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- 2021-05-14 发布
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一、桥梁的组成、分类及总体规划设计
二
、梁桥的构造和设计
三
、拱桥的构造和设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
一、桥梁的组成、分类及总体规划设计
1
、桥梁的组成
上部结构
:承受车辆荷载,并通过支座传给墩台
下部结构:支承桥跨结构的建筑物
支座:传力装置
附属设施:桥面铺装;排水防水系统;栏杆;伸缩缝
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
设计洪水位:桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位
净跨径
:相邻两个桥墩
(
或桥台
)
顶之间的净距
计算跨径
:桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离
标准
跨径:梁桥桥墩中线间或桥墩中线与台背前缘间的距离
总
跨径:多孔桥梁中各孔净跨径的
总和
农村公路新建桥梁常用桥型设计
桥长:桥梁两端两个桥台的侧墙或耳墙后端点之间的距离
桥高:桥面与低水位间的高差,或桥面与桥下线路路面间的距离
桥下净空:通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离
桥梁建筑高度:上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离
农村公路新建桥梁常用桥型设计
净矢高:
拱桥拱顶
截面下缘至起拱线的水平线间的
垂直距离
矢跨比
:
拱桥的
矢高与计算跨径之比
农村公路新建桥梁常用桥型设计
2
、
桥梁
的分类
(
1
)按
受力体系划分
梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥、组合
体系
桥
(
2
)
按用途划分
公路桥、铁路桥、公路
铁路两用
桥、人行桥、运
水
桥、其它
专用
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
梁式桥
-
开封黄河大桥
桥梁全长
4475
米,
108
孔,其中
77
孔为
50
米预应力
T
梁,其余为
20
米预应力空心板
梁式桥
-
新沂河大桥
中国第一座预应力混凝土铁路桥,
1956
年建成,
28
孔,每孔
23.9
米,桥长
691.7
米,简支梁桥
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
梁式桥
-
平顺桥
预应力混凝土连续弯梁桥,山西平顺县,
3
孔
28+35+28
米,
1990
年建成
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
拱式桥
-
山西晋城丹河大桥
石拱桥,主跨
146
米,桥梁全长
413.17
米
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
拱式桥
-
马鸣溪金沙江大桥
钢筋混凝土箱形拱桥,主跨
150
米,
1979
年建成
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
拱式桥
-
贵州花鱼洞桥
桁架组合拱桥,主跨
150
米,
1991
年建成
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
刚架桥
-
荷兰
Mass
桥
跨径
80.5m+112.5m+80.5m
农村公路新建桥梁常用桥型设计
刚架桥
-
陕西安康汉江桥
主跨
176
米,桥梁全长
542
米,
1982
年建成
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
悬索桥
-
金门大桥
美国,跨径
1280
米,
1937
年建成,保持世界记录
27
年
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
组合体系桥梁
-
海口深湾大桥
系杆拱桥
,
主跨
80
米,
2001
年建成
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
组合体系桥梁
-
密西西比河路易斯安娜州桥
斜拉桥
,
主跨
610
米
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
组合体系桥梁
-
捷克桥无背索斜拉桥
斜拉桥
,
1997
年建成
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
