｎｏ．６，２０１３
（Ｓｕｍ Ｎｏ．２３２）
桁架拱桥与刚架拱桥的施工 吴 涛 （贵州省交通建设咨询监理有限公司）
摘要：桁架拱桥与刚架拱桥，由于构件预制装配，具有构件重量轻、安装方便、造价低等优点，从２Ｏ世纪７０ 年代以来在全国各地被广泛应用。桁架拱桥与刚架拱桥施工的主要部分是构件的预制和安装。 关键词：桁架拱桥；刚架拱桥；施工 中图分类号：Ｕ４４２ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１３）０６—０１４３—０１
１桁架拱桥的施工 １．１构件的预制 桁架拱片的桁架段预制构件一般采用卧式预制，实腹段 构件采用立式预制，故桁架段构件在吊离预制底座出坑之后 和安装之前，需在某一阶段由平卧状态转换到竖立状态。这 个转换足巾吊机的操作来完成的，其基本步骤是先将桁架段 构件平吊离地，然后制动下弦杆吊索，继续收紧上弦杆吊索， 或者制动上弦杆吊索，缓慢放松下弦杆吊索，这样构件就在 空中翻身。 １．２桁架拱片的安装 （１）有支架安装 有支架安装时，需在桥孔下没置临时排架。桁架拱片的 预制构件由运输工具运到桥孔后，用浮吊或龙门吊机等安装 就位，然后进行接头和横向连接。 吊装时，应合理地确定构件上吊点的位置和数目，正确 地规定吊装的操作步骤，以保证安装工作安全顺利地进行。 排架的位置根据桁架拱片的接头位置确定。每处的排 架一般为双排架，以便分别支承两个连接构件的相邻两端， 并在其上进行接头混凝土的浇筑或接头铜板的焊接等。 以后就位的平行各片构件则用横撑与前片暂时联系，直 到安上横向连接系构件后拆除。斜撑系史承于墩台和排架 上，如斜撑能兼作压杆和拉杆，则仅用单边斜撑即可。横撑 可采用木夹板的形式。当桁架拱片和横向连接系构件的接 头均完成后，即可进行卸架。卸架设备有木樱、木马或砂筒 等。卸架按一定顺序对称均匀地进行。如用木楔卸架，为保 证均衡卸落，最好在每一支承处增设一套木楔，两套木楔轮 流变替卸落。一般采用一次卸架，卸架后桁架拱片完全受 力。为保证卸架安全成功，在卸架过程中，要对桁架拱片进 行仔细的观测，发现问题及时停下处理。卸架的时间宜安排 在气温较高时进行．这样较易卸落。 （２）无支架安装 无支架安装，是指桁架拱片预制段在用吊机悬吊着的状 态下进行接头和合龙的安装过程。常采用的方法有塔架斜 缆安装、多机安装、缆索吊机安装和悬臂拼装等。 塔架斜缆安装，就是在墩台顶部设一塔架，桁架拱片边 段吊起后用斜向缆索（亦称扣索）和风缆稳住再安装中段。 一般合龙后即松盘抖缆，接着移动塔架，进行下一片的安装。 塔架可用Ａ形钢塔架，也可用圆术或钢管组成的人字 扒杆。塔架的结构尺寸，应通过计算确定。 收稿日期：２０１３—０２一ｌ７ 作者简介：吴涛（１９８２一），男，广东南海人，助理工程师。 斜缆是安装过程中的承重索，一般用制丝绳，钢丝绳的 直径根据受力大小选定。斜缆的数虽与桁架拱片连接的部 位应根据桁架拱片的长度和重量来确定。一般来醣，长度和 重量不大的桁架拱片，只需用一道斜缆在一个结点部位连接 即可；如果长度和重量比较大，可用两道斜缆在两个结点部 位连接。连接斜缆时，须注意小要左右偏位，以保证桁架拱 片悬吊叫的竖直。 桁架预制段的高程和平面位置可利用斜缆和风缆调整， 待两个桁架预制段都如法吊装就位并稳住后，再用浮吊等设 备吊装实腹段合龙。待接头完成、横向稳住后，松去斜缆。 用此法安装，所用吊装设备较少，并元需设置排架。 多机安装就是一片桁架拱片的各个预制段各用一台吊 机吊装，一起就位合龙。待接头完成后，吊机再松索离击，进 行下一片桁架拱片的安装。这种安装方法丁序少进度快，当 吊机设备较多叫可以采用。 用上述两种元支架安装方法时，须特别注意桁架拱片在 施工过程中的稳定陛。为此，应采取比有支架安装更可靠的 临时固定措施，并及时安装横向联结系构件。对第一片桁架 拱片的临时固定，其拱脚端可与有支架安装时一样用木斜撑 固定，跨中端则用风缆固定。其余几片也可采用木夹板固 定。木夹板除了在上弦杆之间布置外，下弦杆之间也应适当 地设置几道。对于多孔桁架拱桥，安装时须注意邻孔间施工 的均衡性。每孔桁架拱片台北后吊机松索时，桁架拱片对桥 墩产生推力，应避免桥墩承受过大的单边推力。 当起重吊装能力有限，桁架拱片的预制构件重最不能太 大时，可采用拱肋式安袈，即将桁架拱片分成下弦杆构件和
