上承式拱桥设计构造施工及计算
上承式拱桥的计算总结
3、抛物线
（1）在均匀荷载作用下，拱的合理拱轴线是 二次抛物线，适宜于恒载分布比较均匀的 4f 2 拱桥，拱轴线方程为： y1 2 x
（2）在一些大跨径拱桥中，也采用高次抛物 线作为拱轴线。
l
4、悬链线
（1）实腹式拱桥的恒载集度由拱顶到拱脚是 连续分布、逐渐增大的，其恒载压力线是一 条悬链线。
截面高度：d
主拱圈横桥向取1米单位宽度计算： 横截面面积：A 截面惯性矩：I 截面抵抗矩：W
截面回转半径：rw
②计算跨径和计算矢高 计算跨径：L
计算矢高：f
Sinφj、cosφj根据假定的拱轴系数ｍ和矢跨
比f／ L查《拱桥》 手册表（III）-2０（８）
查得。
③拱脚截面投影
水平投影：x=d· Sinφj
可由《拱桥》（上）第575页附录III表(III)-1查
出。
第三节 拱桥计算
一、拱轴线的选择与确定 二、确定拱轴系数 三、主拱圈弹性中心及弹性压缩系数计算
四、主拱圈截面内力计算
五、主拱圈正截面强度验算
六、主拱圈稳定性验算
七、主拱圈裸拱强度和稳定性验算
八、主拱圈应力调整
2.3.2 拱轴系数的确定 1、实腹式拱桥拱轴系数的确定 拱顶 g d 1hd 2 d
hd , d , h, j 分别为拱顶填料厚度、主拱圈厚度、拱脚拱 腹填料厚度及拱脚处拱轴线水平倾角。
1hd 2 d
1）确定拱轴系数的步骤： （1） 假定m （ 2 ） 从 《 拱 桥 （ 上 ） 》 第 1000 页 附 录 III 表 (III)-20查 cos j （3）由公式计算新的m′ （4）若计算的m′ 和假定m 相差较远，则再 次计算m′ 值 （5）直到前后两次计算接近(相差半级)为止。
第三节拱桥计算
（1）不考虑弹性压缩旳恒载内力--实腹式拱
以为实腹式拱轴线与压力线完全重叠，拱圈
中只有轴力而无弯矩，按纯压拱计算：
恒载水平推力： H g
m 1 4k 2
gdl2 f
kg
gdl2 f
(0.128 ~ 0.18)
gdl2 f
拱脚竖向反力为半拱恒载重力：
Vg
l1 0
g x dx
m2 2 ln(m
3、活载横向分布：活载作用在桥面上使主拱 截面应力不均匀旳现象。在板拱情况下经常 不计荷载横向分布，以为主拱圈全宽均匀承 担荷载。 4、计算措施：手算和程序计算。
第三节 拱桥计算
一、拱轴线旳选择与拟定 二、拟定拱轴系数 三、主拱圈弹性中心及弹性压缩系数计算 四、主拱圈截面内力计算 五、主拱圈正截面强度验算 六、主拱圈稳定性验算 七、主拱圈裸拱强度和稳定性验算 八、主拱圈应力调整
第三节 拱桥计算 一、拱轴线旳选择与拟定 二、拟定拱轴系数 三、主拱圈弹性中心及弹性压缩系数计算 四、主拱圈截面内力计算 五、主拱圈正截面强度验算 六、主拱圈稳定性验算 七、主拱圈裸拱强度和稳定性验算 八、主拱圈应力调整
2.3.3 主拱圈弹性中心及弹性压缩系数计算
1 悬链线无铰拱旳弹性中心
采用恒载压力线作为拱轴线，在恒载作用下不 考虑拱圈变形旳影响时，拱圈各截面均只有轴向压 力，此时拱圈处于纯压状态。但是拱圈材料有弹性， 它在恒载产生旳轴向压力作用下会产生弹性压缩， 使拱轴长度缩短，这种现象称为拱旳弹性压缩。因 为无铰拱是超静定构造，弹性压缩引起拱轴旳缩短， 会在拱中产生内力，在设计中为了计算以便将恒载 压力分为两个部分，即：不考虑弹性压缩引起旳内 力与弹性压缩引起旳内力。两者相加，得到恒载作 用下旳总内力。