组合体系桥梁
-
湖南洞口县洞口桥
板带桥
,
跨径
70
米,
1989
年建成
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
桥梁分类
多孔跨径总长
L
(米)
单孔跨径
L
K
(米)
特大桥
L
>
1000
L
K
>
150
大
桥
1000
≥
L
≥
100
150
≥
L
K
≥
40
中
桥
100
>
L
>
30
40
>
L
K
≥
20
小
桥
30
≥
L
≥
8
20
>
L
K
≥
5
涵 洞
——
5
>
L
K
(
3
)
按
跨径
划分
农村公路新建桥梁常用桥型设计
(
4
)
按上部结构材料划分
木桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力钢筋混凝土桥
(
5
)
按
跨越方式
划分
固定式桥梁、开启桥、浮桥、漫水桥
(
6
)按桥面位置分
上承式、中承式、下承式
农村公路新建桥梁常用桥型设计
广东高明县高明桥
主跨径
100
米,为
中承式
钢管混凝土拱桥,
其余
为
70
米跨径
上承式
钢筋混凝土肋拱桥,
1991
年建成
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
包头彩虹大桥
主跨
53
米,为
下承式
钢管拱桥
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
3
、桥梁总体规划设计
当前,我国的桥梁设计必须遵照的基本原则是:
适用 经济 安全 美观
桥梁设计必须积极采用新结构、新设备、新材料、新工艺,认真学习国外的先进技术,充分利用国际最新科学技术成就,把学习外国和自己独创结合起来。只有这样才能提高我国的桥梁建设水平,赶上和超过世界先进水平。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
(1)
使用上的要求:保证行车畅通、舒适和安全,并满足交通量增长的需要。还应考虑战备,适应国防的要求
(2)
经济上的要求:方案进行经济技术比较,全盘考虑,桥梁的造价低、材料省
(3)
设计上的要求:在制造、运输、安全、使用过程中,有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性
(4)
施工上的要求:式样简单、因地制宜、缩短工期、保证质量
(5)
美观上的要求:具有优美的外形,与周围的景观相协调
(6)
环境保护的要求:生态、
和
谐
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
破坏环境
农村公路新建桥梁常用桥型设计
1
)桥梁设计程序
(1)
预可行性研究报告
研究建桥的必要性以及宏观经济上的合理性
(2)
可行性研究报告
研究和制订桥梁的技术标准
(3)
初步设计
进行方案比选,确定设计方案
(4)
技术设计
对重大、复杂的技术问题进行试验研究
(5)
施工图设计
对各构件进行计算,绘制施工详图
农村公路新建桥梁常用桥型设计
2
)野外勘测与调查
桥梁设计资料调查的具体任务:
调查桥上的交通种类、行车行人的来往密度、实际交通量和增长率等,从而确定线路的作用等级,进而确定桥梁的各种参数。
(1)
选择桥位:
桥位在服从路线总方向的前提下,选在河道顺直、河床稳定、水面较窄、水流平稳的河段。
(2)
桥位测量:
测量桥位附近的地形,制成地形图、布设桥位桩、测量桥梁纵断面,供设计和施工应用。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
(3)
桥位地质钻探:
根据设计人员的初步布孔和桥位桩,探测桥位的地质情况,并将钻探资料绘制成地质剖面图和钻孔柱状图,作为基础设计的依据。
(4)
水文测量:
调查和测量河流的水文情况,为确定桥梁的桥面标高、跨径和基础埋置深度提供依据。
(5)
其
他
调查
:
当地建筑材料的来源
;
调查附近旧桥的使用情况;施工场地的情况;当地及附近的运输条件;桥梁施工机械、动力设备与电力供应情况;调查和收集有关气象资料。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
3
)桥梁设计方案的比选
(
1
)明确各种高程要求
设计水位、通航水位、桥面高程、通航净空和桥涵净空
(
2
)拟桥型方案草图
泄洪总跨径、桥梁分孔布置
(
3
)详绘桥型方案
拟定主要构件的尺寸
(
4
)编制估算或概算
根据相应定额计算全桥总造价
(
5
)方案选定和文件汇总
选定最优方案
农村公路新建桥梁常用桥型设计
4
)桥梁
纵断面设计
(1)
桥梁总跨径
总跨径的长度要保证桥下有足够的过水断面,可以顺利地宣汇洪水,通过流水。根据河床的地质条件,确定允许冲刷深度,以便造当压缩总跨径长度,节省费用。
(2)
桥梁的分孔
