拱式桥桥的构造与设计
梁式桥、拱式桥、悬索桥与斜拉桥的对比分析总结
分别从结构构造、力学特性、适用范围、结构内力计算方法以及主要施工工艺五个方面对梁式桥、拱式桥、悬索桥与斜拉桥进行对比分析总结。
一、梁桥以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。
主梁可以是实腹梁或者是桁架梁（空腹梁）。
实腹梁外形简单，制作、安装、维修都较方便，因此广泛用于中、小跨径桥梁。
但实腹梁在材料利用上不够经济。
桁架梁中组成桁架的各杆件基本只承受轴向力，可以较好地利用杆件材料强度，但桁架梁的构造复杂、制造费工，多用于较大跨径桥梁。
桁架梁一般用钢材制作，也可用预应力混凝土或钢筋混凝土制作，但用的较少。
过去也曾用木材制作桁架梁，因耐久性差，现很少使用。
实腹梁主要用钢筋混凝土、预应力混凝土制作，也可以用钢材做成钢钣梁或钢箱梁。
实腹梁桥的最早形式是用原木做成的木梁桥和用石材做成的石板桥。
二、拱桥是以承受轴向压力为主的拱(称为主拱圈)作为主要承重构件的桥梁。
1.按照主拱圈的静力图式，拱轿可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱（图3 拱桥形式示意图）。
(1).三铰拱是静定结构，其整体刚度较低，尤其是挠曲线在拱顶铰处产生折角，致使活载对桥梁的冲击增强，对行车不利。
拱顶铰的构造和维护也较复杂。
因此，三铰拱除有时用于拱上建筑的腹拱圈外，一般不用作主拱圈。
(2).两铰拱取消了拱顶铰，构造较三铰拱简单，结构整体刚度较三铰拱为好，维护也较三铰拱容易，而支座沉降等产生的附加内力较无铰拱为小，因此在地基条件较差和不宜修建无铰拱的地方，可采用两铰拱桥。
(3).无铰拱属三次超静定结构，虽然支座沉降等引起的附加内力较大，但在荷载作用下拱的内力分布比较均匀，且结构的刚度大，构造简单，施工方便,因此无铰拱是拱桥中,尤其是圬工拱桥和钢筋混凝土拱桥中普遍采用的形式。
2.按照主拱圈的构成形式，拱又可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱等(图4主拱圈的构成形式示意图)。
①板拱：拱圈横截面呈矩形实体截面，它横向整体性较好、拱圈截面高度小、构造简单，但抵抗弯矩能力较差，一般用于圬工拱桥。
拱形桥结构原理范文
拱形桥结构原理范文拱形桥是一种特殊的桥梁结构，由于其独特的构造方式，使其在桥梁工程中被广泛应用。
拱形桥的原理主要基于力学和结构力学原理。
拱形桥的结构原理主要有以下几个方面：1.受力平衡原理：拱形桥的主要受力形式是受力平衡，即桥梁上的荷载在各个部位的受力平衡。
在拱形桥中，上部结构以拱形为主要受力构造，下部结构主要是支座。
通过上下两部分的受力平衡，达到整个桥体的稳定与均衡。
2.拱形的形状和受力特性：拱形结构是一种弯曲力学原理，它的受力特性主要体现在对外力的反作用。
拱形能够将荷载通过弯曲的形状向两侧转移，将大部分压力转移到桥的两端或两端支座上，从而减小桥梁中间部分的受力，提高桥梁的承载能力。
3.拱脚的支撑作用：拱脚是拱形桥的关键部分，起到支撑拱形结构的作用。
拱脚主要承受着竖向荷载，通过均匀传递荷载到地基或桥墩上，使桥梁得到均匀支撑和保持稳定。
同时，拱脚还能够通过其内部的杆件来对跨度内的水平力进行消除，使得桥梁结构更加稳定。
4.拱形的形状选择：拱形的形状对拱桥的受力分布有重要影响。
通常情况下，拱形桥的形状采用近似对称的曲线，如圆拱、椭圆拱、抛物线拱等。
这种形状的选择能够使桥体的受力更加均匀，并减少因受力集中而导致的应力集中现象，提高桥梁的承载能力。
