Modular Unit-0703 拱 式 组 合 体 系

主 要 内 容 1、拱式组合体系桥的一般特点 2、主要类型及其特点 3、构造特点 4、*【附】其他常用类型拱桥简介

1、拱式组合体系桥的一般特点 1-1、体系特点： 1-2、体系分类： ◎以梁、拱共同作为主要承重结构，具有梁、拱两种基本结构体系的特点，能充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合作用。 ◎外形与拱桥相同。 1-2、体系分类： 按拱、梁的联结方式不同，一般分为： 有推力、无推力两类

1-3、无推力拱式组合体系（系杆拱桥）特点 ： ◎外部静定、内部高次超静定； ◎ 兼具（拱桥的）跨越能力强和（简支梁的）桥对地基适应能力强两大特点，较为常用。 ◎可划分为： 柔性系杆刚性拱、刚性系杆柔性拱、刚性系杆刚性拱。

1-4、尼尔森体系 特点 柔性系杆刚性拱、刚性系杆柔性拱、刚性系杆刚性拱的竖吊杆， -----均可以用斜吊杆来代替 ，即成尼尔森体系。 ------由瑞典 O.F.Nelson 首创，故称。

1-5、有推力的拱式组合体系 ◎无系杆； ◎梁和拱共同受力， ◎推力仍由墩台承受。 ◎一般可做成刚性梁柔性拱 或 刚性梁刚性拱。

2、主要类型及其特点 2-1．柔性系杆刚性拱 ◎假设系杆和吊杆均为柔性杆件，只受轴力而无压力和弯矩； ◎拱肋视作普通拱桥的拱肋，为偏心受压构件。 ～系杆的刚度远小于拱肋的刚度【（EI）系/（EI）拱＜1/80】时，忽略系杆承受的弯矩是可行的。 ～此时认为弯矩均由拱肋承受，系杆只受拉。 ◎适用跨径为20m～90m；矢跨比一般为1/4～1/5； ◎拱肋高度： ～公路桥：一般为跨径的1/30～1/50； ～铁路桥：一般为跨径的1/25～1/40。 ◎随着跨径和荷载的增大，拱肋截面尺寸增大较快，系杆和拱肋的联结部位更加复杂； ～故在大跨、重载条件下较少采用。

2-2．刚性系杆柔性拱 ◎拱肋刚度远小于系杆的刚度【（EI）拱/（EI）系＜1/80】，忽略拱肋中的弯矩。 ◎系杆受拉、弯，拱肋只受轴向力，故称柔性拱； ◎奥地利Langer首创，故称朗格尔梁。 ◎该体系相当于把桁架弦杆与梁组合起来，以梁为受力主体，而曲线桁架对梁加劲，形成具有刚性梁的曲线桁架，特点： ——内力分配均匀，刚性系杆与吊杆、横撑可以组成刚度较大的框架； ——在适用跨度内，拱肋不会发生面内S状变形，拱的稳定性有充分保证。 ◎刚性系杆柔性拱的适用跨径可达100m， ◎矢跨比通常为1/5～1/7，拱肋高度常取跨径的1/100～1/120，◎刚性系杆高度 ——公路桥：一般为跨径的1/25～1/35， ——铁路桥：一般为跨径的1/22～1/30。

2-3．刚性系杆刚性拱 ◎当（EI）拱/（EI）系在1/80～80之间，拱肋和系杆都有一定的抗弯刚度，二者共同承受纵向力和弯矩，介于柔性系杆刚性拱和刚性系杆柔性拱之间。 ——该体系为德国H.Rose首创，故称洛泽梁（拱）。 ◎体系刚度较大，适合于设计荷载较大的桥梁。 ◎拱肋和系杆受力较均匀； ◎该拱轴线常用二次抛物线； ◎拱肋高一般为跨径的1/50～1/80，拱肋宽一般为拱肋高0.8～1.2倍。

3、构造特点 3-1．拱肋 3-1-1、柔性系杆刚性拱的拱肋 ◎拱肋构造基本可参考普通的下承式肋拱桥。 ◎拱肋高度h＝（1/25～1/50）l, 拱肋宽度b＝（0.4～0.5）h。 ◎拱肋截面可根据跨径的大小和荷载等级选用矩形、工字形或箱形。 ◎拱肋纵向受力钢筋一般沿上下缘对称布置，钢筋数量由计算确定。

3-1-2、刚性系杆柔性拱的拱肋 ◎高度h常取（1/100～1/120）l。 ◎拱肋宽度一般采用b＝（1.5～2.5）h。 ◎拱肋截面常采用宽矮实心矩形断面。 ◎若采用刚性吊杆，则横向刚度较大的拱肋与吊杆、横梁组成半框架，此时拱肋间一般可不设横撑而做成敞口桥，使视野开阔些。 ◎拱轴线通常采用二次抛物线； 为了方便施工，可用折线代替； ◎拱肋截面内的钢筋可采用普通钢筋、型钢及钢管，以缩小拱肋面积。为增强混凝土的承压能力，箍筋可采用螺旋筋。

3-1-3、刚性系杆刚性拱的拱肋 ◎为便于支承节点处的构造连接，常将拱肋和系杆设计成相同的截面形式； ◎多采用工字形截面。 ◎跨径较大时常采用箱形截面； －－拱肋高度h=（1/50～1/80）l， －－拱肋宽度b＝（0.8～1.2）h。 ◎为便于施工，拱肋可采用等高度截面。

3-2．系杆 ◎考虑系杆与拱肋的连接，保证系杆能很好地与拱肋共同受力； ◎考虑系杆与行车道之间的相互作用，避免行车道因约束系杆变形而遭到破坏。 ◎常用的构造措施： ①在行车道中设置横向断缝，行车道简支在横梁上，使行车道不参与系杆的受力。 ②系杆采用型钢或扁钢制作，与行车道完全不接触。 －－为了防止行车道与系杆受力，一般还要在行车道内设置横向断缝。

