桥梁工程(同济大学)第一篇 混凝土拱桥精品PPT课件
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桥梁工程-拱桥PPT课件
基不良，跨度较大，工期较短
6
• 2、按拱上建筑形式：→实腹式
•
→空腹式
（1）实腹式拱上结构
特点：构造简单，施工方便，自重较大
适用：小跨度拱桥
特有构造：砌背、填背
（2）空腹式拱上结构
特点：用料少，自重较小，轻巧美观
适用：大、中跨度拱桥
特有构造：腹拱
7
8
9
10
11
12
• 3、按桥面位置：→上承式
• →无铰 •
→两铰拱 •
→三铰拱
21
三、拱桥的构造 上部结构：拱圈、拱上结构、桥面、支座 下部结构：墩台、墩基 （一）拱圈
起拱面（拱脚）：拱圈与墩台连接处的幅 向（拱轴半径方向）截面 拱顶截面：拱圈的跨中截面 拱轴线：拱圈各幅向截面中心点的连线 起拱线：起拱面与拱腹的交线
22
净跨度（l。）：两起拱线的水平距离 计算跨度（l）：拱轴线与两拱脚（起拱
3）与梁桥相比，上承式拱桥建筑高较 高，在平原地区修筑拱桥，因桥面标高提 高使两岸接线工程量增大。
3
（二）拱桥分类 1、按材料分：→石拱桥ห้องสมุดไป่ตู้→圬工拱桥 →钢筋砼拱桥 →钢管混凝土拱桥 →钢拱桥
4
特点： 1）石拱桥：就地取材，养护费用少，外
形美观；但自重大，施工繁重复杂。 2）混凝土拱桥：适用于机械化施工；但
面）交点之间的水平距离 净矢高（f。）：拱腹最高点至起拱线之
间的垂直距离 计算矢高（f）：拱轴线顶点至计算跨度
间的垂直距离 矢跨比（ f/l ）：矢高f与跨度l之比。 f /
l 在1/4~1/3的拱称为陡拱； f / l在 1/7~1/6的拱称为坦拱
23
1-主拱圈 2-拱顶 3-拱脚 4-拱轴线 5-拱腹
6
• 2、按拱上建筑形式：→实腹式
•
→空腹式
（1）实腹式拱上结构
特点：构造简单，施工方便，自重较大
适用：小跨度拱桥
特有构造：砌背、填背
（2）空腹式拱上结构
特点：用料少，自重较小，轻巧美观
适用：大、中跨度拱桥
特有构造：腹拱
7
8
9
10
11
12
• 3、按桥面位置：→上承式
• →无铰 •
→两铰拱 •
→三铰拱
21
三、拱桥的构造 上部结构：拱圈、拱上结构、桥面、支座 下部结构：墩台、墩基 （一）拱圈
起拱面（拱脚）：拱圈与墩台连接处的幅 向（拱轴半径方向）截面 拱顶截面：拱圈的跨中截面 拱轴线：拱圈各幅向截面中心点的连线 起拱线：起拱面与拱腹的交线
22
净跨度（l。）：两起拱线的水平距离 计算跨度（l）：拱轴线与两拱脚（起拱
3）与梁桥相比，上承式拱桥建筑高较 高，在平原地区修筑拱桥，因桥面标高提 高使两岸接线工程量增大。
3
（二）拱桥分类 1、按材料分：→石拱桥ห้องสมุดไป่ตู้→圬工拱桥 →钢筋砼拱桥 →钢管混凝土拱桥 →钢拱桥
4
特点： 1）石拱桥：就地取材，养护费用少，外
形美观；但自重大，施工繁重复杂。 2）混凝土拱桥：适用于机械化施工；但
面）交点之间的水平距离 净矢高（f。）：拱腹最高点至起拱线之
间的垂直距离 计算矢高（f）：拱轴线顶点至计算跨度
间的垂直距离 矢跨比（ f/l ）：矢高f与跨度l之比。 f /
l 在1/4~1/3的拱称为陡拱； f / l在 1/7~1/6的拱称为坦拱
23
1-主拱圈 2-拱顶 3-拱脚 4-拱轴线 5-拱腹
桥梁工程课件
2021/3/1
梁桥
• 简支梁桥 • 悬臂梁桥 • 等截面连
续梁桥 • 变截面连
续梁桥 • 连续刚构
• 梁为承重结构，主要以其抗弯能力来承受荷载；在竖向荷载作用下， 其支承反力也是竖直的；简支的梁部结构只受弯受剪，不承受轴向力
• 增加中间支承，可减少跨中弯矩，更合理地分配内力，加大跨越能力 • 梁式体系分实腹式和空腹式，前者的梁截面为T形、工字形和箱形等，
《桥梁工程》 第一章
桥梁工程
Bridge Engineering
2021/3/1
授课内容
• 总论 • 钢筋混凝土简支梁桥 • 桥梁支座 • 预应力混凝土连续梁桥 • 圬工和钢筋混凝土拱桥 • 斜拉桥 • 悬索桥 • 钢桥的制造和架设
2021/3/1
第一章 总 论
§1 桥梁的组成和分类
最佳链接
一、桥梁的基本组成部分 二、桥梁的主要类型 三、桥梁的其他分类简述 四、桥梁造型与美学
