其他橋型(拱橋)-預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁

1、2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,1,第八章 其他橋型,預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋拱橋斜拉橋懸索橋,背景圖片：巴黎阿列克山大III世橋,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,2,一、概述,拱橋－以拱為承重結(jié)構(gòu)的橋梁反力－在豎向荷載作用下，拱的兩端支承處除有豎向反力外，還有水平推力受力性能－拱主要承受壓力，而彎矩、剪力較小圬工拱橋－可以利用抗拉性能較差而抗壓性能較好的圬工材料（石料、混凝土、磚等）

2、來建造拱橋其他材料的拱橋－鋼筋混凝土拱橋，鋼管混凝土拱橋和鋼拱橋關(guān)鍵技術(shù)－施工－拱架施工法，纜索吊裝施工、無支架施工、轉(zhuǎn)體施工以及勁性骨架施工等技術(shù),2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,3,二、拱橋的基本組成及分類,拱橋－由橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)）和下部結(jié)構(gòu)組成拱橋分類：按拱上建筑形式－實(shí)腹拱和空腹拱實(shí)腹拱橋組成,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,4,拱橋的基本組成及分類,空腹拱橋示意,公路空腹

3、拱橋,鐵路空腹拱橋,,,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,5,拱橋的基本組成及分類,按拱圈材料分類－石，素混凝土，鋼筋混凝土，鋼拱橋按橋面相對于拱的高度－上承拱，中承拱和下承拱,上承拱－構(gòu)造簡單，行車視野開闊，廣為采用,下承拱－必須布置吊桿，形成懸吊結(jié)構(gòu)，車輛在拱肋之間行駛,中承拱－需要布置吊桿和立柱，在橋梁建筑高度受到限制時采用，只能用拱肋,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,6,鋼拱橋,以結(jié)構(gòu)

4、鋼制成的拱橋。在20世紀(jì)30年代，鉚接鋼桁架技術(shù)業(yè)已成熟，曾經(jīng)修建了跨度超500m的公路鋼拱橋兩座：美國貝永（Bayonne）橋和澳大利亞悉尼港橋，均為兩鉸桁架式拱。第二次世界大戰(zhàn)之后，焊接技術(shù)開始流行。建成若干打跨度鋼拱橋，如1961年建成的瑞典阿斯克勒海峽橋（被船撞毀），1967年捷克建成的兩鉸鋼箱形拱橋，跨度330m。1977年美國建成新河谷橋（桁架拱）等。正在設(shè)計(jì)的上海盧浦大橋，為鋼箱作為拱肋的提籃拱橋，跨度550m，建成

5、后將為世界第一大拱橋,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,7,拱橋的基本組成及分類,按結(jié)構(gòu)體系－三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱；聯(lián)拱；組合體系,屬外部靜定結(jié)構(gòu)。無附加內(nèi)力。適于地質(zhì)條件不良情況。鉸的構(gòu)造復(fù)雜，施工困難，維護(hù)費(fèi)用高；橋面不連續(xù)。歷史上多為三鉸鋼拱橋。,屬外部一次超靜定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體剛度較三鉸拱大。在墩臺基礎(chǔ)可能發(fā)生位移的情況下或坦拱中采用。附加內(nèi)力較小。在鋼拱橋中的使用業(yè)已相當(dāng)普遍。,也叫固端拱，屬外部三次超靜定

6、結(jié)構(gòu)。材料用量省。由于不設(shè)鉸，結(jié)構(gòu)的整體剛度大，構(gòu)造簡單，施工方便，維護(hù)費(fèi)用少；且隨著跨度的增大，由穩(wěn)度、混凝土收縮和徐變產(chǎn)生的附加內(nèi)力的影響會相對地減小。廣泛用于石拱橋和鋼筋混凝土拱橋。,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,8,拱橋的基本組成及分類,組合體系－行車道梁與拱圈共同受力的拱橋無推力體系（系桿拱）－可在地質(zhì)條件不好的地區(qū)采用 有推力體系－此種組合體系拱沒有系桿，由單獨(dú)的梁和拱共同受力，拱的推力仍由墩臺承

7、受。,剛性梁柔性拱,剛性梁剛性拱,柔性系桿剛性拱,剛性系桿柔性拱,剛性系桿剛性拱,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,9,拱橋的基本組成及分類,按拱軸線形式－圓弧，拋物線，懸鏈線拱按主拱圈截面變化－等截面，變截面按拱圈截面類型－板拱，肋拱，雙曲拱，箱形拱，鋼管混凝土拱等其他－桁架拱，剛架拱，扁殼拱等,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,10,三、拱橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算簡介,總體布置－確定橋梁長度、分跨

8、、橋面標(biāo)高、主拱矢跨比和墩臺尺寸等,標(biāo)高 橋面標(biāo)高－由線路設(shè)計(jì)與總體布置及設(shè)計(jì)綜合研究決定 拱頂?shù)酌鏄?biāo)高－滿足拱頂最小填料厚度和主拱拱頂截面高度的要求 起拱線標(biāo)高－根據(jù)拱頂?shù)酌鏄?biāo)高和橋下凈空要求擬定 基礎(chǔ)底面標(biāo)高－根據(jù)地基情況決定,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,11,拱橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算簡介（續(xù)）,矢跨比－滿足泄洪和通航要求，還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)受力、施 工等方面綜合分析比較確定。陡拱，坦拱，拱的水平推力