分孔数目及跨径大小要考虑桥的通航需要、水深、工程地质和工程造价等因素。
(3)
桥面高程的确定
农村公路新建桥梁常用桥型设计
非通航河流桥下最小净空
桥梁的部位
高出计算水位(米)
高出最高流冰面(米)
梁底
洪水期无大漂流物
0.50
0.75
洪水期有大漂流物
1.50
——
有泥石流
1.00
——
支座垫石顶面
0.25
0.50
拱 脚
0.25
0.25
无铰拱的拱脚允许被设计洪水淹没,但不宜超过拱圈高度的
2/3
,且拱顶底面至计算水位的净高不得小于
1.0
米。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
跨线桥桥下的交通要求:高速公路、一、二级公路
5.0m
;三、四级公路
4.5m
;等外公路:汽车通道
3.5m
,农用汽车通道
3.2m
,畜力车及拖拉机通道
2.7m
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
(4)
纵坡
桥上纵坡不宜大于
4
%
,
桥头引道纵坡不宜大于
5
% ;位于市镇混合交通繁忙处,桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于
3
%
。(公路桥涵设计通用规范
3.4.1
)
公路纵坡不宜小于
0.3%
。横向排水不畅的路段或长路堑路段,采用平坡(
0%
)或小于
0.3%
的纵坡时,其边沟应作纵向排水设计。 (公路路线设计规范
8.2.3
)
(5)
基础埋置深度
详见
《基础工程》
农村公路新建桥梁常用桥型设计
W——
行车道宽度
S
1
——
行车道左侧路缘带宽度
S
2
——
行车道右侧路缘带宽度
M
1
——
中间带宽度
M
2
——
中央分隔带宽度
E——
桥涵净空顶角宽度
L
1
——
桥涵右侧路肩宽度
L
2
——
桥涵左侧路肩宽度
L——
侧向宽度
5
)桥梁
横断面设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
(1)
车道宽度
注:高速公路上的八车道桥梁,当设置左侧路肩时,内侧车道宽度可采用
3.50m
。
设计速度(
km/h
)
120
100
80
60
40
30
20
车道宽度(
m
)
3.75
3.75
3.75
3.50
3.50
3.25
3.00
(
单车道为
3.50m)
农村公路新建桥梁常用桥型设计
一个自行车道的宽度为
1.0m
;单独设置自行车道时,不宜小于两个自行车道的宽度。
人行道的宽度
宜
为
0.75m
~
1.0m
;
大于
1.0m
时
,
按
0.5m
的
级差
增加。
当设路缘石时,路缘石高度可取用
0.25
~
0.35m
。
为了桥面上排水的需要,桥面应根据不同类型的桥面铺装,设置从桥面中央倾向两侧的
1.5
%~
3.0
%的横坡。人行道宜设置向行车道倾斜
1
%的横坡。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
6
)桥位
平面布置
特大、大、中桥桥位应尽量选择在河道顺直稳定、河床地质良好、河滩较窄较高且河槽能通过大部分设计流量的地段。
桥梁纵轴线
宜
与洪水主流流向正交。对通航河流上的桥梁,
其
墩台沿水流方向的轴线应与
最高
通航水位
时
的主流方向一致
。当
斜交
不能避免
时,交角不宜大于
5
°
;当交角
不宜大于
5
°
时,宜增加通航孔净宽。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
二、梁桥的构造和设计
1
、
梁桥的特点
农村公路新建桥梁常用桥型设计
2
、梁桥的概述
普通钢筋混凝土
T
梁桥,适用于跨径
16
米以内,梁高与跨径之比为
1/11
~
1/18
。
预应力混凝土
T
梁桥,适应于跨径
20
~
40
米,可达
60
米,高跨比在
1/14
~
1/25
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
梁桥的横截面
截面
a
,配筋受限制,跨径不大。
截面
b
,普通钢筋混凝土
T
梁。
截面
c
、
d
、
e
,预应力混凝土
T
梁。
截面
f
、
g
,组合梁,吊装重量轻,截面整体性差。
截面
h
、
i
,箱梁,吊装重量大,可现场浇筑。
装配式板桥中的预制板,其受力实质还是梁,所以也称预制板为板梁。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
横隔梁在装配式
T
梁中起保证主梁相互连接成整体的作用,它的刚度愈大,桥梁的整体性就越好。
端横隔梁是必须要设置的,跨内随跨径增大可以设
1
~
3
道横隔梁,间距采用
5
~
6m
为宜。
跨中横隔梁的高度通常做成主梁高度的
3
/
4
左右;梁肋下部呈马蹄形加宽时,横隔梁延伸至马蹄的加宽处。横隔梁的肋宽常采用
12
~
16cm
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
