第4章 拱桥构造与设计
4.1 概述
4.1.1 拱桥的特点与适用范围
拱式结构具有悠久的历史,在各种构造物中得到了广泛的应用。在桥梁工程中,拱桥也是应用较多的桥形结构之一。前已述及,拱式结构在竖向荷载作用下,在支承处不仅产生竖向反力,而且产生水平推力,正是由于水平推力的存在,使得拱内弯矩大大减小,从而使整个拱的受力状态以承压为主,截面应力分布较为均匀,可以充分发挥材料的强度,增大跨越能力。由于拱的上述受力特点,拱桥不仅可以利用钢材、钢筋混凝土等材料修建,也可以利用抗拉性能较差而抗压性能较好的石料、混凝土等圬工材料修建。
拱桥的主要优点:①跨越能力较大,适应的跨径范围较广;②经久耐用,养护、维修费用较少;③造型美观。此外,对于圬工拱桥,还有便于就地取材、构造简单等优点。同时拱桥也存在以下缺点:①拱脚水平推力较大,下部结构的工程数量也相应增加,对地基条件要求较高。②施工工序较多,工艺较为复杂;在圬工拱桥施工中,难以实现高度的机械化和工业化方法,需要劳动力多,施工工期长。③多孔连续拱桥,为防止因一孔破坏产生不平衡推力而影响全桥的**,需要采取较复杂的措施,或设置单向推力墩,增加了造价。④上承式拱桥的建筑高度大,当用于城市及平原区的桥梁时受到限制。
随着设计理论和施工技术的不断发展,各种新的结构形式、施工工艺和新型材料相继应用于拱桥建造中,很大程度上使拱桥的上述缺点得到了克服和改善,扩大了拱桥的使用范围。因此,在条件许可的情况下,修建拱桥往往是经济合理的,今后仍将是我国公路桥梁的主要形式之一。在山区道路跨越深沟峡谷时,上承式拱桥有着很强的竞争力,在平原地区及城市桥梁中,中承式、下承式拱桥也得到了广泛应用。
4.1.2 拱桥的主要类型
拱桥具有悠久的历史并且有广泛的应用,因而它的形式多样,构造各有差异。按照不同的分类标准可将拱桥进行如下分类。
按照主拱圈材料可以分为圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥、钢管混凝土拱桥等。
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