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​拱桥的构造

futao 桥梁拆除 2019-06-11 469 0
川渝拆除17713551981

拱桥构造

一、概述

(一)拱桥力学特性及其优缺点

拱是具有水平推力的结构物,在竖向荷载作用下,拱圈内各截面主要产生轴向压力N,也有剪力0和弯矩M。因此,拱是偏心受压构件,截面上的应力分布较为均匀(图1-

1-46a)。梁为受弯构件,在竖向荷载作用下,当边缘应力达到极限值时,中性轴附近的应力还很小(图1-1-46b),因而不能像拱圈那样充分发挥材料的抗压作用。

拱桥可用砖、石、混凝土、钢筋混凝土和钢等材料建造。用砖、石和混凝土材料建造的拱桥称为圬工拱桥。双曲拱桥多系根据施工和构造的需要配置钢筋,也属圬工拱桥。圬工拱桥的主要优点是:①能充分做到就地取材,与钢桥和钢筋混凝土桥相比,可以节省大量的钢材和水泥;②耐久性好,而且养护费用少;③构造比较简单,施工工艺易为群众掌握;④外型美观。

圬工拱桥的主要缺点是:①自重较大,相应的水平推力也较大,增加了下部结构的工程数量,对地基条件的要求较高;②与梁式桥相比,上承式拱桥的建筑高度较高;在平原地区修建拱桥,因桥面标高提高,而使两岸接线的工程量增大。

图1-1-46拱和梁的应力分布

图1-1-46拱和梁的应力分布

(二)拱桥的分类

1.按拱圈横截面型式可分为:

1)板拱桥

承重结构的主拱圈在整个宽度内砌成矩形,构造简单,施工方便。但从力学性能方面来看,在相同截面积的条件下,实体矩形截面比其它型式截面的截面抵抗短小。

2)肋拱桥

将板拱划分成两条或两条以上,并将其分离

成独立的拱肋,肋与肋之间用横系梁连接,这样就可用较小的截面积获得较大的截面抵抗矩,以节省较多的材料,减轻拱圈本身重力。

3)双曲拱桥

双曲拱桥主拱圈在纵向和横向均呈曲线型,截面的抵抗矩较相同材料用量的板拱大得很多,因此可以节省材料。另外,双曲拱桥还具有装配式桥梁的特点。

4)箱形拱桥

箱形拱桥的外形和板拱相似,由于截面挖空,使箱形的截面抵抗矩较相同材料用量的板拱大很多,所以节省材料。又由于它是闭口箱形截面,截面的抗扭刚度大,横向的整体性和稳定性均较好,适用于无支架施工。

2.按建筑材料可分为:

圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥和钢拱桥。

3.按拱上建筑形式可分为:

1)实腹式拱桥

其构造比较简单,施工方便,但重力大,常用于跨径在20m以下的拱桥。

2)空腹式拱桥

其与工体积小,桥型美观,但施工比较复杂,常用于跨径在20m以上的拱桥。

4.按主拱圈线型可分为:

圆弧拱、悬链线拱和抛物线拱。

5.按静力体系可分为:

1)三铰拱

三铰拱属于静定结构,温度变化,墩台沉陷不会在拱圈截面内产生附加内力。由于铰的存在,使其构造复杂,施工困难,因此,主拱圈一般不采用三铰拱,而常用于拱上的腹拱圈。

2)无铰拱

无铰拱属于三次超静定结构,在荷载作用下,拱的内力分布比三铰拱好。由于没有设铰,其构造简单,施工方便。但是,温度变化、材料收缩、墩台位移将使拱圈内产生附加内力。

3)两铰拱

两铰拱属于一次超静定结构,它的特性介于三铰拱和无铰拱之间。

(三)拱桥上部结构的组成部分

拱桥上部结构是由主拱圈和拱上建筑组成。拱圈是拱桥的主要承重结构。由于拱圈是曲线形,车辆无法直接在弧面上行驶,所以,在桥面系与拱圈之间需要有传递压力的构件或填充物,以使车辆能在平顺的桥面上行驶。桥面系和这些传力构件或填充物统称为“拱上结构”或称“拱上建筑”。图1-1-47为实腹式拱桥上部构造。