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计钢管混凝土拱桥是一种结构优雅、坚固耐用的大跨度桥梁形式。
它由钢管和混凝土组成，结构简单，承载能力强，适用于大跨度桥梁的建设。
在设计大跨度上承式钢管混凝土拱桥时，以下是需要考虑的一些主要因素：1.拱桥的跨度：大跨度拱桥是指主跨大于150米的桥梁。
桥梁的跨度取决于两岸的地形和水域宽度。
大跨度桥梁需要考虑跨度对结构的影响，并选择合适的桥梁形式。
2.拱桥的荷载：大跨度拱桥需要能够承受重大的静态和动态荷载，包括自重、行车荷载、地震荷载等。
荷载的大小和分布会影响桥梁结构的设计和材料的选择。
3.钢管的尺寸和材质：钢管是拱桥结构的主要组成部分，它需要具备足够的强度和刚度。
钢管的尺寸和材质选择需要考虑荷载和桥梁形式，通常使用直径较大的无缝钢管。
4.混凝土的强度和配方：混凝土是用来固化钢管和增加桥梁整体强度的材料。
混凝土的强度需要符合设计要求，配方需要考虑到混凝土的工作性能和抗裂性能。
5.拱桥的支座和地基：拱桥的支座和地基是保证桥梁稳定和安全的重要组成部分。
支座的设计需要考虑到桥梁的变形和荷载传递，地基的承载能力需要满足土壤的承载要求。
6.环境因素：大跨度拱桥建设需要考虑环境因素对桥梁的影响，包括气候条件、河流水位和冲击力等。
这些因素会对桥梁的稳定性和安全性产生影响，需要在设计中予以考虑。
在设计大跨度上承式钢管混凝土拱桥时，需要进行综合分析和计算，确保桥梁能够满足设计要求并具有良好的结构性能。
最后，需要进行模拟和实验验证，确保设计方案的可行性和安全性。
总之，大跨度上承式钢管混凝土拱桥的设计需要全面考虑桥梁的跨度、荷载、钢管和混凝土的性能、支座和地基的设计以及环境因素的影响。
只有综合考虑这些因素，才能设计出安全可靠、优雅耐用的大跨度拱桥。
3第2章 上承式拱桥
第三节 拱桥的计算
一、概述
拱轴线的选择与确定
恒载内力 活载内力
温度、收缩徐变
拱 桥
成桥状态的内力分析和强度、刚度、稳定验算 拱脚变位
的
内力调整
计
拱上建筑的计算
算
施工阶段的内力分析和定验算
二、拱轴线的选择与确定
拱轴线的形状直接影响主截面的内力分布与大小，选择拱轴线 的原则，是要尽可能降低荷载产生的弯矩。最理想的拱轴线是 与拱上各种荷载作用下的压力线相吻合，使拱圈截面只受压力， 而无弯矩及剪力的作用，截面应力均匀，能充分利用圬工材料 的抗压性能。实际上由于活载、主拱圈弹性压缩以及温度、收 缩等因素的作用，实际上得不到理想的拱轴线。一般以恒载压 力线作为设计拱轴线。 （一）圆弧线
（1－2－20）
则
d2y1
d2
l12gd Hg
k2y1
（1－2－21）
上式为二阶非齐次微分方程。解此方程，得到的拱轴线（压力线）方程为：
y1mf1(chk1)
（1－2－22）
上式为悬链线方程。
其中ch k为双曲余弦函数：
chkek ek
2
•对于拱脚截面有：=1，y1=f，代入式（1－2－22）可得：
代=1，如上式，即可求得：
tgj shk
c)根据计算出的 j 计算出gj后，即可求得mi+1
d)比较mi和mi+1，如两者相符，即假定的mi为真实值；如两者相差较大， 则以计算出的mi+1作为假设值，重新计算，直到两者相等
（2）空腹式拱拱轴系数的确定 空腹式拱桥中，桥跨结构的恒载由两部