用途 公路桥 铁路桥 公铁两用桥 人行桥 农桥
渡槽 管线桥
材料
钢桥
钢筋混凝土桥 预应力混凝土桥 结合桥
圬工桥
2021/3/1
桥梁的分类（续）
结构体系 梁式桥 拱桥 悬索桥 组合体系
桥面位置 上承式桥 中承式桥 下承式桥
其他 跨线桥 立交桥 开启桥 浮桥 漫水桥
2021/3/1
结构体系分类
a－悬臂梁桥 b－连续梁桥 c－拱桥 d－悬索桥 e－刚架桥 f－T型刚构 g－斜腿刚构 h－连续刚构 i－斜拉桥 j－系杆拱
梁，桥塔可采用钢筋混凝土或钢 • 跨度：因悬索的抗拉性能得以充分发挥且大缆尺寸基本上不受限制，故悬
索桥的跨越能力一直在各种桥型中名列前茅
2021/3/1
梁桥
• 简支梁桥 • 悬臂梁桥 • 等截面连
续梁桥 • 变截面连
续梁桥 • 连续刚构
• 梁为承重结构，主要以其抗弯能力来承受荷载；在竖向荷载作用下， 其支承反力也是竖直的；简支的梁部结构只受弯受剪，不承受轴向力
• 增加中间支承，可减少跨中弯矩，更合理地分配内力，加大跨越能力 • 梁式体系分实腹式和空腹式，前者的梁截面为T形、工字形和箱形等，
《桥梁工程》 第一章
桥梁工程
Bridge Engineering
2021/3/1
授课内容
• 总论 • 钢筋混凝土简支梁桥 • 桥梁支座 • 预应力混凝土连续梁桥 • 圬工和钢筋混凝土拱桥 • 斜拉桥 • 悬索桥 • 钢桥的制造和架设
2021/3/1
第一章 总 论
§1 桥梁的组成和分类
最佳链接
一、桥梁的基本组成部分 二、桥梁的主要类型 三、桥梁的其他分类简述 四、桥梁造型与美学
用途 公路桥 铁路桥 公铁两用桥 人行桥 农桥
渡槽 管线桥
材料
钢桥
钢筋混凝土桥 预应力混凝土桥 结合桥
圬工桥
2021/3/1
桥梁的分类（续）
结构体系 梁式桥 拱桥 悬索桥 组合体系
桥面位置 上承式桥 中承式桥 下承式桥
其他 跨线桥 立交桥 开启桥 浮桥 漫水桥
2021/3/1
结构体系分类
a－悬臂梁桥 b－连续梁桥 c－拱桥 d－悬索桥 e－刚架桥 f－T型刚构 g－斜腿刚构 h－连续刚构 i－斜拉桥 j－系杆拱
梁，桥塔可采用钢筋混凝土或钢 • 跨度：因悬索的抗拉性能得以充分发挥且大缆尺寸基本上不受限制，故悬
索桥的跨越能力一直在各种桥型中名列前茅
2021/3/1
第一篇混凝土拱桥PPT课件
第48页/共138页
（二）抛物线拱
在竖向均布荷载作用下，拱的合理拱轴线是二次抛物线。对于恒载集 度比较接近均布的拱桥（如矢跨比较小的空腹式钢筋混凝土拱桥，或 钢筋混凝土桁架拱和刚架拱等轻型拱桥），往往可以采用抛物线拱。 其拱轴线方程为：
y1
4f l2
x2
第49页/共138页
（三）、悬链线桥 •实腹式拱桥的恒载集度从拱顶到拱脚均匀增加，其压力线是一条悬
温度变化及混凝土收缩徐变等引起的变形，而主拱圈变形又使拱上建筑产生附加力。 拱上建筑类型分实腹式拱桥，空腹式拱桥两大类
第27页/共138页
（一）、实腹式拱桥
实腹式拱上建筑构造简单，施工方便，但填料数量较多，恒载较重，小跨 径拱桥中多采用空腹式。
（二）、空腹式拱桥
大、中跨径拱桥多采用空腹式。空腹式拱上建筑由多孔腹孔结构和桥面系主 成：以利于减小恒载，并使桥梁显得轻巧美观。根据腹孔的结构形式，空腹 式拱上建筑又分为拱式和梁式两种。 1、拱式拱上建筑
•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
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）
第1页/共138页
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。
y1 f 2
第55页/共138页
•由悬链线方程可以看出，当拱的跨度和失高确定后，拱轴线各点的坐 标取 确于拱轴系数m。其线线形可用l/4点纵坐标y1/4的大小表示：
当
（二）抛物线拱
在竖向均布荷载作用下，拱的合理拱轴线是二次抛物线。对于恒载集 度比较接近均布的拱桥（如矢跨比较小的空腹式钢筋混凝土拱桥，或 钢筋混凝土桁架拱和刚架拱等轻型拱桥），往往可以采用抛物线拱。 其拱轴线方程为：
y1
4f l2
x2
第49页/共138页
（三）、悬链线桥 •实腹式拱桥的恒载集度从拱顶到拱脚均匀增加，其压力线是一条悬