简支梁承受正弯矩作用,故抵抗拉力的主钢筋设置在梁肋的下缘。随着弯矩向支点处减小,主钢筋可在跨间适当位置处切断或弯起。为保证主筋在梁端有足够的锚固长度和加强支承部分的强度,
《
桥规
》
规定,至少有
2
根,并不小于
20
%的主钢筋应伸过支承截面
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
简支梁两侧的受拉主钢筋应伸出支点截面以外,并弯成直角顺梁端延伸至顶部。两侧之间不向上弯曲的受拉主钢筋伸出支承截面的长度,对带半圆弯钩的光圆钢筋不小于
15d
,对带直角弯钩的螺纹钢筋不小于
lOd
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
主钢筋与梁底面的净距应不小于
3cm
,不大于
5cm
。主筋与梁侧面净距应不小于
2.5cm
。混凝土表面至箍筋或防裂分布钢筋间的净距应不小于
1.5cm
。
为了使混凝土的粗骨料能填满整个梁体,以免形成灰浆层或空洞,规定各主筋之间的净距主钢筋为三层或三层以下者不小于
3cm
,且不小于钢筋直径;三层以上者不小于
4cm
,且不小于钢筋直径的
1.25
倍。
箍筋的主要作用也是增强主梁的抗剪强度。
《
桥规
》
中规定其间距应不大于梁高的
3
/
4
和
50cm
,且梁支点附近的第一个箍筋应设置在距支承边缘
5cm
处
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
T
梁翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘,以承受悬臂的负弯矩。在顺主梁跨径方向还应设置少量的分布钢筋。按
《
桥规
》
要求,板内主筋的直径不小于
lOmm
,每米板宽内不应少于
5
根。分布筋的直径不小于
6mm
,间距不大于
25cm
,在单位板宽内分布筋的截面积不少于主筋截面积的
15
%,在有横隔梁的部位分布筋的截面积应增至主筋的
30
%,以承受集中轮载作用下的局部负弯矩。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
预应力混凝土梁桥的构造
农村公路新建桥梁常用桥型设计
马蹄宽度约为肋宽的
2
~
4
倍,注意马蹄部分
(
糊
U
是斜坡区
)
的管道保护层不宜小于
6cm
。马蹄部分不宜过高、过大,否则会降低截面形心,减小偏距
e
,并导致降低抵消自重的能力。在靠近支点时,为适应预应力筋的弯起,可将马蹄逐渐加高。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
a)
全部主筋直线形布置,适用于先张法。缺点是在梁端上缘会产生过高拉应力。有时为了减小此应力,可根据弯矩的变化,将纵向预应力筋按需要截断。
b)
直线形预应力筋的后张法梁,为了减小梁端负弯矩,节省钢材,可以将主梁在中间截面截断。但锚固处受力与构造较复杂,且预应力筋没有充分发挥抗剪作用。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
c)
将预应力筋全部弯至梁端锚固,可以减少摩擦损失,但梁端受预应力较大。
d)
当梁高受限制时,可以将一部分预应力筋弯出梁顶。此方法摩擦损失增大,但能缩短预应力筋的长度,且能提高梁的抗剪能力。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
钢板连接。它是在横隔梁上、下进行钢板焊接。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
扣环接头。横隔梁在预制时在接缝处伸出钢筋扣环
A
,安装时在相邻构件的扣环两侧再安上腰圆形的接头扣环
B
,在形成的圆环内插入短分布筋后就现浇混凝土封闭接缝,接缝宽度为
0.20
~
0.50m
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
农村公路新建桥梁常用桥型设计
三、拱桥的构造和设计
1
、主拱
1
)板拱
板拱
的主拱圈通常做成实体的矩形截面。常用的板拱有等截面圆弧拱和等截面悬链线拱。按照砌筑拱圈的石料规格可以分为料石拱、块石拱和片石拱。
用来砌筑拱圈的石料,其标号不得小于
30
号。砌筑用的砂浆标号,对于大、中跨径拱桥,不得小于
7.5
号;对于小跨径拱桥,不得小于
5
号。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
拱石的规格,片石厚度不得小于
15cm
,砌筑时敲去其尖锐凸出部分。块石厚度
20
~
30cm
,宽度为厚度的
1
~
1.5
倍,长度为厚度的
1.5
~
3.0
倍。粗料石是由岩层或大块石料开劈并经粗略修凿而成,应外形方正,成六面体,厚度
20
~
30cm
,宽度为厚度的
1
~
1.5
倍,长度为厚度的