9、同矢跨比成反比 分跨－等跨分孔和不等跨分孔拱軸線選擇－形狀直接影響主拱截面內(nèi)力的分布與大小，選擇拱軸線的原則，也就是盡可能降低由于荷載產(chǎn)生的彎矩值。圓弧線，拋物線，懸鏈線（普遍采用）,,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,12,橋例：廣西邕寧邕江橋,1996年，跨度312m，中承式拱,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,13,橋例：德國費(fèi)馬恩（Femarnsund）橋,Tied arch br

10、idge with the span of 248.8m, with intercrossed ties (Nielsen system) For highway & railway usesCompleted in 1963,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,14,橋例：日本大三島（Omishima Island）橋,Half-through two-hinged steel arch bridge w

11、ith span of 297mVery small height of arch ribsCompletion 1979,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,15,橋例：日本泉大津橋,Single arch ring along the bridge’s longitudinal axisConstructed by floating craneCompleted in 1976, span: 175m,20

12、24年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,16,橋例：德國Albgrun橋,上承式鋼拱橋，1986年,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,17,橋例：西班牙La Barouema橋,為1992年世界博覽會修建帶斜吊桿的系桿拱橋，跨度168m,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,18,橋例：西班牙Bach de Roda-Felipe II橋,中承式提籃拱跨線橋，跨度46m構(gòu)思巧妙，造型新奇

13、1985－87,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,19,橋例：英國世紀(jì)眼（Millennium Eye) 橋,人行及開啟橋2000年建成,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,20,橋例：挪威達(dá)芬奇（Da Vinci）橋,達(dá)芬奇在1502年構(gòu)思，原長352m，石拱橋，未被采納人行木拱橋，長77m，三片弓狀拱肋被視為功能與美學(xué)的完美結(jié)合，2001年10月在奧斯陸附近建成,2024年3月20日,李

14、亞東：《橋梁工程概論》第八章,21,橋例：西班牙La Devesa橋,西班牙La Devesa設(shè)計(jì)的一座人行橋，1991年建成構(gòu)思大膽怪異，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不易看出,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,22,四、其他類型的拱橋－鋼管混凝土拱橋,在薄壁鋼管內(nèi)填充混凝土，形成兩者共同工作的一種組合構(gòu)件?；玖W(xué)特征是，管內(nèi)混凝土受到鋼管的約束，在承受軸向壓力時發(fā)生的側(cè)向膨脹受到限制而處于三向受壓狀態(tài)，從而具有比普通鋼筋混凝

15、土大得多的承載能力和變形能力。鋼管既可看作是混凝土中的受力鋼筋，又可起到勁性骨架作用。,,a) 單肢；b) 雙肢啞鈴形；c) 三肢格構(gòu)式；d) 四肢雙啞鈴形,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,23,橋例：黑龍江依蘭牡丹江橋,主跨100m，兩條分離式拱肋，截面為三角形鋼管混凝土桁架，199？年建成,,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,24,橋例：廣州丫髻沙大橋,位于廣州環(huán)城高速公路上中承式鋼管混

16、凝土系桿拱，主跨360m，2000年完工,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,25,橋例：瑞士La Plata拱橋,系桿拱橋，1990年建成拱肋為鋼管，兩端實(shí)體段與與剛性梁連為整體線條流暢，變化有致,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,26,橋例：日本松島（Matsushima）大橋,Span: 126m, completion: 1966Arch ring: two hollow steel

17、tubes of ?1.8mLateral braces between tubes,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,27,橋例：法國Antrena鋼管拱橋,單肋下承式鋼管混凝土拱橋，跨度56m獲1995年度法國公共工程部銀綬帶獎,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,28,貴州水柏鐵路北盤江大橋,2001年11月7日，世界鐵路第一高橋、最大跨度的上承式推力轉(zhuǎn)體鐵路拱橋——貴州水（城）柏（果）鐵

18、路北盤江大橋拱上梁架設(shè)完工。這標(biāo)志著這座拱跨236米、高達(dá)280米的創(chuàng)世界奇跡的轉(zhuǎn)體鐵路鋼管拱橋建造成功。橋跨布置：3×24m預(yù)應(yīng)力混凝土梁＋236m提籃上承式鋼管混凝土拱＋5×24m預(yù)應(yīng)力混凝土梁。橋長468.20米，橋高280米。每側(cè)拱桁管中心高為4.4米，寬為1.5米，由4根Φ1000×16mm的Q345d鋼管及H腹桿、腹板以栓焊連接而成；上下游拱肋之間則以Φ800×14及Φ600