温度变化及混凝土收缩徐变等引起的变形，而主拱圈变形又使拱上建筑产生附加力。 拱上建筑类型分实腹式拱桥，空腹式拱桥两大类
第27页/共138页
（一）、实腹式拱桥
实腹式拱上建筑构造简单，施工方便，但填料数量较多，恒载较重，小跨 径拱桥中多采用空腹式。
（二）、空腹式拱桥
大、中跨径拱桥多采用空腹式。空腹式拱上建筑由多孔腹孔结构和桥面系主 成：以利于减小恒载，并使桥梁显得轻巧美观。根据腹孔的结构形式，空腹 式拱上建筑又分为拱式和梁式两种。 1、拱式拱上建筑
•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
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）
第1页/共138页
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。
y1 f 2
第55页/共138页
•由悬链线方程可以看出，当拱的跨度和失高确定后，拱轴线各点的坐 标取 确于拱轴系数m。其线线形可用l/4点纵坐标y1/4的大小表示：
当
桥梁工程课件-混凝土拱桥
如暂不考虑轴向力对变位的影响，也不计剪力和曲率对 变位的影响，则有
为了便于计算载变位，将拱上的单位荷载分解为正对称和反对称两组荷
载，如图所示，并设荷载作用在右半拱。
利用结构的对称性，在计算载变位
时，只须考虑正对称荷载作
用的情况(反对称为零)，而计算 则只考虑反对称荷载的情况（正对称为
零）。
将荷载分解为正、反对称
分类：三铰拱、两铰拱和无铰拱 ★ 组合体系拱桥
受力特点：行车系与主拱共同受力 ★ 拱片桥
三铰拱、两铰拱和无铰拱
(7) 按主拱的截面型式
3. 拱桥的总体布置
总体布置是否合理，考虑问题是否周全，不但直接影响桥梁的总造 价，而且还对今后桥梁的使用、维护、管理带来直接的影响。因此，拱 桥的总体布置十分重要。
由 影响线由
得 与赘余力
。其中 为简支梁反力。故竖向反力的 两条影响线迭加而成。
(3) 任意截面的内力影响线
M M0 H1y X3x X1
N Qb sin H1 cos
Q H1 sin Qb cos
M0 H1y X3x X1
Q
Hb s1式insi中QMNnQHMQHb1sc0b1incos－ －isonHs简作上1 yH支用，Q1 梁于负cbXco3弯截值soxs矩面表 X；以示1 左 向的 下竖 ，向 当反 单力 位总 荷和 载， 在称 截为 面梁 以式左剪时力，Q，b 正 V值左表示1 ，向
箱肋的接头
由于吊装能力的限制，箱肋纵向分为数段预制，段与段间一般多采用 角钢顶接接头，接头处的箱壁或顶底板局部加厚，预埋的接头角钢焊接在 上下缘的主筋上。并设定位角钢，通过定位角钢的临时联结、定位，全拱 合拢后，再在接头角钢上加盖钢板焊接，最后用混凝土填封接头。
《桥梁工程》PPT课件
4．桥梁全长简称桥长：是桥梁两端两个桥台的侧墙 或八字墙后端点之间的距离，用L表示。对于无桥台 的桥梁为桥面自行车道的全长。 5．桥梁高度简称桥高：是指桥面与低水位之间的高 差，或为桥面与桥下线路面之间的距离。桥高在某种 程度上反映了桥梁施工的难易性。 6．桥下净空高度：是设计洪水位或计算通航水位至 桥跨结构最下缘之间的距离，以H表示。它应保证能 安全排洪，并不得小于对该河流通航所规定的净空高 度。
承台钢筋骨架的绑扎
3，对于承台底位于河床以上的水中．采用有底 吊箱或其他方法在水中将承台模板支撑和固定， 如利用桩基，或临时支撑。承台模板安装完毕后 抽水，堵漏，即可在干处灌筑承台混凝土。
4．承台模板支承力式的选择应根据水深、承台 的类型、现有的条件等因素综合考虑。
承台模板的安装
1．基坑开挖一般采用机械开挖，并辅以人工清底 找平，基坑的开挖尺寸要求根据承台的尺寸，支模 及操作的要求，设置排水沟及集水坑的需要等因素 进行确定。 2．基坑的开挖坡度以保证边坡的稳定为原则。 3．基坑顶面应设置防止地面水流入基坑的措施， 如截水沟等。 4．当基坑地下水采用普通排水方法难以解决时， 可采用井点法降水
