第六章 拱桥的设计
6.1、拱桥的总体布置
6.2、拱轴线型选择和拱上建筑物的布置
6.3、拱圈截面变化规律及截面尺寸拟定

6.1、拱桥的总体布置
1、桥址方案比较确定桥位；

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；


3、确定桥梁的设计标高和矢跨比：

• 桥面标高
• 拱顶底面标高
• 起拱线标高
• 基础底面标高

4、根据跨径、拱顶、拱脚标高确定矢跨比（f/l)


6.2 拱轴线型选择和拱上建筑物的布置
• 一、拱轴线型
• 选择原则：
• 尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。

• 合理拱轴：
• 拱轴线与各种荷载的压力线相吻合；拱圈截面上轴向力，无弯矩作用，应力均匀；
• 拱轴线选择应满足：
• 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；
• 3、计算方法简便；
• 4、线型美观，便于施工；
压力线作为拱轴线
• 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。
拱桥常用的拱轴线型---能表达为拱轴线方程
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；

②抛物线—均匀荷载下，拱的合理拱轴
适合：
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；
二次抛物线：


也可采用高次抛物线

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；
1 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；
2 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；
6.3、拱圈截面变化规律和截面尺寸拟定
• 主拱圈：等截面及变截面型式；
• 变截面：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 I 对降低应力不是最有效；

• 对大跨或很陡的圬工拱桥，
• 根据拱厚系数确定：


• 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】
三、截面尺寸拟定
• 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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