分组成，即主拱圈承受由实腹段自重的分布 力和空腹部分通过腹孔墩传下的集中力（如 左图）。由于集中力的存在，拱的压力线为 在集中力作用点处有转折的曲线。但实际设 计拱桥时，由于悬链线的受力情况较好，故 多用悬链线作为拱轴线。
第二章-拱桥的构造及设计
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 30
桁 架 拱 桥： 结 构 构 造 (桁架拱片与墩台的连接)
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 27
桁 架 拱 桥： 结 构 构 造 (桁架拱片)
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;
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 25
桁 架 拱 桥： 结 构 优 缺 点 1. 优点：利用拱上建筑与拱圈共同作用原理，预制桁式拱片， 装配程度高、整体性好，自重轻、用料省，适用于软土地基的 中、小跨度桥梁。
2. 缺点： 节点开裂问题。 大跨度桁架组合拱桥的适用性。
下弦杆与墩（台）的连接一般
悬臂方式
是 在 墩 （ 台 ） 帽 上 预 留 深 10cm 左右（或与肋高相同）的槽孔，
将下弦杆插入并封以砂浆。在
过梁式 受力明确
跨径较大时，由于墩（台）位 移等原因，往往造成支承面局
部承压，引起反力偏心和结构
伸入式
内力变化，故宜采用较完善的 铰接。
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 31
第三篇 混凝土拱桥 第二章 拱桥的构造及设计 第一节 上承式拱桥的构造与设计 38
上承式钢筋混凝土箱肋拱桥拱肋架设工艺
上承式钢筋混凝土箱肋拱桥拱肋架设工艺一、工程概况：大桥主桥上部结构为上承式钢筋混凝土箱肋拱桥，跨径布置自长沙岸起为3×70m+3×94m+5×70m。
箱肋单跨主拱圈由8个等截面单箱组成4条分离式拱肋，半幅桥的两组肋之间由横系梁连接。
拱肋采用三段预制吊装，全桥共264段拱肋。
拱上构造为立柱排架和简支板组成的梁板式结构，桥面连续。
箱肋拱拱轴系数均为1.543；净矢跨比：94m和70m分别为1/6和1/7；单箱截面高度：94m和70m分别为1.8m和1.5m；单箱截面宽度均为1.5m；设计节段吊装重量：94m：边段620kN，中段570 kN；70m：边段476kN，中段468 kN。
拱肋接头型式为对接平接头，顶底板端设连接定位角钢，定位螺栓为M27螺栓。
箱肋吊点、扣点未设吊环，采用钢丝绳捆绑吊装。
二、编制依据：1．招标文件2．公路桥涵施工技术规范（JTJ041-89）3．公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）4．施工组织设计5．设计施工图三、拱肋架工艺（一）缆索吊机简介按照施工组织设计的安排，主桥上部结构安装采用缆索吊机作为起重设备。
本缆索吊机为三塔双跨，A塔（长沙岸）位于桥线里程K1+579m，B塔位于主桥墩43#墩墩身顶，其中心里程为K2+198m，C塔（衡阳岸）位于桥线里程K2+634m，即AB跨跨度为619m，BC 跨跨度为436m。
主要性能：AB跨最大吊重为70T，BC跨为50T。
起吊范围：AB跨最左（靠长沙岸）起吊位置距A塔50mAB跨最右（靠衡阳岸）起吊位置距B塔18mBC跨最左起吊位置距B塔15mBC跨最右起吊位置距C塔30m本缆索吊机塔架均为万能杆件拼装而成，塔架下端与基础顶面支座铰接，主索锚固系统采用钻孔桩承合式地锚，锚碇系统为可移动式，索鞍亦可在塔顶横移。