2．拱式体系 拱式体系的主要承重结构是拱肋(或拱箱)，以承压为 主，可采用抗压能力强的圬工材料(石、混凝土与钢 筋混凝土)来修建。拱分单铰拱、双铰拱、三铰拱和 无铰拱。拱是有水平推力的结构，对地基要求较高， 一般常建于地基良好的地区。 3．刚架桥 刚架桥是介于梁与拱之间的一种结构体系，它是由 受弯的上部梁(或板)与承压的下部柱(或墩)整体结合 在一起的结构。由于梁与柱的刚性连接，梁因柱的 抗弯刚度而得到卸载作用，整个体系是压弯结构， 也是有推力的结构。刚架分直腿刚架与斜腿刚架。
4．悬索桥 就是指以悬索为主要承重结构的桥。其主要构造是： 缆、塔、锚、吊索及桥面，一般还有加劲梁。其受 力特征是：荷载由吊索传至缆，再传至锚墩。传力 途径简捷、明确。悬索桥的特点是：构造简单，受 力明确；在同等条件下，跨径愈大，单位跨度的材 料耗费愈少、造价愈低。悬索桥是大跨桥梁的主要 形式。
《桥梁工程》PPT课件
5，组合体系 (1)连续钢构：连续钢构是由梁和钢架相结合的体 系，它是预应力混凝土结构采用悬臂施工法而发展 起来的一种新体系。 (2)梁、拱组合体系：这类体系中有系杆拱、桁架 拱、多跨拱梁结构等。它们利用梁的受弯与拱的承 压特点组成联合结构。 (3)斜拉桥：它是由承压的塔、受拉的索与承弯的 梁体组合起来的一种结构体系。
1．按用途划分，有公路桥、铁路桥、公路铁路两 用桥、农桥、人行桥、运水桥(渡槽)及其他专用桥 梁(如通过管路、电缆等)。 2．按桥梁全长和跨径的不同，分为特大桥、大桥、 中桥和小桥。 3．按主要承重结构所用的材料划分，有圬工桥 (包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥、预应力 混凝土桥、钢桥和木桥等。 4．按跨越障碍的性质，可分为跨河桥、跨线桥 (立体交叉)、高架桥和栈桥。 5．按上部结构的行车道位置，分为上承式桥、下 承式桥和中承式桥。
11．墩台身高度不大时，可搭设木板坡道，中间 钉设防滑木条，用手推车运输混凝工浇筑。当墩 台身高度较大，混凝土下落高度超过2m时，要使 用漏斗、串筒。
12．拼装式模板用于高墩台时，应分层支撑、分层浇筑， 在浇筑第一层混凝土时，在墩台身内顶埋支承螺栓，以 支承第二层模板的安装和混凝土的浇筑。 13．浇筑墩台混凝土通常搭设普通外脚手架，浇筑高墩 台混凝土时，须采用简易活动脚手或滑动脚手。浇筑空 心高墩台混凝土宜搭设内脚手，并兼作提升吊架。 14．混凝土应分层、整体、连续浇筑，逐层振捣密实， 轻型墩台需设置沉降缝时，缝内要填塞沥青麻絮或其他 弹性防水材料，并和基础沉降缝保持顺直贯通。 15．混凝土浇筑时要随时检查模板、支撑是否松动变形、 预留孔、预埋支座钢板是否移位，发现问题要及时采取 补救措施。
4．桥梁全长简称桥长：是桥梁两端两个桥台的侧墙 或八字墙后端点之间的距离，用L表示。对于无桥台 的桥梁为桥面自行车道的全长。 5．桥梁高度简称桥高：是指桥面与低水位之间的高 差，或为桥面与桥下线路面之间的距离。桥高在某种 程度上反映了桥梁施工的难易性。 6．桥下净空高度：是设计洪水位或计算通航水位至 桥跨结构最下缘之间的距离，以H表示。它应保证能 安全排洪，并不得小于对该河流通航所规定的净空高 度。
混凝土拱桥介绍课件
混凝土拱桥
第一章
概述
石拱桥
➢ 赵州桥
建于隋大业（公元605—618）年间，是著名匠师李春所建造。桥长64.4m，跨 径37.02m，是世界上建造最早的单孔敞肩型石拱桥。
混凝土拱桥
➢ 长沙湘江一桥 ➢ 1971年9月6日正式开工，1972年10月1日建成通
车。该桥为大型钢筋混凝土双曲拱公路桥，全长 1250米，主桥21跨，最大跨径76米，桥面净宽20
第二节 拱桥的组成及主要类型
➢ 一、拱桥的主要组成
拱桥的几个主要技术名称
净跨径，计算跨径，净矢高，计算矢高，矢跨比
l
拱桥的组成及主要类型
➢ 拱桥的几个主要技术名称。 净跨径——每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离。 计算跨径——相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离。 净矢高——拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离。 计算矢高——拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连 线的垂直距离。 矢跨比（或）——拱圈（或拱肋）的净矢高与净跨径之 比，或计算矢高与计算跨径之比。一般将矢跨比大于 或等于1/5的拱称为陡拱；矢跨比小于1/5的拱称为坦 拱。
