拱桥设计
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3、计算方法简便； 4、线型美观，便于施工；
7
2.3 合理拱轴线与压力线
【模块编号】MU-06-02
◎合理拱轴的概念
——若拱轴线与某种荷载的压力线相吻合；则此时的 拱圈截面上只有轴向力，无弯矩作用，应力均匀；
8
2.3（续）
——压力线作为拱轴线？
【模块编号】MU-06-02
• 从合理拱轴线的概念出发， 我们希望“拱轴线”能与 荷载的压力线重合。
——沿拱轴方向宽度不变，高度变化；或高度不变，宽度变化；
◎增大截面 的惯性矩 I ，对降低应力并非最有效～选择恰 当的拱轴线更重要。
12
3.1（续）
◎对大跨或很陡的圬工拱桥，根据 拱厚系数确定：
I
Id
[1 (1 n) ]cos
【模块编号】MU-06-02
◎拱厚系数n 与恒载与活载的比值有关：
恒载比重大则 n 较小（拱厚变化大）反之较大。 空腹n=0.3～0.5；实腹n=0.4～0.6；钢砼n=0.5～0.8； ——【f/l 较小，上述的n取较小】
【模块编号】MU-06-02
主要内容
一、拱桥的总体布置 二、拱轴线型选择 三、拱圈截面变化规律及截面尺寸拟定
1
【模块编号】MU-06-02
一、 拱桥的总体布置
1-1、桥址方案比较确定桥位； 1-2、根据地质、通航等确定桥梁长度、跨径、孔数、桥
面设计标高、主拱圈矢跨比；
2
1-3、确定桥梁的设计标高和矢跨比
13
3.2 截面尺寸拟定
【模块编号】MU-06-02
拱圈宽度：
拱圈的宽度，主要取决于桥面的宽度，即行车道宽度与人行道 宽度之和。
拱圈高度
估算主拱圈高度的经验公式或数据，可作为设计计算时拟定截 面尺寸的参考 ；
拱圈构造尺寸
14
9
2.4 常用的拱轴线型（能表达为拱轴线方程）
【模块编号】MU-06-02
①圆弧线 优点：
拱轴各点曲率相同，线型 简单； 缺点： 矢跨比较大时， 与恒载 压力线偏离较大，拱圈受 力不均；
——适合于20m以下的小 跨径拱桥；
源自文库
②抛物线
—均匀荷载下，拱的合理拱轴；
适合于：
恒载分布比较接近均匀的拱桥， 如矢跨比较小的大跨径空腹 式拱桥、桁架拱、刚架拱等；
【模块编号】MU-06-02
◎标高：
– 桥面标高 – 拱顶底面标高 – 起拱线标高 – 基础底面标高
3
◎矢跨比
【模块编号】MU-06-02
※根据跨径、拱顶、拱脚标高确定矢跨比（f/l)
4
【模块编号】MU-06-02
◎不等跨的处理 多跨拱桥的“不等跨”问题，可以采用的措施有：
– 大跨用较大的矢跨比、小跨用较小的矢跨比； – 大跨采用较低的拱脚标高、小跨采用较高的拱脚标高； – 大跨采用较轻的拱上填料、小跨采用较重的拱上填料；
二次抛物线方程：
x y
4
f
2
2
l ——也可采用高次抛物线
10
2.4 常用的拱轴线型（续）
【模块编号】MU-06-02
③悬链线
实腹拱桥的合理拱轴线----
恒载集度（单位长度的 恒重）由拱顶向拱脚连 续分布、逐渐增大；
空腹拱桥恒载压力线在腹 孔墩处有转折点，用悬 链线作拱轴线与恒载压 力线有偏离，但对拱圈 控制截面有利；
• 但是，“压力线”是于某 种荷载对应的。
• 桥梁在结构重力及活荷载 等多种荷载作用下，采用 某一荷载的压力线作为拱 轴线，也不可能与所有变 化的荷载的压力线重合
——现实的桥梁中，并无“合 理拱轴线”
• 公路拱桥恒载所占比重 大，一般采用恒载压力 线作为拱轴线；
• 特殊情况，活载较大时， 如铁路拱桥，可用恒载 加一半活载的压力线作 为拱轴线。
5
二、 拱轴线型的选择
【模块编号】MU-06-02
• 2.1 选择的总原则 尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。
6
2.2 拱轴线选择应满足的条件
【模块编号】MU-06-02
1、尽量减小拱圈截面弯矩，使截面在附加内力影响下各 主要截面的应力相差不大，并不出现拉应力；
2、对于无支架施工，不用临时性施工措施，能满足各施 工阶段的要求；
悬链线作空腹拱的拱轴 线可采用“五点重合法” 即：在拱顶、跨径1/4及 拱脚处使拱轴线与恒载 压力线重合；
悬链线、高次抛物线是 目前大、中跨径拱桥采 用最普遍的拱轴线型；
11
【模块编号】MU-06-02
三、拱圈截面变化规律和截面尺寸拟定
3.1 拱圈截面变化规律
主拱圈：
——等截面及变截面型式；
变截面：
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2.3 合理拱轴线与压力线
【模块编号】MU-06-02
◎合理拱轴的概念
——若拱轴线与某种荷载的压力线相吻合；则此时的 拱圈截面上只有轴向力，无弯矩作用，应力均匀；
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2.3（续）
——压力线作为拱轴线？
【模块编号】MU-06-02