起吊部分：缆索吊机承重索为8根φ60钢丝绳，4根一组，一组承重索上单跨设2个起吊小车，与另一组相对应的2个小车组成2个吊点。
上承式钢筋混凝土实腹拱桥施工方案
上承式钢筋混凝土实腹拱桥施工方案拱桥施工顺序：施工拱座及桥台、拼装拱架、分段施工主拱圈混凝土、现浇拱上隔墙、依次对称施工腹拱、浇筑拱顶实体桥面、安装桥面系。
施工步骤见图。
上承式钢筋混凝土实腹拱桥施工步骤图1、 施工准备（1）场地“三通一平”，做好施工前准备工作。
（2）施工拱座及桥台台身，基岩临时开挖采用锚杆进行边坡加固。
（3）在台顶安装跨度70m 、吊重30t 缆索吊机，拼装施工拱架，拱架采用工字钢按拱圈拱度加工。
ⅣⅠⅠⅡⅡⅢⅢⅣⅤⅤⅥⅥ11123456（1）施工拱座及桥台台身，基岩临时开挖采用锚杆进行边坡加固。
（２）在台顶安装跨度70m 、吊重30t 缆索吊机，拼装施工拱架。
（1）在拱架上立模板，模板采用组合钢模板。
绑扎拱肋钢筋，对称浇筑拱圈混凝土。
（2）拱圈的浇筑按“Ⅰ～Ⅶ”顺序对称浇筑，各段间预留间隔槽，间隔槽混凝土待分段混凝土浇筑完成且达到设计强度的80%、混凝土养护不少于7天和结合面按施工缝处理后再由拱脚向拱顶对称进行浇筑。
（3）拱顶设合龙口，合龙温度控制在100C ～150C 。
（1）待拱圈及间隔槽混凝土强度达到100%，拱圈从两侧逐步脱离拱架。
（2）拆除拱架。
（3）立模浇筑拱上建筑。
模板采用组合钢模，混凝土浇筑按分块顺序依次进行，各分块之间做好施工缝的连接。
待拱上建筑混凝土达到设计强度的80%后，再进行桥面系施工，直至全桥完成。
Ⅶ施工流程示意图施工说明2、拱圈施工（1）在拱架上立模板，模板采用组合钢模板。
绑扎拱肋钢筋，对称浇筑拱圈混凝土。
（2）浇筑时沿拱跨方向分段浇筑，为减小拱架变形，拱圈分6段浇筑，各段间预留间隔槽。
（3）拱圈的浇筑按顺序对称浇筑。
间隔槽混凝土待分段混凝土浇筑完成且达到设计强度的80%、混凝土养护不少于7天和结合面按施工缝处理后再由拱脚向拱顶对称进行浇筑。
（4）分段浇筑时，各段内的混凝土应连续一次浇筑完毕，因故中断时，应浇注成垂直于拱轴线的施工缝，如已浇筑成斜坡，应凿成垂直于拱轴线的平面或台阶式结合面。
浅谈上承式拱桥施工
跨 高速公路 的跨 线桥 。桥 型 多种 多样 ，如拱桥 、连 续 梁 桥 、刚构 、悬臂梁桥 等 。上承 式拱桥 是高速 公路 常
见 的一种跨线桥 型 。
度 达到 ６ ％ 的设 计强 度 时方能进 行 。待主 拱 圈及 拱 ０ 上 连续 梁混 凝土 强度均 大 于设计 强度 的 ９ ％ 方 能卸 ０ 除拱 架 。卸架程 序按设计 计算卸落 量 由两边 四分点开 始 ，分别对称地 向拱顶和拱 脚两个方 向分三次进行 。 台背 回填 工序必须 在主拱 圈卸 架之前完成 。台后
验。
２ ４ 支架基础 ．
主线路基基 本成型后 ，整平桥 址场地 ，视场 地情
Ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｒ ｃ Ｍａ ａ ｅ ｎ ｊ
篷设譬 ｏ９ 第 期（ １ － 理２０年 ８ 总第 ２￣ ２）
实 技 交 用 术 流
预 压采 用砂 包 ，在 全桥 主 拱 圈范 围 内对拱 圈支