5.材料选择与合理配筋：拱形桥的材料选择与合理配筋也是保证桥体安全稳定的关键。
在拱形桥设计中，根据受力特点和预测荷载来选择适合的桥梁材料，如钢材、混凝土等，以及合理的配筋和支撑杆件的布置，保证拱形桥在荷载作用下不发生塑性变形或破坏。
总的来说，拱形桥的结构原理是基于受力平衡、弯曲力学和力学原理，通过选取合适的形状和材料，合理设计拱脚和支座结构，使得拱形桥能够充分发挥其受力特性，提高桥梁的承载能力和稳定性。
拱形桥的应用广泛，不仅是桥梁工程的重要形式，也是建筑工程领域的重要代表。
拱形桥的概念
拱形桥的概念
拱形桥是一种建筑工程结构，它的主要特点是由一组连续的拱形构成的横向支撑体系，用于横跨两个支点之间的跨度。
拱形桥可以通过通过地面、水体或其他障碍物，以提供通行的道路。
拱形桥的设计原则基于力学原理，力图将桥墩的受力均匀分布到拱石上，以保证桥的稳定性和承载能力。
拱形桥可以采用不同的材料来建造，包括石头、混凝土、钢铁等。
根据桥梁的设计和所处环境的要求，拱形桥可以具有不同的形状和结构，如单孔拱桥、多孔拱桥、斜拉拱桥等。
拱形桥在历史上广泛应用，其优点包括结构稳定、承载能力强、耐久性高等。
它们被广泛应用于城市道路、铁路、高速公路等交通工程中，并且成为很多城市的地标建筑。
随着现代科技和建筑技术的进步，拱形桥的设计和建造变得更加创新和多样化，同时也加强了对环境保护和可持续发展的考虑。
拱形桥搭建实验报告
一、实验目的1. 了解拱形桥的结构特点及其受力原理。
2. 通过实践操作，掌握拱形桥的搭建方法。
3. 培养动手能力和创新思维。
二、实验器材1. 冰棒棍：21根2. 玻璃杯：1个3. 清水：1份4. 尺子：1把5. 剪子：1把三、实验原理拱形桥是一种传统的桥梁结构，其特点是采用半圆形的拱结构，通过拱肋的承压作用，将来自桥面和车辆的压力传递到桥墩，从而实现桥梁的稳定和承重。
拱形桥的主要受力构件为拱肋，其受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。
拱形桥的搭建原理主要基于拱形结构的力学特性，即拱形可以有效地将压力转化为外推力，从而增强桥梁的承载能力。
四、实验步骤1. 基础组成单元搭建：- 将21根冰棒棍按照一定的间隔摆放在桌面上。
- 用尺子测量并调整冰棒棍的长度，确保每根冰棒棍的长度一致。
2. 插入冰棒棍：- 在基础组成单元两侧，分别插入冰棒棍，使其与基础单元形成稳定的结构。
- 注意插入的冰棒棍要与基础单元垂直，以确保结构的稳定性。
3. 重复搭建：- 重复步骤2，将剩余的冰棒棍组建在一起，形成拱形结构。
- 搭建过程中，注意保持冰棒棍的垂直和水平，以确保拱形的准确。
4. 拱桥搭建完成：- 当所有冰棒棍都插入并形成拱形结构后，拱桥搭建完成。
5. 承重测试：- 将玻璃杯放在拱桥上，然后慢慢倒水，观察拱桥的承重能力。
- 记录倒水过程中拱桥的变化情况，如变形、坍塌等。
五、实验结果与分析1. 拱桥承重能力：- 通过实验，我们发现搭建的拱桥能够承受一定的重量，且在倒水过程中，拱桥基本保持稳定，没有出现明显的变形或坍塌。
2. 受力分析：- 拱桥在承重过程中，主要依靠拱肋的承压作用来传递压力。
- 当拱桥受到压力时，拱肋会产生水平推力，将压力传递到桥墩，从而保证桥梁的稳定性。
3. 结构优化：- 通过本次实验，我们了解到拱形桥的结构特点和受力原理。
- 在实际应用中，可以通过优化拱肋的形状和尺寸，提高拱桥的承重能力和稳定性。
六、实验结论本次实验成功地搭建了一座拱形桥，并通过实验验证了拱形桥的承重能力和受力原理。
桥梁上部结构解析