拱桥的组成及主要类型
➢ 二、拱桥的主要类型 ➢ 拱桥的型式可以按照以下几种不同的方式进行分类 1.建筑材料：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥和钢—混凝土组
合拱桥等。 2.建筑的型式：实腹式拱桥和空腹式拱桥。 3.主拱圈线型：圆弧线拱桥、抛物线拱桥和悬链线拱桥。 4.桥面的位置：上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥 5.有无水平推力：有推力拱桥和无推力拱桥。 6.结构受力图式：简单体系拱桥，组合体系拱桥和拱片桥。 7.拱圈截面型式：板拱桥、板肋拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱形拱
拱桥的主要类型
➢ 1）无推力的组合体系拱 无推力拱式组合体系桥（也称系杆拱桥）是外部静
第一章
概述
石拱桥
➢ 赵州桥
建于隋大业（公元605—618）年间，是著名匠师李春所建造。桥长64.4m，跨 径37.02m，是世界上建造最早的单孔敞肩型石拱桥。
混凝土拱桥
➢ 长沙湘江一桥 ➢ 1971年9月6日正式开工，1972年10月1日建成通
车。该桥为大型钢筋混凝土双曲拱公路桥，全长 1250米，主桥21跨，最大跨径76米，桥面净宽20
第二节 拱桥的组成及主要类型
➢ 一、拱桥的主要组成
拱桥的几个主要技术名称
净跨径，计算跨径，净矢高，计算矢高，矢跨比
l
拱桥的组成及主要类型
➢ 拱桥的几个主要技术名称。 净跨径——每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离。 计算跨径——相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离。 净矢高——拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离。 计算矢高——拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连 线的垂直距离。 矢跨比（或）——拱圈（或拱肋）的净矢高与净跨径之 比，或计算矢高与计算跨径之比。一般将矢跨比大于 或等于1/5的拱称为陡拱；矢跨比小于1/5的拱称为坦 拱。
拱桥的组成及主要类型
➢ 二、拱桥的主要类型 ➢ 拱桥的型式可以按照以下几种不同的方式进行分类 1.建筑材料：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥和钢—混凝土组
合拱桥等。 2.建筑的型式：实腹式拱桥和空腹式拱桥。 3.主拱圈线型：圆弧线拱桥、抛物线拱桥和悬链线拱桥。 4.桥面的位置：上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥 5.有无水平推力：有推力拱桥和无推力拱桥。 6.结构受力图式：简单体系拱桥，组合体系拱桥和拱片桥。 7.拱圈截面型式：板拱桥、板肋拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱形拱
拱桥的主要类型
➢ 1）无推力的组合体系拱 无推力拱式组合体系桥（也称系杆拱桥）是外部静
同济大学-混凝土桥-预应力钢束设计PPT52页
第一部份 预应力钢束设计
• 预应力钢束设计方法：
精确方法
由 Mp 0解出截面受压区高度x ， 再由 X 0 解得 A p
近似方法
由
Mc 0得
Ap
0Md
fpd (h0yc )
式中力臂 z h0 yc 可由经验值估算:
对于带下马蹄T梁
z(0.750.77)h
第一部份 预应力钢束设计
• 钢束“根数”与“束数”的确定：
6 s1 5 .2 面积为840mm2，管道面积>1680mm2 内径>46mm。选用内径为70mm（外径77mm ）
第一部份 预应力钢束设计
外径 内径+10mm
第一部份 预应力钢束设计
• 管道距离要求： ✓ 预应力钢筋管道净距及保护层要求
