砌體拱橋構(gòu)造和設(shè)計(jì)
一、砌體拱橋的分類(lèi)
主拱圈是拱橋的主要承載結(jié)構(gòu)。砌體拱橋分類(lèi)主要以主拱圈材料和結(jié)構(gòu)形式劃分。按材料可分為石拱橋、混凝土砌體拱橋和磚拱橋。
按拱上結(jié)構(gòu)形式可分為實(shí)腹式砌體拱橋和空腹式砌體拱橋。
按主拱圈的軸線(xiàn)形式可分為圓弧線(xiàn)砌體拱橋、拋物線(xiàn)砌體拱橋和懸鏈線(xiàn)砌體拱橋。
按照砌體拱橋主拱圈橫截面形式可分為砌體板拱橋和砌體肋拱橋。主拱圈沿拱軸線(xiàn)可以做成等截面或變截面形式，稱(chēng)為等截面拱或變截面拱。
砌體拱橋一般主拱圈受力圖式都是按有推力的無(wú)鉸拱進(jìn)行設(shè)計(jì)。
二、砌體拱橋的構(gòu)造
砌體拱橋一般都是上承式拱橋，它的上部結(jié)構(gòu)是由主拱圈和拱上結(jié)構(gòu)組成；下部結(jié)構(gòu)是橋墩、橋臺(tái)和墓礎(chǔ)：工程組成。主拱圈是主要承重結(jié)構(gòu)，作用其上的全部荷載，通過(guò)拱腳傳給墩臺(tái)和基礎(chǔ)。
(一)拱圈的構(gòu)造
1．實(shí)體板拱
實(shí)休板拱拱圈截面為實(shí)心矩形板。板拱構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，是中、小跨徑拱橋最常用的一種截面型式。
2．空心(卡砌)板拱
空心(卡砌)板拱是用混凝土預(yù)制空心砌塊，在拱架上先拼砌而成 空心板拱的砌塊劃分要求外形簡(jiǎn)單，種類(lèi)少，便于預(yù)制和卡砌，砌塊間縱橫向都要滿(mǎn)足錯(cuò)縫要求：
3．肋拱
肋拱橋拱圈是巾兩條或多條分離平行的砌體拱肋組成拱圈：為保證拱肋整體穩(wěn)定，肋間橫向加設(shè)鋼筋混凝土橫系梁，橋面系用鋼筋棍凝土板。
(二)拱上建筑構(gòu)造
拱上建筑也稱(chēng)拱上結(jié)構(gòu)，是指上承式拱橋橋跨結(jié)構(gòu)中拱圈以上的結(jié)構(gòu)部分，分為實(shí)腹式與空腹式兩種。
1．實(shí)腹式拱上建筑
實(shí)腹式拱上建筑由拱背填料、側(cè)墻、護(hù)拱以及變形縫、防水層、泄水管和橋面等組成。
實(shí)腹式拱上建筑構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，但填料的數(shù)量較多，恒載較重，一般在小跨徑拱橋上采用。
2．空腹式拱上建筑
空腹式拱上建筑除具有實(shí)腹式拱上建筑的構(gòu)造外，主要是橋面荷載是由腹孔及支承腹孔的立柱或立墻下傳。腹孔可以為梁板式或拱式結(jié)構(gòu)，布置范圍一般為半跨拱腳外l/3～l/4為宜(／為主拱圈跨度)。腹孔跨度不宜過(guò)大，一般不大于l/8～l/15。
3．關(guān)于其他細(xì)部結(jié)構(gòu)，如伸縮縫與變形縫，防水層與泄水管，橋面鋪裝及人行道布設(shè)等構(gòu)造要求，請(qǐng)參照有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)處理。
關(guān)于拱橋下部結(jié)構(gòu)墩臺(tái)與基礎(chǔ)的構(gòu)造要求見(jiàn)本章第三節(jié)。
三、砌體拱橋的總體布置