隔槽 混凝土 ，应 待拱 圈分 段浇筑完 成 ，其 后其强度 达 到 ７ ％ 设 计 强度和 接合 面按 施工 缝处 理后 ， 由拱脚 ５
向拱顶 对称进行浇 筑 。拱 顶及两拱 脚 间隔槽 混凝土应
２ ０ 公路 桥涵施 工技术规 范》 的要 求 ，片石在 使用 ０ ０《
前应 按 ＪＪ ５—４ 《 ］ ４９ 公路 工程石料 试验规 程》进行 试 ｒ０
Ｐｒ ｅ ！Ｍ ａ ｇｅ ｅ ｔ （ ｃ ｎａ ｍ ｔｔ
甬支 Ｘ／ — ｛￣ Ｉ Ｉ Ｌ 篷设 理２ｏ年第 期（ １ － ０９ ８ 总第 ２￣ ２）
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徐志华 叠 （ 上海上咨建设工程咨询有限公司 上海 ２ｏｏ） ｏｏ３
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l0 30m, h 104 cm;l0 60m, h 130 cm;
变厚小跨径石拱桥 hd (1 l0 )
（ =0.13~0.17的系数）
（3）拱圈截面变化(较少采用)
工程中常采用等截面的板拱设计。 变截面板拱有变宽，不变高和变高，不变宽 （与内力变化趋势相同）两类。 变宽：可有效提高拱圈的横向稳定性，对大跨 径拱肋或窄拱圈有主要意义，但增大了墩台宽度， 增加造价。多用于中承式拱桥。 变高（镰刀形拱）：由于减小拱脚截面可有效 降低拱脚弯矩，使得弯矩在全跨均匀分布，较经济 合理，但该种形式适用于100m左右，较少采用 。
1 ) 板拱（带肋板拱）
（1）拱圈宽度确定 板拱宽度一般由桥面宽度确定，人行
道可放置或悬挑在拱圈上。桥规规定：当 拱圈宽跨比B/L＜1/20时，应验算拱圈的 横向稳定性。
（2）拱圈厚度
根据跨径、矢高、荷载大小及材料等试算确 定。
等厚小跨径石拱桥
（β=4.5~6.0的系数，k是荷载系数，汽车-
20取1.2）
石板拱的构造
（5）混凝土板拱的构造
（a）素混凝土板拱 现浇素混凝土板拱：收缩应力大，加强养护。 预制块件砌筑板拱：简单预制块板拱；分肋合拢， 横向填镶砌筑板拱；卡砌空心板拱； （b）钢筋混凝土板拱 钢筋混凝土板拱构造简单、外表整齐、可以 设计成最小的板厚，轻巧美观。配筋按计算需要 与构造要求进行。
上承式拱桥
第一节 上承式拱桥的设计与构造 第二节 上承式拱桥的施工 第三节 拱桥的计算
第一节 上承式拱桥的设计与构造
普通型上承式 拱桥
整体型上承式 拱桥
第一节 上承式拱桥的设计与构造
一、 主拱圈的构造与尺寸拟定 二、 拱铰 三、 拱上建筑构造
2.1.1 主拱圈的构造与尺寸拟定
1 普通型上承式拱桥 1 ) 板拱（带肋板拱） 2 ) 肋拱 3) 箱形拱（箱板拱和箱肋拱） 4 ) 双曲拱
4）顶底板及腹板尺寸：顶底板15-22cm，外 腹板12-15cm，内腹板4-8cm，上安装缝20厘米， 下安装缝4厘米。200米以上特大桥有例外。
（4）横隔板和横向联结 1）除了在段端部、吊扣点及拱上立柱处必设 外，其余每隔3－5米设置一道，横隔板厚6－8厘 米，中部常常挖空，便于施工行走。 2）肋间横向联接与拱肋形式有关，在横隔 板处采用钢筋及钢板焊接等方法联接。
石板拱的构造
（c）限制砌缝宽度：因砂浆强度小于拱石强 度，通常规定缝宽料石拱小于2厘米，块石拱小于 3厘米，片石拱小于4厘米；
（d）设置五角石：在拱圈与腹拱墩及墩台连 接处，设置特殊的五角石改善受力状况，目前也 常采用现浇混凝土拱座。