图1-1-47实腹式拱桥上部构造

图1-1-47实腹式拱桥上部构造

1-拱背;2-拱腹;3-拱轴线;4-拱顶;5-拱脚;6-起拱线;7-侧墙;8-人行道;

9-栏杆;10-拱腔填料;11-护拱;12-防水层;13-盲沟拱圈最高处横向截面称为拱顶,拱圈和墩台连接处的横向截面称为拱脚(或起拱面)。拱圈各横向截面(或换算截面)的形心连线称为拱轴线。拱圈的上曲面称为拱背,下曲面称为拱腹。起拱面与拱腹相交的直线称为起拱线。一般将矢跨比大于或等于1/5的拱称为陡拱;矢跨比小于1/5的拱称为坦拱。

二、主拱圈构造

(一)石拱桥(特点:可就地取材)

1.正拱圈构造

石拱桥的主拱圈通常做成实体的矩形截面。常用的拱轴线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、块石拱和片石拱等。

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。

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,砌缝宽度一般不大于4cm。块石厚度20cm~30cm,形状大致方正,宽度约为厚度的1~1.5倍,长度约为厚度的1.5~3倍,每层的石料高度大致一样并错缝砌筑,砌缝宽度一般不大于3cm。粗料石厚度为20cm~30cm,宽度为厚度的1~1.5倍,长度为厚度的2.5~4倍,表面凹陷深度不大于2cm,错缝砌筑,砌缝宽度不大于2cm。

当拱圈用块石或粗料石砌筑时,拱圈由贯穿截面高度的缝分割成许多楔块,楔块上下边的长度差,当为块石拱圈时,用加宽块石上方的砌缝来调整;当为料石拱圈时,则直接加工成梯形拱石(图1-1-48a)。

在较厚的拱圈中,每一楔块需用几块拱石砌筑,这时两相邻的楔块要保证不小于10cm的错缝(图1-1-48b)。错缝的目的是避免剪力单纯由灰缝承担。当拱圈用片石砌筑时,应将石料大头朝上,小头朝下,并选用较大的面与拱轴垂直。

石块的砌缝必须互相交错。

墩台、拱上横墙与拱圈的连接,可采用特制的五角石把拱石的层次由倾斜变成水平。五角石不应有锐角,否则容易压碎。

图1-1-49a为墩台与拱圈的连接;图1-1-49b为横墙与拱圈的连接。在水平推力很大的拱桥中,桥台应砌成垂直于拱脚压力线的斜行(图1-1-49c),桥墩拱脚之间的石料砌缝应与水平面垂直(图1-1-49d)。

图1-1-48拱圈的砌缝尺寸单位:cm a)单层拱石砌缝;b)多层拱石砌缝

图1-1-48拱圈的砌缝尺寸单位:cm a)单层拱石砌缝;b)多层拱石砌缝

2.斜石拱圈构造

斜石拱圈按斜交形状整体砌筑,在平面的投影为平行四边形,在垂直于河流方向的立面投影为等截面拱圈,在行车方向的立面投影为椭圆。其跨径、拱矢度与正交拱圈相同。整体式斜石拱圈的砌筑方法一般为正砌

(图1-1-50),与正拱圈的砌法相同。为了加强斜拱圈的整体性,靠外侧的拱石应选用较长的石料,并注意错缝。另外,在拱圈石的钝角处的桥墩、桥台呈锐角形状,因此,此处的五角石强度应高些。

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图1-149墩台、拱上横墙与拱圈的连接

图1-1-50整体式斜石拱圈构造

图1-1-50整体式斜石拱圈构造

由于三角形abc和def上有落空拱力及拱的侧向扭转(图1-1-51),在钝角处拱的水平推力较大,在锐角处拱的水平推力较小,桥墩受力不平衡,使桥墩在钝角部位产生斜裂缝。同时,斜拱圈有向拱脚锐角方向爬移的趋势,应在斜拱圈的锐角处设置防爬设施,提高防爬能力。

(二)双曲拱桥(特点:可以装配化)