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桥梁上部结构解析
一、桥梁上部结构都有啥呢？
咱先来说说梁式桥的上部结构吧。
梁式桥那上部结构啊，就像一条长长的扁担似的梁，横跨在桥墩上呢。
这梁可重要啦，它承担着桥上车辆呀、行人呀等好多荷载。
有混凝土做的梁，可结实啦，就像一个强壮的大力士，稳稳地托着桥上的一切。
还有钢梁呢，钢梁就感觉特别酷炫，金属的质感，很有现代感。
二、拱式桥的上部结构也很有趣哦。
拱式桥的上部结构是个大大的拱，这个拱可神奇啦。
它就像一个弯弯的彩虹一样，不过这个彩虹可有着大作用呢。
它能把桥面上的压力巧妙地传递到桥墩和基础上。
你看那些古老的石拱桥，那拱的造型可精美啦，就像一件艺术品，历经风雨还稳稳当当的。
三、斜拉桥和悬索桥的上部结构。
斜拉桥的上部结构有好多斜拉索，这些斜拉索就像琴弦一样，不过可比琴弦粗壮多啦。
它们从桥塔上斜着拉到梁上，分担着梁的重量，让桥可以跨越很宽的江河或者峡谷呢。
悬索桥就更厉害了，那巨大的主缆就像两条巨龙一样，悬挂在桥塔上，然后下面的吊杆再把桥面吊起来。
走在悬索桥上，感觉就像在空中漫步一样，超级刺激呢。
反正呀，桥梁的上部结构就像桥的帽子一样，各有各的特色，每一种都凝聚着人类的智慧呢。
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拱式桥桥梁施工方案(3篇)
第1篇一、工程概况本项目为某市某区的一座城市桥梁工程，全长120米，主桥采用三跨等截面钢筋混凝土拱桥，桥面宽度为25米，主拱圈采用半圆拱，拱轴线采用悬链线。
桥墩采用柱式墩，基础采用桩基础。
施工工期为12个月。
二、施工方案1. 施工准备（1）施工现场布置根据工程特点和现场实际情况，对施工现场进行合理布置，主要包括材料堆场、加工厂、生活区、施工道路等。
（2）施工组织机构成立项目指挥部，下设工程技术部、质量安全管理部、物资设备部、施工管理部、财务部等部门，确保工程顺利进行。
（3）施工人员培训对施工人员进行专业技能培训，提高施工队伍的整体素质。
2. 施工工艺（1）基础施工1）桩基础施工：采用旋挖钻机成孔，然后采用C30混凝土浇筑桩身，桩顶嵌入承台内。
2）承台施工：采用C30混凝土浇筑，分两次浇筑，先浇筑底板，然后浇筑承台。
3）墩柱施工：采用C30混凝土浇筑，分两次浇筑，先浇筑墩柱，然后浇筑墩顶。
（2）主拱圈施工1）拱圈模板制作与安装：采用钢模板，先制作模板，然后安装模板。
2）拱圈钢筋绑扎：根据设计图纸，进行钢筋绑扎。
3）拱圈混凝土浇筑：采用C40混凝土，分两次浇筑，先浇筑拱圈，然后浇筑拱顶。
（3）桥面系施工1）桥面铺装：采用C30混凝土浇筑，分两次浇筑，先浇筑桥面板，然后浇筑桥面防水层。
2）伸缩缝施工：根据设计要求，设置伸缩缝，采用橡胶伸缩缝。
3）栏杆施工：采用C30混凝土浇筑，分两次浇筑，先浇筑栏杆立柱，然后浇筑栏杆扶手。
4）路灯及排水系统施工：根据设计要求，安装路灯、排水系统等设施。
3. 施工进度计划（1）基础施工：2个月（2）主拱圈施工：3个月（3）桥面系施工：3个月（4）附属工程及验收：2个月总计：12个月4. 质量保证措施（1）严格按照设计图纸和施工规范进行施工，确保工程质量。
（2）加强原材料、半成品、成品的质量检验，确保材料质量。
（3）加强施工过程中的质量监控，及时发现和处理质量问题。
（4）建立健全质量管理体系，确保工程质量。
拱式桥梁的结构体系及其受力分析