2.5
~
4
倍,表面凹凸深度不大于
2cm
。作为一般公路的镶面面石。对于城市桥梁,有时为了美观,可以用细料石作为拱桥的镶面。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
主拱圈的构造根据受力特点,应满足下列要求:
1
、拱石受压面的砌缝应是辐射方向,即与拱轴线相垂直。这种辐向砌缝,一般做成通缝,可不错缝。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
2
、当拱圈厚度不大时,可采用单层拱石砌筑;当拱厚较大,可采用多层拱石砌筑,但要求垂直于受压面的顺桥向砌缝错开,其错缝间距不小于
lOcm
。
3
、在拱圈的横截面内,拱石的竖向砌缝应当错开,其错开宽度至少
lOcm
。这样在纵向或横向剪力作用下,可以避免剪力单纯由砌缝的砂浆承担,从而可以增大砌体的抗剪强度和整体性。
4
、砌缝的缝宽不应大于
2cm
。若用小石子混凝土砌块石拱圈,砌缝宽度可≤
3
~
4cm
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
5
、拱圈与墩台及拱圈与空腹式拱上建筑的腹孔墩相连接处,应采用特别的五角石,以改善连接处的受力状况。五角石不得带有锐角,以免施工时易破坏和被压碎。目前,为了简化施工,也常采用现浇混凝土拱座及腹墩底梁来代替制作复杂的五角石。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
若用块石砌筑拱圈时,应选择较大的平整面与拱轴线垂直,砌缝必须交错,块石的大头应在上,小头应在下。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
2
)肋拱桥
农村公路新建桥梁常用桥型设计
拱肋的截面,在小跨径的肋拱桥中多采用矩形。肋高约为跨径的
1/40
~
1/60
,肋宽约为肋高的
0.5
~
2.0
倍。
在较大跨径中,拱肋常做成工字形截面,肋高约为跨径的
1/25
~
1/35
,肋宽约为肋高的
0.4
~
0.5
倍。其腹板厚度常采用
0.3
~
0.5m
。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
当肋拱桥的跨径大,桥面宽时,拱肋还可以采用箱形截面,这就可以减少更多的圬工体积。
在分离的拱肋间,需设置横系梁,以增加肋拱桥的横向整体稳定性。拱肋的钢筋配置按计算确定。横系梁一般可按构造要求配置钢筋,但不得少于四根
(
沿四周
)
,并用箍筋联结。因钢筋混凝土肋拱桥的钢筋用量较多,故也有混凝土或石砌拱肋。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
3
)
箱形拱桥的构造
大跨径拱桥的主拱圈可以采用箱形截面。为了采用预制装配的施工方法,在横向将拱圈截面划分成一些箱肋,在纵向将箱肋分段,待箱肋拼装成拱后,再浇混凝土把各箱肋连成整体,形成主拱圈的截面。
箱形拱桥的主要特点是:
(
1
)截面挖空率大,挖空率可达全截面的
50
%~
70
%,因此,与板拱相此,可大量节省圬工体积,减轻重量;
(
2
)箱形截面的中性轴大致居中,对于抵抗正负弯矩具有几乎相等的能力,能较好地适应主拱各截面正负弯矩变化的情况;
农村公路新建桥梁常用桥型设计
(
3
)由于闭合空心截面,抗弯抗扭刚度大,拱圈的整体性好,应力分布比较均匀;
(
4
)单根箱肋的刚度较大,稳定性较好,能单片成拱,便于无支架吊装;
(
5
)预制箱肋的宽度较大,施工操作安全,易保证施工质量;
(
6
)制作要求较高,起吊设备较多。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
结构形式
箱形拱桥的主拱圈截面是由多个空心薄壁箱组成,其形式有槽形截面箱、工字形截面箱和闭合箱。
农村公路新建桥梁常用桥型设计
4
)桁架拱桥的构造
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花鱼洞桥
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浑水河桥
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5
)刚架拱桥的构造
刚架拱桥的上部由刚架拱片、横向联系和桥面系等部分组成。
刚架拱片是刚架拱桥的主要承重结构,一般由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿
(
主斜撑
)
、次拱腿
(
斜撑
)
等构成。
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6
)钢管混凝土拱桥的构造
钢管混凝土拱桥,一方面提高了材料的强度,减轻了拱圈的自重;另一方面使主拱圈本身成为自架设体系,劲性骨架便于无支架施工。