净距 （9.4.9条） 直线管道 不小于40mm且不宜小于管道直径0.6倍
第一部份 预应力钢束设计
❖ 式中
W
Wx
I yx
I ——毛截面对其形心的惯性矩
y x ——毛截面形心至下缘距离
ep yx ap
a p ——预应力钢筋合力作用点至下 缘距离, 可设在马蹄中心位置
❖最终，取两种极限状态计算的最大 A p 或束数 n 为 设计值
第一部份 预应力钢束设计
二. 预应力钢束布置
同济大学-混凝土桥-预应力钢束设计
幽默来自智慧，恶语来自无能
预
应
力
钢
束 设
混凝土桥(III)课程设计
计
第一部份 预应力钢束设计
3. 三种设计状况（桥规1.0.8条）
✓ 持久状况：一般指桥梁的使用阶段。桥涵建成后承受自 重、汽车荷载等持续时间很长的状况，应进行承载能力 极限状态和正常使用极限状态设计。
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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 鲁浦大桥（L=550m）。
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
2、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
桥梁与道路结构
同济大学桥梁系
拱式桥
叶爱君
3、双曲拱桥：
主拱圈横截面由一个或数个 小拱组成 ， 其主拱圈在纵向 和横向均呈曲线形。通常有 拱肋、拱波、拱板和横向联 系等几部分。
公路双曲拱桥采用最多的是多 肋波的截面形式；对于跨径和 荷载较小的单车道桥可采用单 波的形式。
双曲拱桥施工工序多，组合截 面的整体性差，易开裂，因此， 只宜在中小跨径桥梁中采用。
3）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
桥梁与道路结构
第二节 拱桥的结构体系及总体布置
1、拱桥的基本组成
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。
第一篇 混凝土拱桥
拱桥的现状和发展
1 拱桥的发展
国
十八世纪
十九世纪
钢拱
外 石拱，木拱
铸铁拱
钢筋混凝土拱
拱
桥
国 内
1964年
石拱，木拱
70年代
双曲拱
80年代
桁架拱
80年代中
钢筋混凝土拱
刚架拱
桁式组合拱
钢管拱
新型组合体系 拱
古代拱桥: 拱轴曲线造型的千变万化，其中最具有代表意义 的是建于公元 595-605年的赵州桥（如图1所示，跨径 L=37m）
4-1-2
g）
h）
i）
j）
k）
3、拱片桥
同济大学桥梁系
拱式桥
叶爱君
（二）按照主拱的截面型式分类
1、板拱桥：
主拱圈采用矩形实体截面。构造 简单、施工方便，使用广泛。自 重较大，不经济，通常在地基较 好的中小跨径圬工拱桥中采用。
2、肋拱桥：
肋拱桥由两条或两条以上分离式 拱肋组成承重结构的拱桥，拱肋 之间靠横向联系梁连接成整体而 共同受力.这种桥横截面面积较小， 节省材料,自重轻,跨越能力大， 多用于较大跨径的拱桥。可以用 圬工、钢筋混凝土、钢材建造。
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。
叶爱君
主拱圈为等截面11悬99链6950线广湖。西南拱南矢凤度宁凰为都县1/5安的，红乌拱圈渡巢厚桥河1.（桥7mL，（:拱1L上0=0建m1筑2)0对m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 世界上内跨设径3个最临大时的墩石，拱上桥立。钢桥支宽架8m、，拱双架肋等石，拱其桥上，砌腹筑拱主为拱9圈孔。13m，南岸引桥3孔13m，北 岸引桥1孔15m。主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成。拱轴线为悬
确定桥梁长度及分孔
桥面标高，拱定底面标高，
总
起拱线标高，基础标高
体 布
确定桥梁的设计标高和矢跨比
置
混凝土拱桥矢跨比1/4～1/8
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
同济大学桥梁系