第44卷第3期f h丨v£讨V〇1.44,N〇.3 2018 年 3 月_______________________Sichuan Building Materials________________________March,2018拱式桥梁的结构体系及其受力分析张盛超(重庆交通大学土木工程，重庆400074)摘要:拱式结构的桥梁作为一种古老和常见的桥型，具有造价低廉、结构耐久、外形美观等多种优点，随着经济的不断发展和社会的不断进步，日益增长的交通量对于部分传统的拱式体系桥梁越来越不堪重负，为此在保证结构受力的前提下，最大程度地优化和创新桥梁的结构体系，使其能更加合理承受荷载成为国内外学者越来越关心的研究方向。
本文以结构体系为主线展开，首先介绍了拱桥的发展历史和结构体系的概念，以现有拱式结构体系为切入点，阐述拱式结构体系的分类，然后依次对内部连接和外部约束两个方面对结构体系受力或者说结构本身力的传递进行分析，最后从结构体系在当代历史条件下优化创新的迫切性入手，阐述怎么思考或者从哪些方面进行拱式结构体系的优化创新。
关键词：拱式结构；结构体系；优化创新；内部连接；外部约束中图分类号:TU311 文献标志码:A文章编号：1672 -4011(2018) 03 -0143 -03D O I:10. 3969/j.issn. 1672 - 4011. 2018. 03. 072!前言拱桥的起源在于石拱桥，在古罗马时期石拱桥已得到很大的发展，载，当时建石拱桥跨径已有20 b，而国，拱的建设发展汉时期，古罗马晚数百年，但在西方拱桥建设停滞状态时，中国的石拱了 的 ，代表性的当属公元605年建设于河北省赵县的赵，该主孔净跨径37. 02 m，矢7.23 m，是我国现早并保存良好的石拱桥;18 工业革命的展，了大量的铸铁，由自受压受拉，用于拱桥的建设中，代表性的建于1779年国的Coalbrookdale Iro n铸铁拱桥，铁材料的发展，由自，水推力特点，钢拱用;19 ，混凝土结构开始正用在拱桥的建设中，典型代表有1997年建成的重庆长江大桥，主跨420 m，矢高67 m，是上跨径和规模最大的混凝土拱桥;而又发展了钢管混凝土拱桥、拱结构，材料强度的、施工的 革新拱结构体的 展，拱的跨在推进。
钢管混凝土拱桥设计规范
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不断更新设计理念，提高设计可靠性
桥梁设计本身就是一项创造性的工作。 桥梁设计是否满足要求的判别标准中，满足规范规定仅是最低 要求，更高的要求应是桥梁结构体系、构造设计的合理性以及 桥梁长期使用安全、耐久性。设计中，需要重新认识桥梁“最 不利”状态，计入一切可能出现的不利因素，提高设计的可靠 性。例如，对于通航河流上的桥梁，通常仅强调通航孔桥墩桥
墩防撞设计，但事实上，非通航孔并不就等于船只一定不会前
往（广东九江桥事故就是一例），且仅靠管理是难以避免的， 设计时必须留有足够余地，以便应对难以预料的风险。
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精细化设计，提高桥梁设计质量
桥梁设计是一项十分细致的技术工作。
杭州钱江四桥（2004年, 190m×2+85m×9）
------------------------------------------------------安徽太平湖大桥（2007年,352m）
世界上已建的10座最大跨径拱桥