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2
、拱上建筑
按拱上建筑的形式,分为实腹式和空腹式两大类。跨径小于
20m
的板拱桥,因空腹的腹孔墩和腹孔的体积一般超过了实腹的侧墙体积,为施工方便,可用实腹式,但填料较多,恒载较重。大、中跨拱桥宜采用空腹式拱上建筑。
(
1
)实腹式
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实腹式拱上建筑由侧墙、拱腹填料,护拱以及变形缝、防水层、泄水管和桥面等部分组成。
侧墙
承受填料和车辆荷载所产生的侧向压力,一般用块石和片石砌筑。为了美观,可用料石镶面。侧墙厚度由计算决定,通常顶宽为
0.5
~
0.75m
,向下逐渐加厚,外坡垂直,内坡为
4:1
或
3:1
。墙脚厚度取用墙高的
0.4
倍
,
墙与墩、台间必须设伸缩缝分开。
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(
2
)空腹式拱上建筑的构造
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a
、拱形腹孔
腹孔通常对称地布置在主拱圈两侧结构高度所容许的范围内。拱形腹孔
(
腹拱
)
跨径一般可选用
2.5
~
5.5m
,且在每半跨内不超过主拱跨径的
1/4
~
1/3
,也不宜大于主拱圈跨的
1/8
~
1/15
,比值随主拱圈跨径的增大而减小。腹拱宜做成等跨的,以利于腹拱墩的受力和施工。
腹拱的拱圈,可以采用石砌、混凝土预制或现浇的圆弧板拱,矢跨比一般为
1/2
~
1/6
。为了减轻重量,也可以采用双曲拱、微弯板和扁壳等各种形式的轻型腹拱。通常,双曲拱的矢跨比采用
1/4
~
1/8(
无支架施工的拱桥,腹拱的矢跨比宜用小者
)
,微弯板的矢跨比用
1/10
~
1/12
。腹拱的拱轴线多用圆弧线。
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b
、梁式腹孔
采用梁式腹孔的拱上建筑,可以使桥梁造型轻巧美观,减轻拱上重量与地基的承压力,以便获得更好的经济效果。大跨径的钢筋混凝土拱桥绝大多数采用梁式腹孔。梁式腹孔的桥道梁体系可以做成简支的、连续的、连续刚架式的等形式。
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c
、腹孔墩
腹孔墩可分为横墙
(
立墙
)
式和立柱式两种。横墙式通常用石料、混凝土预制块砌筑,或现浇混凝土做成实体墙。这种横墙式腹孔墩自重大,但可以不用钢材,故多用于砖、石拱桥中。腹孔墩的厚度,用浆砌片石、块石时,不宜小于
0.60m
,用混凝土浇筑时,一般应大于腹拱圈厚度的一倍。
立柱式腹拱墩如图,是由立柱和盖梁组成的钢筋混凝土排架结构。为了使立柱传递给主拱圈的压力不至于过分集中,通常在立柱下面还设置了底梁
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3
、拱上填料、桥面及人行道
拱上建筑中的填料,在能起到扩大车辆荷载分布面积的作用的同时,还能减少车辆荷载的冲击作用,一般情况下,无论是实腹式拱桥还是空腹式拱桥,主拱圈及腹拱圈的拱顶处填料厚度
(
包括路面厚度
)
,对石拱桥不小于
50cm
;对双曲拱桥不小于
30cm
。当填土厚度超过上述数
值时,可不计汽车荷载对拱圈的冲击力。
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在大跨径钢筋混凝土拱桥或地基条件很差的情况下,为了进一步减轻拱上建筑重量,可以减薄填料厚度,甚至可以不用填料,直接在拱顶上修建混凝土路面。这时,除要采取措施保证主拱圈的横向整体性外,计算时还应计入汽车荷载的冲击力。
拱桥行车道和人行道的桥面铺装要求与梁桥的基本相同。目前一般公路拱桥行车道采用较多的是碎
(
砾
)
石路面或沥青混凝土路面,钢筋混凝土轻型拱桥多采用混凝土路面。人行道的铺装视具体情况选用,常用混凝土预制块铺砌。
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4
、伸缝缩与变形缝
主拱圈在材料收缩及温度变化作用下、在荷载作用下将产生变形,而拱上建筑也随主拱圈的变形而变形。因此拱上建筑的构造必须适应主拱圈的变形,所以用设置伸缩缝使拱上建筑与墩台分离,并使拱上建筑和主拱圈一起自由的变形,避免引起腹拱、腹拱墩及侧墙的开裂。通常是在相对变形
(
位移或转角
)
较大的位置设置伸缩缝,在相对变形较小的位置设置变形缝。
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伸缩缝的宽度一般为
0.02
~
0.03m
,通常是在施工时用锯木屑与沥青按
1:1