1.结构型式

双曲拱桥的主拱圈是由沿桥跨方向的拱肋、铺设在拱肋之间的拱波和拱波上的拱板组成。为了加强整体性,在拱肋之间设置横系梁

(图1-1-52)。

2.双曲拱桥的主拱圈构造

1)拱肋

拱肋是主拱圈的重要组成部分,它与预制拱波和现浇拱板共同受力,在施工中是砌筑拱波和浇筑拱板的支架。拱肋常用的截面型式和拱肋与拱波的结合方式如图1-1-53所示。拱肋与拱波的结合面是主拱圈的薄弱环节,为了加强连接,常在拱肋顶部设置锚固钢筋,其直径不宜小于10mm,间距不宜大于直径的40~60倍。同时,设置槽齿,槽长10cm,槽深2cm,齿长50cm~100cm(图1-1-54)。

图1-1-51斜石拱圈“落空拱力”

图1-1-51斜石拱圈“落空拱力”

图1-1-52双曲拱桥上部构造

图1-1-52双曲拱桥上部构造

1-拱肋;2-预制拱波;3-横隔板;4-防水层;5-填料;6-路面;7-人行道块件;

8-侧墙;9-腹拱;10-盖梁;11-立柱;12-桥墩拱肋接头,可用钢板电焊接头、法兰螺栓对接接头和环氧树脂水泥胶卡砌接头(图1.

1-55a、c、e);也可用主筋对焊现浇混凝土接头和钢筋绑扎现浇混凝土接头(图1-1-55b、d)。

前者为干接头,后者为湿接头。

2)拱波

拱波不仅是主拱圈的组成部分,而且在浇筑混凝土拱板时又起到模板的作用。

拱波常用圆弧形,矢跨比为1/3~1/5。矢跨比太小则主拱圈截面挖空率小;太大则施工不便。拱波净跨径一般取1.2m~1.6m;厚度一般取6cm~8cm;宽度一般取30cm~

50cm(图1-1-56a)。

为了加强拱波和拱助的结合,可将拱波脚的外侧削角;为了加强拱波和拱板的结合,可将拱波的一侧削角(图1-1-56b)。

图1-1-53拱肋截面型式和拱肋与拱波结合方式a)[形;b)L、上形;c)I字形

图1-1-53拱肋截面型式和拱肋与拱波结合方式a)[形;b)L、上形;c)I字形

图1-1-54加强肋波结合面的措施1-槽齿;2-锚固钢筋

图1-1-54加强肋波结合面的措施1-槽齿;2-锚固钢筋

图1-1-55拱肋接头形式

图1-1-55拱肋接头形式

3)拱板

拱板的截面形式有波形、折线形和平板式

三种(图1-1-57)。平板式拱板施工方便,但波顶和波脚处的厚度和刚度相差很大,波顶薄

弱,很容易产生裂缝。波形截面波顶和波脚处的厚度和刚度相差小,中性轴大致居中,也省材料。为了便于施工,有时将波形截面改成折线形截面。波顶中设置纵向钢筋,两端锚固于墩台帽内,以增加主拱圈上缘混凝土抗拉强度。

图1-1-56拱波截面形式

图1-1-56拱波截面形式

4)横向联系

设置横向联系能使活载在主拱圈上分布均匀,并能承受拱波作用在拱肋上的水平推力,还能保证在无支架施工中裸拱的稳定性。

横向联系可用横系梁和横隔板做成(图1-1-58)。设置的位置和数量与跨径大小有关,一般在拱顶、拱跨L/4处附近、拱脚、柱式腹拱墩下面和拱肋接头处设置。

5)主拱圈的截面形式

主拱圈的截面形式有单波、双波、多波、悬半波、高低波(图1-1-59)。

(三)钢筋混凝土桁架拱桥(特点:外形轻巧美观)

1.结构形式

钢筋混凝土桁架拱桥是一种具有水平推力的拱形桁架结构。其形式有斜杆式

图1-1-57拱板截面形式a)波形截面;b)折线形截面;c)平板式截面

图1-1-57拱板截面形式a)波形截面;b)折线形截面;c)平板式截面

图1-1-58横向联系的形式

图1-1-58横向联系的形式

图1-1-59主拱圈截面形式

图1-1-59主拱圈截面形式

(图1-1-60)、竖杆式和圆孔拱片式。

2.斜杆式桁架拱桥的构造

1)桁架拱片

桁架拱片由上弦杆、下弦杆、腹杆和实腹段组成。上弦杆和实腹段的上缘构成桁架拱片的上边缘。上弦杆的轴线是考虑桥面参加共同作用的截面重心线,它平行于桁架拱片的上边缘线。拱片的下缘是拱形,有圆弧线、悬链线和二次抛物线三种。净矢跨比一般为1/6~1/10。腹杆包括斜杆和竖杆,各杆件的轴线在结点处应相交于一点,以免杆件内产生附加弯矩。各杆件边缘线在交角处宜用圆弧线连接,以避免应力集中。