序号 1 2 3 桥名 中国重庆朝天门大桥 中国上海卢浦大桥 中国合江长江一桥 美国新河谷（New River 4 Gorge）桥 美国纽约贝永（Bayonne） 5 桥 澳大利亚悉尼港（Sydney 6 Harbor）桥 7 中国重庆巫山长江大桥 8 中国肇庆西江铁路大桥 9 中国宁波明州大桥 10 湖北支井河特大桥 ------------------------------------------------------主跨 /m 552 550 530 518 510 503 460 450 450 430 结构形式 中承式钢桁拱 中承式箱拱 中承式钢管混凝土拱 上承式钢桁拱 中承式钢桁拱 中承式钢桁拱 中承式钢管混凝土拱 钢箱拱 中承式钢箱拱 上承式钢管混凝土拱 建成 年份 2009 2003 2012 1977 1931 1932 2005 2014 2011 2009
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公元 595-605年的赵州桥（如图1所示，跨径L=37m）
图1 赵州桥
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（图3，L＝360m）， 1932建成的澳大利亚 悉尼钢拱桥（图4，L＝ 503m ）及正在建设的鲁浦大 桥（L=550m）。
L0 - 净跨径 L -计算跨径 f0 - 净矢高 f -计算矢高 f/L - 矢跨比
拱式桥
7.1.4、拱桥的主要类型及其特点
建桥材料
圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥
结构体系分
简单体系拱桥：三铰拱，两铰拱，无铰拱 组合体系拱桥：无推力拱桥，有推力拱桥
拱
主拱圈截面形式形式 板拱桥，肋拱桥，双曲拱桥，箱形拱桥
7.2.2、总体布置
总
确定桥梁长度及分孔
桥面标高，拱顶底面标高，起拱 线标高，基础底面标高
体
布
确定桥梁的设计标高和矢跨比 混凝土拱桥矢跨比1/4～1/8
置
箱型拱桥矢跨比1/6～1/10
正确处理不等分孔问题
采用不同的矢跨比 采用不同的拱脚标高 调整拱上建筑的重力 采用不同的拱跨结构
7.3 主拱圈的构造与尺寸拟定
根据主拱圈截面形式可分为：板拱，肋拱，双曲拱，箱形拱等。
7.3.1、板拱
板拱是指主拱（圈）采用 整体实心矩形截面的拱。 按照主拱所采用的材料， 可分为石板拱、混凝土板 拱和钢筋混凝土板拱等。 这部分主要介绍钢筋混凝 土板拱
•板拱的宽度
•拱圈的厚度 对钢筋混凝土拱
•拱圈截面的变化规律 截面变化规律
•主要缺点： 1）是有推力的结构，而且自重较大，因而水平推力也较大， 增加了下部结构的工程量，对地基 要求也高； 3）由于水平推力较大，在连续多孔的大、中桥中，为防止 一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，或 设置单向推力墩，增加了造价； 4）上承式拱桥的建筑高度较高。 •拱桥的缺点正在逐步得到改善和克服：200~600m 范围内，拱桥仍然是悬索桥和斜拉桥的竞争对手
肋拱截面形式
矩形，肋高h＝(1/40~1/60)L，宽b=(0.5~2.0)h
工字形截面肋高h＝(1/25~1/35)L，宽b=(0.4~0.5)h 管形肋拱 箱形肋拱（后面介绍）
7.3.3、箱形拱
箱形板拱：主拱圈由多室箱构成的拱，箱形拱通常采用预制拼装
施工。
主要特点 截面组成方式
截面挖空率大 中性轴居中 抗弯和抗扭刚度大，整体性好
• 钢筋混凝土板拱的构造
配筋
纵向受力钢筋：最小配筋率0.2%~0.4% 箍筋，应将上下缘主筋连系起来 分布钢筋：应设在主筋内侧
2、板肋拱
肋拱：拱圈截面由板和肋组成的拱桥。
7.3.2、肋拱