在通過(guò)橋址方案比較確定了橋位之后，即可根據(jù)橋位處水文、地質(zhì)、地形等總體情況進(jìn)行拱橋的總體設(shè)計(jì)．其具體內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)《橋涵通用規(guī)范》。
四、拱軸線(xiàn)型的選用
拱橋設(shè)計(jì)中主拱匪的曲線(xiàn)變化形狀是由聽(tīng)選擇的拱軸線(xiàn)型決定的。拱軸線(xiàn)是指主拱圈各截面重心(或形心)的連線(xiàn)
最理想的拱軸線(xiàn)是與拱上各種荷載作用下的壓力線(xiàn)相吻合，使拱圈各截面處于施壓狀態(tài)，截面應(yīng)力均勻分布。這樣的拱軸線(xiàn)稱(chēng)為合理拱軸線(xiàn)，但是這種理論上的合理拱軸線(xiàn)在拱橋?qū)嶋H受力中是不存在的；因?yàn)槌爿d外，拱圈還受到活載、溫度變化和材料收縮等因素作用。即使恒載壓力線(xiàn)與拱軸線(xiàn)相吻合，怛在活載作用下其壓力線(xiàn)與拱軸線(xiàn)也不會(huì)再吻合。
實(shí)際上公路砌體拱橋，恒載聽(tīng)占全部荷載的比重較大，而且跨度增大，比重也將增大，因而實(shí)際設(shè)計(jì)中可采用恒載壓力線(xiàn)作為拱軸線(xiàn)：
拱橋常用的拱軸線(xiàn)有圓弧線(xiàn)、拋物線(xiàn)和懸鏈線(xiàn)。圓弧線(xiàn)線(xiàn)型簡(jiǎn)單，施工方便，但偏離壓力線(xiàn)較大，使主拱各截面受力不均勻，常用于20m以下小跨徑拱橋。拋物線(xiàn)和懸鏈線(xiàn)比較接近恒載壓力線(xiàn)。計(jì)算表明，懸鏈線(xiàn)作為空腹拱橋的拱軸線(xiàn)，與恒載壓力線(xiàn)最為接近，所以目前國(guó)內(nèi)在大、中跨徑拱橋設(shè)計(jì)中，普遍采用懸鏈線(xiàn)作為拱軸線(xiàn)型。
一、砌體拱橋的分類(lèi)
主拱圈是拱橋的主要承載結(jié)構(gòu)。砌體拱橋分類(lèi)主要以主拱圈材料和結(jié)構(gòu)形式劃分。按材料可分為石拱橋、混凝土砌體拱橋和磚拱橋。
按拱上結(jié)構(gòu)形式可分為實(shí)腹式砌體拱橋和空腹式砌體拱橋。
按主拱圈的軸線(xiàn)形式可分為圓弧線(xiàn)砌體拱橋、拋物線(xiàn)砌體拱橋和懸鏈線(xiàn)砌體拱橋。
按照砌體拱橋主拱圈橫截面形式可分為砌體板拱橋和砌體肋拱橋。主拱圈沿拱軸線(xiàn)可以做成等截面或變截面形式，稱(chēng)為等截面拱或變截面拱。
砌體拱橋一般主拱圈受力圖式都是按有推力的無(wú)鉸拱進(jìn)行設(shè)計(jì)。
二、砌體拱橋的構(gòu)造
砌體拱橋一般都是上承式拱橋，它的上部結(jié)構(gòu)是由主拱圈和拱上結(jié)構(gòu)組成；下部結(jié)構(gòu)是橋墩、橋臺(tái)和墓礎(chǔ)：工程組成。主拱圈是主要承重結(jié)構(gòu)，作用其上的全部荷載，通過(guò)拱腳傳給墩臺(tái)和基礎(chǔ)。
(一)拱圈的構(gòu)造
1．實(shí)體板拱
實(shí)休板拱拱圈截面為實(shí)心矩形板。板拱構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，是中、小跨徑拱橋最常用的一種截面型式。
2．空心(卡砌)板拱
空心(卡砌)板拱是用混凝土預(yù)制空心砌塊，在拱架上先拼砌而成 空心板拱的砌塊劃分要求外形簡(jiǎn)單，種類(lèi)少，便于預(yù)制和卡砌，砌塊間縱橫向都要滿(mǎn)足錯(cuò)縫要求：
3．肋拱