19、5;14鋼管組成Ж字型構(gòu)件，管管相貫焊接；拱肋拱頂中心距6.16米，拱趾中心距19.6米。拱肋鋼管內(nèi)灌注500#微膨脹混凝土。大橋施工方案：236米主跨鋼管桁架拱采用工廠內(nèi)分單元制造，鐵路、公路運(yùn)輸，在大橋南北兩岸陡峭峽谷的工地支架上進(jìn)行栓焊連接成兩個半拱，單鉸水平轉(zhuǎn)體合攏（南岸水平逆轉(zhuǎn) 180度，北岸水平逆轉(zhuǎn) 135度），鋼管內(nèi)混凝土以泵送頂升法施工；拱上結(jié)構(gòu)用吊重60噸、跨度為480米的纜索吊機(jī)施工。,2024年3月20日,李亞東

20、：《橋梁工程概論》第八章,29,四、其他類型的拱橋－桁架拱橋,一般，把承重結(jié)構(gòu)為桁架式的拱橋統(tǒng)稱為桁架拱橋。由于鋼材的抗拉、壓性能良好，這一型式在鋼拱橋中早有應(yīng)用。將鋼拱橋的拱圈從肋形或箱形改為桁架，是為了增加結(jié)構(gòu)剛度，加大跨度并節(jié)省材料。－Arched Truss鋼筋混凝土桁架拱橋則主要指把常規(guī)拱橋的傳力構(gòu)件（拱上建筑）與承重構(gòu)件（主拱圈）聯(lián)成整體桁架、共同承載的拱橋。－Trussed Arch鋼筋混凝土桁架拱橋的上部結(jié)構(gòu)由桁架

21、拱片、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面三部分組成,,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,30,橋例：貴州江界河橋,1995年建成，在甕安縣，跨越烏江，跨度330m，在桁架拱橋的應(yīng)用上有所創(chuàng)新，成為目前跨度最大的桁架式拱橋,,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,31,橋例：澳大利亞里普橋,主跨183m的桁式板拱,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,32,橋例：澳大利亞悉尼港大橋,Arched Trus

22、s,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,33,四、拱橋施工簡介,有支架施工法－就地灌注或砌筑，建造拱橋的支架，又叫拱架。石拱橋（木支架），鐵路橋（常備式拱形鋼結(jié)構(gòu)），費(fèi)工費(fèi)料，施工工序多，工期長 實(shí)現(xiàn)大跨度鋼筋混凝土拱橋的關(guān)鍵問題：不在設(shè)計(jì)，而在施工。施工所需解決的問題，是在如何承擔(dān)尚未成拱的拱圈（肋）的材料自重。按支架施工的老辦法難以解決問題。新辦法則是兩條：一是增加拉索（斜索、力筋），使拱圈能夠懸拼；一是及早讓部

23、分材料成圈（成拱），使其具有承受隨后增加的材料重量的能力。無支架施工法－懸臂施工，纜索吊裝，轉(zhuǎn)體施工勁性骨架施工,,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,34,懸臂施工,安裝鋼拱橋所最常用的方法，1874年就開始采用1932年建成的澳大利亞悉尼港橋，1979年建成的南斯拉夫KrK橋，1995年建成的江界河桁架式拱橋，均采用懸臂施工（拼裝）法。,,Krk橋施工示意,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章

24、,35,纜索吊裝,將一拱分成若干段，用纜索吊機(jī)起吊，從兩岸拱趾懸拼伸出，并用斜索扣住其懸出端，直至合龍。隨后，填筑工地混凝土，完成整個拱圈,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,36,纜索吊裝（續(xù)）,對鋼筋混凝土拱橋，用纜索吊裝方法或懸臂法讓幾條較輕的拱圈合龍，再在合龍的拱圈上填筑其余的混凝土截面。,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,37,轉(zhuǎn)體施工,以半拱為單元，分別在兩岸預(yù)制，隨后，可以讓半拱繞拱趾

25、水平線豎轉(zhuǎn)，也可以繞拱端豎直線平轉(zhuǎn)，讓半拱在拱頂合龍,,,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,38,勁性骨架法,勁性骨架指埋在混凝土拱之中的鋼骨架拱式結(jié)構(gòu)。先讓這拱式骨架合龍，再用這拱式骨架為支架，在其下掛模板，以澆注混凝土拱1942年，西班牙建造Esla鋼筋混凝土拱橋（跨度210m）時就采用此法。若采用鋼管作為勁性骨架，則是先將空鋼管（包括其他勁性鋼材）分段用纜索吊機(jī)拼裝就位直至骨架合龍，然后壓注鋼管混凝土，最后

26、現(xiàn)澆外包混凝土成拱。萬州長江大橋，例子,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,39,四川萬州長江大橋：立面布置,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,40,四川萬州長江大橋：橫截面布置,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,41,四川萬州長江大橋：交界墩翻模施工,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,42,四川萬州長江大橋：拱圈勁性骨架分段吊裝,2024年3月20日,李亞

27、東：《橋梁工程概論》第八章,43,四川萬州長江大橋：骨架吊裝,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,44,四川萬州長江大橋：骨架合龍,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,45,四川萬州長江大橋：澆筑箱形拱圈混凝土,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,46,四川萬州長江大橋：澆筑次序,2024年3月20日,李亞東：《橋梁工程概論》第八章,47,四川萬州長江大橋：澆注拱上立柱,2024年3