肋拱：用两条或多条分离的平行窄拱圈即拱肋作为主拱圈的拱具有自 重轻，恒载内力小，可以充分发挥钢筋混凝土等材料的性能，在 大中型拱桥中得到广泛应用
桥
拱轴线型式
圆弧拱桥，抛物线拱桥，悬链线桥
桥面位置
上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥
拱上建筑形式
实腹式拱桥，空腹式拱桥
桥梁与道路结构
拱式桥
7.2 拱桥的结构体系与总体布置
7.2.1、拱式桥梁的结构体系 简单体系拱桥：可以做成上承式，中
承式，下承式，均为有推力拱。 三铰拱：静定结构，在地基差的地区可 采用。但构造复杂，施工困难，整体刚 度小，主拱圈一般不采用。 无铰拱：三次超静定结构。拱的内力分布 较均匀，材料用量较三铰拱省；构造简单， 施工方便，整体刚度大，实际中使用广泛。 但超静定次数高，会产生附加内力，一般 拱桥按受力图式的分类 希望修建在地基良好处。跨径增大，附加 力影响变小，故钢筋混凝土无铰拱仍是大 跨径桥梁的主要型式之一。 两铰拱：一次超静定结构，介于三铰拱和无铰拱之间。
无铰拱通常可用惯性矩从拱顶向拱脚逐渐增大的变化（见下 图），计算公式可采用Ritter公式：
I1(1 源自Idn)cos
上式中：I为任意截面的惯性矩；
Id为拱顶截面的惯性矩；
为任意截面的拱轴线倾角；
n拱厚变化系数，可用拱脚处的边界条件=1求得：
n Id
I j cos j
Ij和j分别为拱脚截面的惯性矩和倾角
桥梁与道路结构
7.1.3、拱桥的组成 根据行车道的位置，拱桥可以分成：上承式、下承
式和中承式三种类型如下图所示：
拱桥的基本图示
一般上承式拱桥，桥跨结构是由主拱圈、拱上建筑 等组成。
1-主拱圈 2-拱顶 3-拱脚
4-拱轴线 5-拱腹 6-拱背
7-起拱线 11-拱上建筑
拱式桥
上承式拱桥的基本组成
桥梁与道路结构
制作要求高，吊装设备多
由多条U形肋组成的多室箱形截面
多条工形肋组成的多室箱形截面 多条闭合箱肋组成的多室箱形截面
单箱多室截面
拱圈截面 尺寸拟定
拱圈高度
h
L0
h拱圈高度 L0 净跨度
100
取为0.6~0.8
拱圈宽度 箱肋宽度
一般取桥宽的1.0~0.6倍 一般不小于跨径的1/20 与吊装能力有关，一般1.2m~1.7m
桥梁与道路结构
2、组合体系拱桥
组合体系拱桥：在拱式桥跨中，行车系与拱组合，共同受力。
同样，组合拱可以做成上承式、中承式和下承式。常用的有以下 几种形式： 无推力拱（使用较广泛）：拱的推力由系杆承受，墩台不受水平推力
有推力拱：此种组合体系拱没有系杆，有单独的梁和拱共同受力，拱的水平
推力任由墩台承受。
图2 1997建成的四川万县长江大桥
（L=420m)
。
图3 360m 广州丫髻沙特大桥
图 4 1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥
7.1.1 拱桥的受力特点
•承重结构：主拱
•支承处不仅产生竖 向反力，还产生水 平推力，从而使拱 主要受压
拱桥的基本图示
拱式桥
7.1.2、拱桥的基本特点： •主要优点 跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，养护、维修 费用小；外形美观；构造较简单，有利于广泛采用。
拱顶厚度 hd (1/ 60 ~ 1/ 70)L
拱脚厚度 hj hd / cos j
其中 j 2tg1(2 f / L)
等截面（常用） 变截面（构造复杂）
拱截面正应力 N My
AI
其中 N自拱顶向拱脚逐渐增大，但M变化复杂与结构体系和截 面惯性矩I有关，下图为结构体系和截面惯性矩对弯矩的影响。