桁架节间长度由端部向跨中逐节减小,以使斜杆大致平行。斜杆的斜度一般在30°~

50°之间。节间最大长度不宜超过5m,以免上弦杆截面增大。最后一节的三角形空间,最小边长不宜小于0.5m。实腹段长度为(0.3~0.4)Lo(Lo为桁架拱桥的净跨径)。桁架拱片的间距为2m左右。

2)横向联系

为了将各桁架拱片联成整体,使之共同受力,并保证其横向的稳定性,需在桁架拱片之间设置横向联系(图1-1-61),其型式有横系梁、横隔板和剪力撑。横系梁设在上、下弦杆的结点处和实腹段(间距3m~5m)。横隔板设在实腹段与桁架部分的交界处和跨中,板的高度一般都直抵桥面。剪力撑设在L/4附近的上、下结点之间及跨径端部。跨径较大

的桥,应在下弦杆平面内设置一些水平剪力撑以增加桥梁的横向刚度。

图1-1-60斜杆式桁架拱桥a)斜压杆式;b)斜拉杆式;c)三角形式

图1-1-60斜杆式桁架拱桥a)斜压杆式;b)斜拉杆式;c)三角形式

图1-1-61横向联结系布置和桥面组成

图1-1-61横向联结系布置和桥面组成a)跨中截面;b)端部或L/4截面1-横隔板;2-预制微弯板;3-混凝土填平层;4-拉杆;5-剪力撑;6-横系梁

3)桥面

桁架拱桥的桥面由预制微弯板和现浇混凝土填平层组成。微弯板沿横桥向搁置在桁架拱片的上弦杆和实腹段上。为了加强微弯板与桁架拱片的连接,可将上弦杆和实腹段设计成凸字形截面,并伸出锚固钢筋。

4)上部结构与墩台的连接

下弦杆与墩台的连接,可在墩台帽上预留10cm深的槽孔,将下弦杆的端头插入,四周用砂浆填塞。上弦杆和桥面与墩台的连接,有过梁式和伸入式两种(图1-1-62)。

(四)钢筋混凝土刚架拱桥(特点:施工方便)

图1-1-62上部构造和桥台连接a)过梁式;b)伸入式

图1-1-62上部构造和桥台连接a)过梁式;b)伸入式

1.结构形式

刚架拱桥的外形与桁架拱桥相似,但构造比桁架拱桥简单,整个桥跨只有两根斜杆,外观也比较整洁。刚架拱由拱圈、斜杆和弦杆组成(图1-1-63)。

2.刚架拱桥的构造

刚架拱桥的拱肋截面多采用矩形;弦杆和实腹段拱肋与微弯板结合,需做成凸形。

拱肋一般分成3段或4段预制,段间的接头多用干接头,也可用湿接头。拱圈、斜杆和弦杆之间的连接,除了斜杆上端与弦杆的连接,拱圈与弦杆的连接采用湿接头之外,其余均用干接头。

拱圈与弦杆的接头处弯矩较大,往往发生裂缝,为了结构外表的美观,在接头处最好设置假缝。

为了使拱片之间连成整体,使之共同受力,并保证横向稳定性,在拱片之间需设置横向联系。

图1-1-63刚架拱桥

图1-1-63刚架拱桥

1-拱腿;2-实腹段;3-弦杆;4-斜杆;5-湿接头;6-干接头刚架拱桥的桥面构造和桁架拱桥相同,由微弯板和现浇混凝土填平层组成。

(五)钢筋混凝土箱形拱桥(特点:稳定性好)