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）
1、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 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：一次超静定结构，介于三铰拱和无铰拱之间。
桥梁与道路结构
2、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a）不受水平推力。b）
c）
有推力拱
d）
e）
f）
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
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
同济大学桥梁系
拱式桥
（一）按照结构体系分类
平推力，从而使拱主要受压
拱桥
同济大学桥梁系
拱式桥
3、主要优缺点：
•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。
•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；
2）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；
同济大学桥梁系
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
L0 - 净跨径 L -计算跨径 f0 - 净矢高 f -计算矢高 f/L - 矢跨比
同济大学桥梁系
拱式桥
2、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
桥梁与道路结构
同济大学桥梁系
拱式桥
叶爱君
4、箱形拱桥：
箱形拱桥拱圈横截面由几个箱室组成。截面挖空率大，可达 全截面的50%-70%，较实体板拱桥可减少圬工用料与自重， 适用于大跨度拱桥。截面抗扭刚度大，横向整体性和稳定性 好，特别适用于无支架施工。
箱形拱闭合箱的构造
桥梁与道路结构
三、拱桥的总体布置
图1 赵州桥
Pont Alexandre III over the Seine in Paris
1899
Gladesville Bridge in Sydney 1964(305m)
民主桥 江苏无锡
嵩线桥 河南嵩县
花鱼洞桥 贵州道真县
图 4 1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥
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
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
2、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
桥梁与道路结构
同济大学桥梁系
拱式桥
叶爱君
3、双曲拱桥：
主拱圈横截面由一个或数个 小拱组成 ， 其主拱圈在纵向 和横向均呈曲线形。通常有 拱肋、拱波、拱板和横向联 系等几部分。
公路双曲拱桥采用最多的是多 肋波的截面形式；对于跨径和 荷载较小的单车道桥可采用单 波的形式。
双曲拱桥施工工序多，组合截 面的整体性差，易开裂，因此， 只宜在中小跨径桥梁中采用。
3）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
桥梁与道路结构
第二节 拱桥的结构体系及总体布置
1、拱桥的基本组成
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。
第一篇 混凝土拱桥
拱桥的现状和发展
1 拱桥的发展
国
十八世纪
十九世纪
钢拱
外 石拱，木拱
铸铁拱
钢筋混凝土拱
拱
桥
国 内
1964年
石拱，木拱
70年代
双曲拱
80年代
桁架拱
80年代中
钢筋混凝土拱
刚架拱
桁式组合拱
钢管拱
新型组合体系 拱
古代拱桥: 拱轴曲线造型的千变万化，其中最具有代表意义 的是建于公元 595-605年的赵州桥（如图1所示，跨径 L=37m）
4-1-2
g）
h）
i）
j）
k）