• 从合理拱轴线的概念出发， 我们希望“拱轴线”能与 荷载的压力线重合。
——沿拱轴方向宽度不变，高度变化；或高度不变，宽度变化；
◎增大截面 的惯性矩 I ，对降低应力并非最有效～选择恰 当的拱轴线更重要。
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3.1（续）
◎对大跨或很陡的圬工拱桥，根据 拱厚系数确定：
I
Id
[1 (1 n) ]cos
【模块编号】MU-06-02
◎拱厚系数n 与恒载与活载的比值有关：
恒载比重大则 n 较小（拱厚变化大）反之较大。 空腹n=0.3～0.5；实腹n=0.4～0.6；钢砼n=0.5～0.8； ——【f/l 较小，上述的n取较小】
【模块编号】MU-06-02
主要内容
一、拱桥的总体布置 二、拱轴线型选择 三、拱圈截面变化规律及截面尺寸拟定
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【模块编号】MU-06-02
一、 拱桥的总体布置
1-1、桥址方案比较确定桥位； 1-2、根据地质、通航等确定桥梁长度、跨径、孔数、桥
面设计标高、主拱圈矢跨比；
2
1-3、确定桥梁的设计标高和矢跨比
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3.2 截面尺寸拟定
【模块编号】MU-06-02
拱圈宽度：
拱圈的宽度，主要取决于桥面的宽度，即行车道宽度与人行道 宽度之和。
拱圈高度
估算主拱圈高度的经验公式或数据，可作为设计计算时拟定截 面尺寸的参考 ；
拱圈构造尺寸
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2.4 常用的拱轴线型（能表达为拱轴线方程）
【模块编号】MU-06-02
①圆弧线 优点：
拱轴各点曲率相同，线型 简单； 缺点： 矢跨比较大时， 与恒载 压力线偏离较大，拱圈受 力不均；
——适合于20m以下的小 跨径拱桥；
源自文库
②抛物线
—均匀荷载下，拱的合理拱轴；
适合于：
恒载分布比较接近均匀的拱桥， 如矢跨比较小的大跨径空腹 式拱桥、桁架拱、刚架拱等；
【模块编号】MU-06-02
◎标高：
– 桥面标高 – 拱顶底面标高 – 起拱线标高 – 基础底面标高
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◎矢跨比
【模块编号】MU-06-02
※根据跨径、拱顶、拱脚标高确定矢跨比（f/l)
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【模块编号】MU-06-02
◎不等跨的处理 多跨拱桥的“不等跨”问题，可以采用的措施有：
– 大跨用较大的矢跨比、小跨用较小的矢跨比； – 大跨采用较低的拱脚标高、小跨采用较高的拱脚标高； – 大跨采用较轻的拱上填料、小跨采用较重的拱上填料；
二次抛物线方程：
x y
4
f
2
2
l ——也可采用高次抛物线
10
2.4 常用的拱轴线型（续）
【模块编号】MU-06-02
③悬链线
实腹拱桥的合理拱轴线----
恒载集度（单位长度的 恒重）由拱顶向拱脚连 续分布、逐渐增大；
空腹拱桥恒载压力线在腹 孔墩处有转折点，用悬 链线作拱轴线与恒载压 力线有偏离，但对拱圈 控制截面有利；
• 但是，“压力线”是于某 种荷载对应的。
• 桥梁在结构重力及活荷载 等多种荷载作用下，采用 某一荷载的压力线作为拱 轴线，也不可能与所有变 化的荷载的压力线重合
——现实的桥梁中，并无“合 理拱轴线”
• 公路拱桥恒载所占比重 大，一般采用恒载压力 线作为拱轴线；
• 特殊情况，活载较大时， 如铁路拱桥，可用恒载 加一半活载的压力线作 为拱轴线。
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二、 拱轴线型的选择
【模块编号】MU-06-02
• 2.1 选择的总原则 尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。
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2.2 拱轴线选择应满足的条件
【模块编号】MU-06-02
1、尽量减小拱圈截面弯矩，使截面在附加内力影响下各 主要截面的应力相差不大，并不出现拉应力；
2、对于无支架施工，不用临时性施工措施，能满足各施 工阶段的要求；
悬链线作空腹拱的拱轴 线可采用“五点重合法” 即：在拱顶、跨径1/4及 拱脚处使拱轴线与恒载 压力线重合；
悬链线、高次抛物线是 目前大、中跨径拱桥采 用最普遍的拱轴线型；
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【模块编号】MU-06-02
三、拱圈截面变化规律和截面尺寸拟定
3.1 拱圈截面变化规律
主拱圈：
——等截面及变截面型式；
变截面：