肋拱橋拱圈是巾兩條或多條分離平行的砌體拱肋組成拱圈：為保證拱肋整體穩(wěn)定，肋間橫向加設(shè)鋼筋混凝土橫系梁，橋面系用鋼筋棍凝土板。
(二)拱上建筑構(gòu)造
拱上建筑也稱(chēng)拱上結(jié)構(gòu)，是指上承式拱橋橋跨結(jié)構(gòu)中拱圈以上的結(jié)構(gòu)部分，分為實(shí)腹式與空腹式兩種。
1．實(shí)腹式拱上建筑
實(shí)腹式拱上建筑由拱背填料、側(cè)墻、護(hù)拱以及變形縫、防水層、泄水管和橋面等組成。
實(shí)腹式拱上建筑構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，但填料的數(shù)量較多，恒載較重，一般在小跨徑拱橋上采用。
2．空腹式拱上建筑
空腹式拱上建筑除具有實(shí)腹式拱上建筑的構(gòu)造外，主要是橋面荷載是由腹孔及支承腹孔的立柱或立墻下傳。腹孔可以為梁板式或拱式結(jié)構(gòu)，布置范圍一般為半跨拱腳外l/3～l/4為宜(／為主拱圈跨度)。腹孔跨度不宜過(guò)大，一般不大于l/8～l/15。
3．關(guān)于其他細(xì)部結(jié)構(gòu)，如伸縮縫與變形縫，防水層與泄水管，橋面鋪裝及人行道布設(shè)等構(gòu)造要求，請(qǐng)參照有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)處理。
關(guān)于拱橋下部結(jié)構(gòu)墩臺(tái)與基礎(chǔ)的構(gòu)造要求見(jiàn)本章第三節(jié)。
三、砌體拱橋的總體布置
在通過(guò)橋址方案比較確定了橋位之后，即可根據(jù)橋位處水文、地質(zhì)、地形等總體情況進(jìn)行拱橋的總體設(shè)計(jì)．其具體內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)《橋涵通用規(guī)范》。
四、拱軸線(xiàn)型的選用
拱橋設(shè)計(jì)中主拱匪的曲線(xiàn)變化形狀是由聽(tīng)選擇的拱軸線(xiàn)型決定的。拱軸線(xiàn)是指主拱圈各截面重心(或形心)的連線(xiàn)
最理想的拱軸線(xiàn)是與拱上各種荷載作用下的壓力線(xiàn)相吻合，使拱圈各截面處于施壓狀態(tài)，截面應(yīng)力均勻分布。這樣的拱軸線(xiàn)稱(chēng)為合理拱軸線(xiàn)，但是這種理論上的合理拱軸線(xiàn)在拱橋?qū)嶋H受力中是不存在的；因?yàn)槌爿d外，拱圈還受到活載、溫度變化和材料收縮等因素作用。即使恒載壓力線(xiàn)與拱軸線(xiàn)相吻合，怛在活載作用下其壓力線(xiàn)與拱軸線(xiàn)也不會(huì)再吻合。
實(shí)際上公路砌體拱橋，恒載聽(tīng)占全部荷載的比重較大，而且跨度增大，比重也將增大，因而實(shí)際設(shè)計(jì)中可采用恒載壓力線(xiàn)作為拱軸線(xiàn)：
拱橋常用的拱軸線(xiàn)有圓弧線(xiàn)、拋物線(xiàn)和懸鏈線(xiàn)。圓弧線(xiàn)線(xiàn)型簡(jiǎn)單，施工方便，但偏離壓力線(xiàn)較大，使主拱各截面受力不均勻，常用于20m以下小跨徑拱橋。拋物線(xiàn)和懸鏈線(xiàn)比較接近恒載壓力線(xiàn)。計(jì)算表明，懸鏈線(xiàn)作為空腹拱橋的拱軸線(xiàn)，與恒載壓力線(xiàn)最為接近，所以目前國(guó)內(nèi)在大、中跨徑拱橋設(shè)計(jì)中，普遍采用懸鏈線(xiàn)作為拱軸線(xiàn)型。