（e）拱石编号：为便于拱石加工和确保 施工砌筑要求，需对每块拱石进行编号。对 等截面悬链线拱可采用多心圆代替悬链线放 样。
箱形拱截面组合方式
万县长江大桥
（3）拱圈截面尺寸拟定：
1）拱圈高度：主要取决于跨径，试算确定， 初拟经验公式： h l0 /100
2）拱圈宽度：一般为桥宽的0.6-1.0倍，不小 于跨径的1/20
3）箱肋宽度：取决于吊装重量，目前国内吊 装重量在 100吨内，箱宽一般为1.2-1.7m
双曲拱桥的特点
构造特点：
化整为零，集零为整
使用性能：
接缝较多，截面受力复杂，整体性差， 几乎不再修建
2 整体型上承式拱桥的构造与尺寸拟定
Байду номын сангаас
整
（1）普通桁架拱桥
体 1、桁架拱桥
型 上
（2）桁式组合拱桥
承
式 2、刚架拱桥
拱
桥
1 )普通桁架拱桥 (a) 组成：桁架拱片、横向联系、桥面
(b) 一般特点：桁架拱片是主要承重结构， 由上下玄杆、腹杆和实腹段组成整体，共同受 力，各杆件主要承受轴力；桁架拱片在荷载作 用下有水平推力，跨中实腹段受压为主；桁拱 片外部为两铰结构，温变及变位引起的结构附 加内力较小。
（1）箱形拱的主要特点： ①截面挖空率大； ②抵抗正负弯矩能力大致相同； ③抗弯抗扭刚度大，整体稳定性好，可单肋成拱； ④制作要求高，吊装设备多。
（2）箱形拱截面组合方式： ①多条U形肋截面（整体性、单肋合拢稳定性差） ②多条工形肋截面（横向联接刚度、焊接条件差） ③多条闭合箱形肋截面 ④单箱多室截面，用于不能采用预制吊装的特大 桥。
无铰拱、两铰拱和三铰拱的弯矩图
1、惯矩拱顶向拱脚增大的无铰拱 2、惯矩拱顶向拱脚减小的无铰拱 3、两铰拱 4、三铰拱
（4）石板拱的构造
（a）材料规格要求：石质均匀、不易风化、 无裂纹，形状为长方形或楔形，不小于30号强度， 砌筑的砂浆标号不低于7.5号。
（b）错缝：对料石拱，拱石受压面与拱轴线 垂直，可不错缝，横向必须错缝10厘米以上；对 块石拱，择较大平面与拱轴线垂直，大头在上， 错缝大于8厘米。
横隔板和横向联结
（5）拱箱接头
（6）肋间横系梁
要求具有一定刚度，使拱肋形成牢固的整体。 其截面形式有工形、箱形及桁片等。在横系梁处 箱内设横隔板，对于箱形系梁，应设双横隔板， 并在相应位置伸出预留钢筋。对于桁片系梁则只 需在上下玄杆位置有钢筋联接。
4 ) 双曲拱
1965年前后我国江苏省创造的桥型，由于主 拱圈在纵横向均呈拱形而得名。拱圈由四部分组成： 拱肋、拱波、拱板和横向联系。实践证明，该桥型 存在问题，受力部位严重开裂，存在安全隐患，目 前很少采用。
(c) 缺点：杆件纤细、模板复杂、浇筑及吊 运要求高，节点是薄弱环节，常常有开裂。
（d）桁杆布置的三种形式： 斜杆式、竖杆式和桁肋式
（e）桁架拱结构主要尺寸 实腹段长度为计算跨径的0.3—0.5之间； 节间长度不宜大于计算跨径的1/10左右； 斜杆与上玄杆夹角应在30—50度之间； 实腹段跨中截面高度大约为跨径的1/40左右； 下玄杆常采用等截面形式，高度约为跨径的1/80； 桁架拱片数和间距与桥宽、跨径及桥面板等有关；
素混凝土板拱构造
钢筋混凝土板拱构造
2) 肋拱
由两条或多条分离的平行窄拱圈所组成的拱桥。 有混凝土肋拱、钢管肋拱、钢肋拱和石肋拱等 。
肋拱拱肋截面型式
钢管混凝土肋拱截面
3) 箱形拱
（1）箱形拱的主要特点 （2）箱形拱截面组合方式 （3）拱圈截面尺寸拟定 （4）横隔板和横向联接 （5）拱箱接头 （6）钢筋布置