比例配合压制而成的预制板嵌入砌体或埋人现浇混凝土中即可。上缘一般做成活动而不透水的覆盖层。伸缩缝内的填充料,亦可采用沥青砂或其它适当材料。变形缝则不留缝宽,可用干砌或油毛毡隔开或用低标号砂浆砌筑,以适应主拱圈的变形。实腹式拱桥的伸缩缝通常设在两拱脚的上方,并需在横桥方向贯通全宽和侧墙的全高及至人行道构造。目前多将伸缩缝做成直线形,以使构造简单,施工方便。
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空腹式拱桥,一般将紧靠桥墩
(
台
)
的第一个腹拱圈做成三铰拱,并在靠墩台的拱铰上方的侧墙上,也相应地设置伸缩缝,在其余两铰上方的侧墙,可设变形缝。在大跨径拱桥中,根据温度变化情况和跨径长度,必要时还需将靠近拱顶的腹拱圈或其它腹拱也做成两铰或三铰拱。拱铰上面的侧墙也需相应地设置变形缝,以便使拱上建筑更好地适应主拱圈的变形。
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5
、桥面排水和防水设施
大、中桥面应设横坡,并每隔适当距离设置泄水管,将桥面雨水排出。对于混凝土和沥青桥面的横坡,一般为
1.5
%~
2.0
%,对碎石桥面不宜大于
3
%。
人行道设置与行车道反向的横坡,一般为
1
%~
2
%。
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泄水管可以采用铸铁管、混凝土管或陶瓷管。泄水管的内径一般为
6
~
lOcm
。在严寒地区需适当加大,但不宜大于
15cm
。管顶应做成喇叭形并加罩铁筛盖,在筛盖周围堆放碎、砾石,雨水通过碎、砾石过滤后经泄水管排出。施工时,将泄水管四周用水泥砂浆填筑密实,并将防水层伸人喇叭口内少许,以防止渗漏。管节伸出拱圈
10
~
15cm
,但不宜太长,以免被漂浮物碰坏。排水管避免采用长管和弯管,并尽可能减少管节数量。
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空腹式拱桥,防水层沿腹拱上方和主拱圈实腹段的拱背铺设。泄水管宜布置在
1
/
4
跨径附近。
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6
、拱
铰
拱桥中有三种情况设铰。一是主拱圈按两铰拱或三铰拱设计时;二是空腹式拱上建筑,其腹拱圈按构造要求需采用两铰或三铰拱,或高度较小的腹孔墩上、下端与顶梁、底梁连接处需设铰时;三是在施工过程中,为消除或减小主拱圈的部分附加内力,以及对主拱圈内力作适当调整时,往往在拱脚或拱顶设临时铰。
前两种永久性铰由于必须满足设计计算的要求,并能保证长时期的正常使用,因此要求较高,构造较复杂,造价高。临时铰在施工结束时或基础变形趋于稳定时即将其封固,所以构造较简单。
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(1)
弧形铰
可用钢筋混凝土、混凝土、石料做成。它是由两个不同半径的弧形表面块件合成。一个为凹面
(
曲率半径为
R2)
,一个为凸面
(
曲率半径为
R1)
,
R2
与
R1
之比值在
1.2
~
1.5
之间取用。铰的宽度等于拱圈
(
肋
)
的宽度,沿拱轴线方向的长度,取为拱厚的
1.15
~
1.20
倍。由于石铰加工困难,目前已用得不多
,
多采用现浇混凝土铰代替石铰。当跨径较大,要求承压强度更高时,可采用钢筋混凝土拱铰。
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(2)
铅垫铰
对于中、小跨径的板拱或肋拱,可以采用铅垫铰。铅垫铰用厚度
1.5
~
2.Ocm
铅垫板,外部包以锌、铜
(1.0
~
2.Ocm)
薄片做成。垫板宽度为拱圈厚度的
1/4
~
1/3,
故设置穿过垫板中心而又不妨碍铰转动的锚杆。为了承受局部压力,在墩、台帽内以及邻近铰的拱段,需要用螺旋钢筋或钢筋网加强。
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(3)
平铰
由于弧形铰的构造较复杂,铰面的加工既费工又难以保证质量,因此,对于空腹式拱上建筑的腹拱圈,由于跨径较小,也可以采用构造简单的平铰。平铰是平面相连,直接抵承。平铰的接缝间可用低标号的砂浆砌筑,也可垫衬油毛毡或直接干砌接头。
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(4)
不完全铰
采用钢筋混凝土预制吊装的腹拱圈,为了便于整体安装,可采用图所示的不完全铰。此铰可使拱圈在施工时不断开,而在使用时又起到拱铰的作用,构造简单。
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在钢筋混凝土空腹式拱桥腹孔墩上、下端设置柱铰,也是一种不完全铰,此铰可以保证支撑截面的转动。
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