3-2．系杆（续） ③采用独立的钢筋混凝土系杆。每个系杆由两部分组成，安放在吊杆两侧，自由地搁置在横梁上。 ④采用预应力钢筋混凝土系杆。 －－为了方便连接，系杆截面形式与拱肋截面形式一致。 －－行车道内可设横向断缝，亦可不设； －－从行车条件考虑以不设为宜

3、构造特点系（续） 3-3．拱肋与系杆的连接构造 3-4．吊杆及其连接构造 －－拱肋与系杆的连接构造重要、复杂； －－其构造形式随拱助和系杆截面尺寸的不同而不同。 3-4．吊杆及其连接构造 －－吊杆一般为长细构件，通常按轴向受力构件设计。 －－吊杆与拱肋的连接通常形式： ①当采用钢筋混凝土吊杆 ②当采用钢吊杆时， ③当采用高强钢丝束时

3、构造特点系（续） 3-5．横向联结系 －－主要是防止横向失稳。 －－截面可设计成矩形、T形或箱形。 －－在平面上，可布置成X形、K形，或做成简单的与纵向垂直的“一”字形。 －－在顺桥向，可布置成单数或双数（单数居多） 即拱顶布置一根，两侧对称布置。 －－从受力上看，横向联结以承受轴力和自身恒载为主，配筋可据此进行。

4、其他常用类型拱桥简介 4-1、钢管混凝土拱桥 4-1-1、特点 ◎内填混凝土能增强钢管壁的稳定性；而钢管对核心混凝土又具有套箍作用，使核心混凝土处于三向受压状态。 ◎钢管混凝土刚度大、承载能力大、质量轻，与桥梁转体施工工艺相结合，可以解决转体质量大和转体结构的强度、刚度的矛盾。 ◎钢管混凝土应用的形式： ◎直接用做主拱结构-----钢管混凝土拱桥， ◎二是以钢管混凝土作为劲性骨架 劲性骨架主要用于大跨度拱桥。 先用无支架方法架设拱形劲性骨架，然后灌注管内混凝土。 再围绕骨架浇注外包混凝土； ----钢管作为混凝土的钢筋骨架，也称埋入式钢拱架。 .Wel.

4-1-2、钢管混凝土拱桥的横截面型式 按拱肋横截面可分为： 单肋型、双肢哑铃型、四肢格构型、 三角形格构型、集束型。

4-1-3、套箍指标 套箍指标： 『钢管截面积和其抗拉强度设计值的乘积』（钢管轴向力）与 『核心混凝土截面积和其抗压强度设计值的乘积』（砼轴向力）之比。 套箍指标是钢管混凝土结构的一个重要参数，宜控制在0.3～3.0之间，以确保钢管混凝土构件在使用荷载作用下处于弹性工作阶段，且在破坏前具有足够的延性。 ○套箍指标小于0.3：当混凝土等级较高时，将因钢管的套箍能力不足而引起脆性破坏； ○套箍指标大于3：当混凝土等级过低时，结构会在使用荷载下产生塑性变形。

4-2、桁架拱桥 主要构造 桁架拱片 横向联结系 桥面系 —主要承重结构，由上、下弦杆、腹杆、拱顶实腹段组成； —拉杆、横系梁、横隔板、剪刀撑 桥面系

1）拱与桁架组合，共同受力，整体性好，发挥全截面材料的作用； 2）桁架部分的构件主要承受轴力； 【属于4-2】桁架拱桥的特点 1）拱与桁架组合，共同受力，整体性好，发挥全截面材料的作用； 2）桁架部分的构件主要承受轴力； 3）拱的水平推力使跨中弯距减少，恒载下主要承受轴力，活载下承受弯距，为偏心受压构件； 4）节点为刚性连接，易开裂，影响整体刚度及耐久性； 5）整体自重轻，构件可预制，适合软土地基；

4-3、组合桁架拱桥 跨中部分桁架拱桥支撑在两边悬臂桁架上的组合结构体系；

4-3-1、组合桁架拱桥的结构特点 ◎是桁架拱和桁架梁的继承与发展，受力特性介于拱桥和梁桥之间； ◎在悬臂桁架梁端部的下弦杆上支承中间部分的桁架拱 ； ◎悬臂桁架的长度一般为主孔跨径的0.2~0.25; ◎悬臂梁与桁架拱间设断缝； ◎横向设系梁与隔板； ◎边跨通常采用连续刚构活桁架结构； ◎易于无支架悬臂拼装； ◎推力较大，适合于山谷较深，基岩埋深较浅的山区

【属于4-3】

4-3-2、组合桁架拱桥的构造特点 ◎合理的断缝位置设在第2~3节间； －－节间长度一般在跨径的1/8~1/12，近拱脚处可大些，向跨中方向节间长度逐渐减小； ◎跨径小于160米，矢跨比取1/8；跨径﹥160米，矢跨比取1/6为益； ◎主拱圈的截面高度一般为跨径的1/100~1/120； ◎合理的上弦杆、下弦杆、实腹段跨中刚度比为1:1.8:3.0左右；可充分发挥上弦杆的轴向力；

4-4、刚架拱桥 是在刚架、斜腿刚架等基础上发展而来

4-4-1、结构组成 刚架拱片 －－主要承重结构； －－由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿、次拱腿构成； 横向联系及桥面系

4-4-1、特点及适用性 ◎构件小，自重小，适用于软土地基； ◎结构变形小，整体结构刚度大； ◎施工方便，造价较底；