1.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、I字形截面箱和闭合箱(图1-1-64)。

2.槽形截面主拱箱构造

拱箱由钢筋混凝土底板、横隔板、盖板以及连接用的角钢组成(图1-1-65)。

图1-1-64箱形拱主拱圈截面形式a)槽形截面箱;b)I字形截面箱;c)封闭箱

图1-1-64箱形拱主拱圈截面形式a)槽形截面箱;b)I字形截面箱;c)封闭箱

图1-1-65槽形拱箱构造

图1-1-65槽形拱箱构造

1-底板;2-侧板;3-横隔板;4-盖板;5-钢板;6-排水孔;7-定位、连接角钢;8-定位角钢;9-连接角钢;10-“马蹄”

横隔板的作用是增加拱箱的横向刚度,加强主拱圈的整体性。横隔板采用中间挖空的钢筋混凝土板,以便施工人员通过。横隔板沿拱轴线间距一般为2m~3.5m,在吊点、扣点处也应设置。

为了加强拱箱的整体性,将盖板钢筋伸出与拱箱侧板顶面伸长的钢筋互相连接。盖板上面为现浇混凝土层,最好在上面铺设纵横间距为20cm~30cm的钢筋网,以抵抗混凝土收缩和加强各预制块件间的整体性。

拱箱底板两边外伸4cm~5cm的“马蹄”,以便浇筑壁间的混凝土。两拱箱“马蹄”间留有4cm~6cm的空隙,便于调整吊装时拱箱的横向偏移。

拱箱合拢后填筑箱壁间的混凝土,将拱箱联成整体。除此之外,每隔一个横隔板应设置横向连接,即在拱箱侧壁下部预留孔洞,用钢筋穿过,钢筋两端焊接在横隔板的预埋钢板上(或用螺栓夹紧)。

分段拱箱的箱壁和底板设有定位角钢和连接角钢。定位角钢用螺栓夹紧,准确固定接头位置后,再将定位角钢、连接角钢电焊。

拱脚与墩台帽的连接,一般多在墩台帽上预留深约40cm的凹槽,在凹槽与箱壁预埋钢板或角钢直接抵接,合拢定位后焊牢,现浇混凝土封填凹槽。插入槽内的拱箱应将箱壁加厚。

(六)钢筋混凝土肋拱桥(特点:体积小)

图1-1-66肋拱桥构造

图1-1-66肋拱桥构造

1-拱肋;2-立柱;3-纵梁;4-行车道板;5-横系梁

1.结构形式

肋拱是由两条或两条以上的分离拱肋和设置在拱肋上的立柱、横梁、行车道板组成(图1-1-66)。拱肋的数目、间距和截面形式应根据施工条件和经济比较进行选用。

图1-1-67空心两铰平板拱桥构造a)半纵断面;b)半横断面

图1-1-67空心两铰平板拱桥构造a)半纵断面;b)半横断面

2.空心两铰平板拱构造

空心两铰平板拱在顺桥向挖空,孔间设肋,顶板做成抛物线形或圆弧形,以改善受力情况。沿纵向设置横隔板以加强整体性。跨径在16m以内的,可在拱顶和两拱脚处设置

2.肋拱构造

肋拱截面,对于小跨径的,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;对于较大跨径的,多采用I字形,肋高约为跨径的1/25~1/35,肋宽约为肋高的0.4~0.5倍,腹板厚度常采用0.4m~0.5m;对大跨径的,多采用箱形。

为了保证拱肋的整体稳定性,肋与肋之间需设置横系梁,两侧最边缘拱肋之间的距离应不小于跨径的1/20。

(七)钢筋混凝土两铰平板拱桥(特点:节省钢材)

1.结构形式

两铰平板拱的上部结构是一块上平下曲的钢筋混凝土板,板的两端以斜面支承于墩台帽的侧面上,构成一次超静定结构(图1-1-67)。

横隔板三道。对装配式空心板拱,板与板之间可用铰接,两板连接处做成企口,待安装后浇筑混凝土,并与桥面混凝土一次浇筑。

铰的竖面用2层油毛毡隔开,铰的斜面不垫任何材料,板拱与墩台帽混凝土直接接触。

墩台帽的下前缘做成5cm~10cm宽的有足够抗压和抗剪强度的小平台(图1-1-67a),小平台与拱脚下缘间的间距约0.5cm,中间垫以油毛毡,以控制上部结构下滑。