系杆拱桥、桁架拱桥专题
三、常用加固方法 3、粘贴纤维复合材料加固 通过对薄弱构件的粘贴纤维复合材料，提高构件的强度、 稳定性和抗裂性，适用于拱腿、结点处以及桥面板加劲肋的加 固。
三、常用加固方法
பைடு நூலகம்
4、增加横向联系加固 拱片间横向联系增强加固是指增大原有横向联系截面、在 拱片间增设横隔板或横系梁，以提高横向整体性的加固方法。
二、常见病害 3、横梁竖向裂缝
横梁肋板表面出现裂缝，且裂缝沿横梁呈对称分布。
原因：设计截面面积不足、配筋不当；或施工时预应力未达到设计 要求；使用荷载过大； 影响：影响结构安全。
二、常见病害 4、系杆顶面积水
系杆上方积水、渗水。
原因：排水不畅；
影响：积水渗入吊杆，导 致 吊 杆 锈蚀、断 裂， 危害 桥梁 安全。
二、常见病害 7、结点附近的混凝土斜裂缝 原因： （1）结点部位设计上 缺少必要的斜向钢筋，以抵抗 结点部位混凝土受拉主应力； （2）各杆件轴线在阶段部位 实际并未相交于一点，且受附 加应力影响，结点局部应力过 大引起开裂。 结点处开裂对结构安全性有一 定影响。 影响：影响耐久性，对结构安全性有一定影响。
二、常见病害 3、拱片间桥面微弯板开裂
影响： 混凝土 少 筋微弯 板 、钢 筋 混凝土 平 板 和 肋 腋 板是 我 过 桁架 拱 和刚 架 拱桥 上 常 用的桥 面板 形式 ， 其 中 混凝土 少 筋微 弯 板 运 用 较 多 ， 微弯 板出现裂 缝 与 桥面 铺装 裂缝的 相 互沟 通， 致使桥面 渗 水 流至 微弯 板 中 ， 因而 混凝土 少 筋微弯 板 底 面裂 缝 往往 会 伴随游 离 石灰 、 水 痕 ， 使 微弯 板的混凝土 劣 化，裂缝 进 一 步扩展 ， 最 终 发生混凝土 少 筋微弯 板 突然 断 裂 和 突然掉 板， 造成 桥面 行 车 不安全。安 全事故。
第七章 拱桥
（3）排水与防水层
图7-49 拱桥桥面排水装置
图7-50 防水层与拱腹泄水管的设置
防水层在全桥范围内不宜断开。 （4）拱桥中铰的设置
1）按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈。 2）按构造要求需采用两铰拱或三铰拱的腹拱圈。 3）需设置铰的矮小腹孔墩。
图7-51 拱桥中铰的设置
图7-13 有推力的组合体系拱
（2）按主拱圈截面形式分类
图7-14 主拱圈截面变化形式
1）板拱 3）双曲拱
2）肋拱 4）箱形拱
图7-15 主拱圈截面形式
跨径为116m，建成时是世界上跨径最大的石拱桥
图7-16 四川九溪沟桥
图7-17 流溪桥
图7-18 兰江桥
图7-19 红旗桥横截面
（3）拱桥的其它分类
图7-41 梁式腹孔拱上建筑
②连续腹孔
③框架腹孔
图7-41 梁式腹孔拱上建筑
图7-42 梁式腹孔拱桥
2）腹孔墩 ①横墙式
②立柱式
图7-43 腹孔墩
宝图7珠-44寺桥宝珠寺桥
7.4.3 其它细部构造
(1)拱上填料、桥面及人行道
一般情况下，主拱圈 及腹拱圈的拱顶填料厚度 （包括桥面厚度）不宜小 于30cm。
（7）拱桥一般都采用有支架施工的方法修建，随 着跨径和桥高的增大，支架或其它辅助设备的费用 也大大增加，从而增加了拱桥的总造价。