3、拱片桥
同济大学桥梁系
拱式桥
叶爱君
（二）按照主拱的截面型式分类
1、板拱桥：
主拱圈采用矩形实体截面。构造 简单、施工方便，使用广泛。自 重较大，不经济，通常在地基较 好的中小跨径圬工拱桥中采用。
2、肋拱桥：
肋拱桥由两条或两条以上分离式 拱肋组成承重结构的拱桥，拱肋 之间靠横向联系梁连接成整体而 共同受力.这种桥横截面面积较小， 节省材料,自重轻,跨越能力大， 多用于较大跨径的拱桥。可以用 圬工、钢筋混凝土、钢材建造。
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。
叶爱君
主拱圈为等截面11悬99链6950线广湖。西南拱南矢凤度宁凰为都县1/5安的，红乌拱圈渡巢厚桥河1.（桥7mL，（:拱1L上0=0建m1筑2)0对m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 世界上内跨设径3个最临大时的墩石，拱上桥立。钢桥支宽架8m、，拱双架肋等石，拱其桥上，砌腹筑拱主为拱9圈孔。13m，南岸引桥3孔13m，北 岸引桥1孔15m。主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成。拱轴线为悬
确定桥梁长度及分孔
桥面标高，拱定底面标高，
总
起拱线标高，基础标高
体 布
确定桥梁的设计标高和矢跨比
置
混凝土拱桥矢跨比1/4～1/8
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
同济大学桥梁系
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）
1、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 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：一次超静定结构，介于三铰拱和无铰拱之间。
桥梁与道路结构
2、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a）不受水平推力。b）
c）
有推力拱
d）
e）
f）
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
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
同济大学桥梁系
拱式桥
（一）按照结构体系分类
平推力，从而使拱主要受压
拱桥
同济大学桥梁系
拱式桥
3、主要优缺点：
•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。
•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；
2）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；
同济大学桥梁系
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
L0 - 净跨径 L -计算跨径 f0 - 净矢高 f -计算矢高 f/L - 矢跨比
同济大学桥梁系
拱式桥
2、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
桥梁与道路结构
同济大学桥梁系
拱式桥
叶爱君
4、箱形拱桥：
箱形拱桥拱圈横截面由几个箱室组成。截面挖空率大，可达 全截面的50%-70%，较实体板拱桥可减少圬工用料与自重， 适用于大跨度拱桥。截面抗扭刚度大，横向整体性和稳定性 好，特别适用于无支架施工。
箱形拱闭合箱的构造
桥梁与道路结构
三、拱桥的总体布置
图1 赵州桥
Pont Alexandre III over the Seine in Paris
1899
Gladesville Bridge in Sydney 1964(305m)
民主桥 江苏无锡
嵩线桥 河南嵩县
花鱼洞桥 贵州道真县
图 4 1932澳大利亚503m悉尼钢拱桥
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