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拱桥的分类及施工与养护

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:石拱桥适用于地基良好、石料来源近而且工期较长的情况。2.按主拱圈的静力图式分类按主拱圈的静力图式不同,拱桥可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。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,一般不用做主拱圈。箱形拱的横截面可为整体多室箱形或分离箱形。下承式拱桥可做成系杆拱,即在拱脚处用一称为系杆的纵向水平受拉杆件将两拱脚连接来。

拱桥的分类及施工与养护

1.按主拱圈的建筑材料分类

按主拱圈的建筑材料不同,拱桥可分为圬工拱桥(石拱桥及混凝土拱桥)、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥。

(1)石拱桥。

石拱桥可就地取材,养护费用少,外形美观,缺点是自重较大,施工繁重复杂。石拱桥适用于地基良好、石料来源近而且工期较长的情况。现在已很少被采用。

(2)混凝土拱桥。

混凝土拱桥适合机械化施工,如采用预制混凝土块砌筑拱桥,可与墩台平行作业,大大提高建桥速度;还可以采用无支架悬砌拱桥的施工方法,使圬工拱桥向预制装配式发展。它的主要缺点是:由于混凝土自身收缩,温度变化和墩台位移会引起拱圈产生相当大的附加应力,以致可能出现裂缝,而且水泥及模板用量较大。

(3)钢筋混凝土拱桥。

用钢筋来承受拱内拉力,与石拱桥相比,重量较轻,截面较小,承载力较大,矢跨比可以较小,也适应机械化施工,适用于石料缺乏、桥基土质不良、跨度较大、工期较短、桥下净空受限制等情况。其跨越能力也比一般钢筋混凝土梁大,是大跨度钢筋混凝土桥的良好形式之一。

(4)钢管混凝土拱桥。

钢管混凝土拱桥是一种新型的拱桥结构,其主要特点是:在钢管拱合龙后,在其内填充混凝土,使两者共同工作,钢管壁对混凝土的套箍作用,提高了混凝土的抗压强度和延性,而内填的混凝土又提高了钢管壁受压时的稳定性及其抗腐蚀性。其具有省材、轻便、美观的特点。在施工方面,空心钢管作为劲性骨架和模板,施工吊装重量轻,进度快,便于无支架吊装或转体施工,解决了大跨径拱桥施工问题,因而适用跨径可以增大。目前在公路桥梁中得到推广和应用。

(5)钢拱桥。

钢拱桥只在特大跨度时才应用。

2.按主拱圈的静力图式分类

按主拱圈的静力图式不同,拱桥可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱(见图5-1-2)。

图5-1-2 按主拱圈静力图式划分拱桥

(1)三铰拱。

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,一般不用做主拱圈。

(2)两铰拱。

两铰拱取消了拱顶铰,属超静定结构。构造简单,结构整体刚度较三铰拱好,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。

无铰拱属超静定结构,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。

3.按主拱圈的构成形式分类

按主拱圈的构成形式不同,拱又可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱(见图5-1-3)。(www.xing528.com)

图5-1-3 主拱圈横截面形式

(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。

(2)肋拱。

拱圈是由两条或多条拱肋组成,肋与肋之间用横系梁相联系,拱肋形状可以是矩形、工字形、箱形或圆管形(见图5-1-4)。它的抗弯能力较板拱好,用料较省,但制作较板拱复杂,多用于钢筋混凝土拱桥或钢拱桥。

图5-1-4 肋拱拱肋截面形式

(3)双曲拱。

双曲拱是20世纪60年代以后我国采用的一种拱式桥梁。它在横向除有拱肋外,还有由拱波、拱板等构成的小拱将整个拱圈连接成整体。它在施工时可以将拱肋、拱波预制,安装后再浇筑拱板,减轻吊装重量,并可以不用拱架,或只需用简单支架,为混凝土拱桥提供了一种新的结构形式和简便易行的施工方法,但需采取措施保证拱圈的整体性。

(4)箱形拱。

箱形拱的横截面可为整体多室箱形或分离箱形。混凝土或钢筋混凝土箱形拱也可采用无支架施工。它的整体性、横向稳定性和抗扭性能都较双曲拱的结构为好,但在中、小跨径时不如双曲拱简便和节省钢材。

4.按拱上建筑的形式分类

按拱上建筑的形式不同,可分为实腹式和空腹式拱桥。

实腹式拱是将主拱圈以上至桥面间的空间全部用填料填实,一般用于小跨径的桥梁;空腹式拱则在主拱圈以上设有横桥向贯通的腹孔,一般用于中等以上跨径的桥梁。赵州桥是现存修建最早的空腹式拱桥。

5.按桥面所在位置分类

按桥面所在位置的不同,拱桥可分为上承式、中承式、下承式3种(见图5-1-5)。

图5-1-5 按桥面所在位置划分拱桥

上承式拱桥的桥面在拱肋的上方;中承式拱桥的桥面,一部分在拱肋上方,一部分在拱肋下方;下承式拱桥的桥面在拱肋下方。

下承式拱桥可做成系杆拱,即在拱脚处用一称为系杆的纵向水平受拉杆件将两拱脚连接来。此时作用于支座上的水平推力就由系杆来承受,支座不再承受水平方向的力。这样做可以减轻地基承受的荷载,特别是在地质状况不良时。

6.按主拱圈所采用的拱轴线形式分类

按主拱圈所采用的拱轴线形式不同,可分为圆弧拱、悬链线拱和抛物线拱。从施工方面看,圆弧拱比悬链线拱简单。从力学性能方面来看,悬链线拱比圆弧拱好。大跨径拱桥,为了改善受力,也可以采用高次抛物线。

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