（8）由于拱桥水平推力大，在连续多孔的大中桥 梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采 用较复杂的措施，也会增加造价。
（9）与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高， 易造成增大造价或对行车不利的影响。
图7-4 重庆巫山长江大桥
2009年，主跨552m，世界上跨径最大的系杆拱桥 。
论述桁架结构及形式,使用范围以及构造特点
论述桁架结构的形式,使用范围以及构造特点[摘要]：世纪旗云工具箱钢结构平面桁架模块可进行多种结构形式桁架的设计计算，自动组合各种荷载，程序最终提供各个杆件内力结果，并根据用户提供的杆件截面可选项选出最合理的杆件截面。
桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。
由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。
桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。
其主要结构特点在于，各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。
由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。
结构布置灵活，应用范围非常广。
桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。
在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座。
这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。
桁式组合拱桥是由两个悬臂桁架支承一个桥梁拱组成，它除保持桁式拱结构的用料省、跨越能力大、竖向刚度大等特点外，更具有桁梁的特性和可以采用无支架悬臂安装的方法施工，使桁式组合拱桥具有一定的竞争能力。
我国贵州省建造桁式组合拱桥数量最多，国内较知名的有以下几座：(1)贵州省剑河大桥，桥梁跨径为150m，桥面宽为11m，建于1985年；(2)四川省牛佛大桥，桥梁跨径为160m，桥面宽为11m，建于1990年；(3)贵州省江界河大桥，桥梁跨径为330m，桥面宽为12m，建于1995年。
以下介绍剑河大桥的施工方法，大桥总体布置.（一）桁式组合拱桥构造特点为了减轻自重，保证截面的强度和整体刚度，桁式组合拱桥的上下弦杆和腹杆及实腹段的截面，一般均采用闭合箱形截面，并按照吊装顺序，分次拼装组合而成。
为了增强构件的整体性，在所有箱形杆件内均设有隔板加强，隔板间距为4m至5m。
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节点构 造要点
c、节点配筋要求
桁架片的连接
a、桁架纵向之间及墩台之间的连接
b、桁架拱横联接
桥面板构造
•桁式组合拱
2、刚架拱桥
上部结构由刚架拱片、横向联结系和桥面系组成。主要承重结构刚架拱片 一般由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿（斜撑）、次拱腿构成。
主要尺寸
a、桁架拱片的节间间距一般小于跨度的1/8~1/12； b、桁架拱片实腹段长度一般为跨度的0.3~0.5倍； c、下弦杆常采用等截面（一般为矩形），高为跨度的1/80~1/100) d、上弦杆截面形式与桥面构造有关； e、腹杆一般采用矩形截面，高度为下弦杆高度的1/1.5~1/2；
a、各杆件应在节点交于一点，以免产生附加弯矩； b、相邻杆件外பைடு நூலகம்交角应以园弧或直角过度；