三、拱上建筑构造

(一)石拱桥拱上建筑构造

1.实腹式

实腹式拱上建筑由侧墙、拱腹填料、护拱和桥面系等部分组成。

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,可用粗料石镶面。侧墙厚度由计算决定,通常顶宽为0.5m~0.75m,向下逐渐加厚,外坡垂直,内坡为4:1或3:1。

拱腔填料是用来支承桥面,并有传递荷载和吸收冲击力的作用,一般采用粗砂、砾石、碎石及煤渣等透水性良好的散料,以防积水造成冻胀。在非冰冻区,可用普通土填筑。

拱圈一般都设置护拱,它是在拱脚的拱背上用低标号砂浆砌片石而成。由于护拱加厚了拱脚截面,因此能协调拱圈受力。为了便于排除桥面渗入拱腔的雨水,护拱一般做成斜坡式。

桥面系包括行车道、人行道和两侧栏杆。

图1-1-68横向腹孔布置

图1-1-68横向腹孔布置

2.空腹式

空腹式拱上建筑一般做成横向腹孔的形式,不设腹孔部分的构造与实腹拱相同。

石拱桥的腹孔常用圆弧形的小拱,称为腹拱,其拱圈称为腹拱圈,支承腹拱圈的拱墩称为腹拱墩。

腹孔的布置都是对称的,每边2~5孔,视主拱圈的跨径大小而定。腹孔大多数做成等跨的形式,一般设置在主拱圈的拱脚到1/4~1/3跨径范围内(图1-1-68)。

腹孔跨径的大小应根据主拱圈受力和美观等方面的要求确定。跨径小,拱上建筑减轻的重力少,但主拱圈受力较为均匀;跨径大,拱上建筑减轻的重力多,但腹孔墩处集中荷载大,主拱圈受力不均匀。因此,腹拱圈跨径一般不大于主拱圈跨径的1/8~1/15(其比值随主拱跨径增大而减小)。腹拱矢跨比为1/3~1/6。石砌腹孔圈厚度为30cm~45cm。

石拱桥腹拱墩的型式有实体横墙式和空腹横墙式两种。

腹拱

墩的厚度一般应大于60cm。腹拱墩侧面可以是直立的,也可以设30:1的斜坡。腹拱在墩台处的支承形式如图1-1-69所示。靠近墩台附近的腹孔应做成三铰拱,大跨径拱桥靠近实腹段的腹孔也可做成二铰拱,以免主拱圈变形时引起腹拱圈开裂。腹拱铰可用油毛毡隔开。

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图1-1-69腹孔在墩台处支承方案

(二)双曲拱桥、箱形拱桥和肋拱桥拱上建筑构造实腹式双曲拱拱上建筑的构造同实腹式石拱桥一样。

空腹式双曲拱桥、箱形拱桥和肋拱桥拱上建筑的构造和腹孔的布置原则同空腹式石拱桥基本相同,不同之处是腹拱除了采用圆弧拱的小拱之外,还采用微弯板和简支板等形式。腹孔布置的范围比石拱桥大些,以便更多地减轻拱上建筑的重力。腹孔的跨径可以比石拱桥大一些。腹拱墩除用横墙式外,还用立柱式。立柱式减轻结构重力较多,横墙式能增强主拱圈横向整体性并把活载较均匀地分布在主拱圈的全宽上。

设置立柱的腹拱墩,立柱的钢筋向上伸入盖梁,向下伸入主拱圈。立柱较高时,柱间应设横系梁。盖梁沿桥的横向可做成两端悬臂,以减小主拱圈宽度。

腹孔在墩台处的支承方式和腹拱铰的设置,当采用拱式结构时与石拱桥相同;当采用板式结构时,在主拱脚处设置腹孔墩,板铰支承在腹孔墩上以适应主拱圈的变形。

四、拱桥的细部构造

(一)拱上填料、桥面和人行道

拱上建筑填料起着扩大车辆荷载分布面积的作用,同时还能减少车辆荷载的冲击作用。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。

拱桥行车道部分的桥面铺装类型,应根据桥梁所在地区的公路等级,交通量的大小等条件综合考虑。目前采用较多的是沥青混凝土桥面和水泥混凝土桥面。

行车道两侧,应根据需要设置人行道和栏杆,其构造和梁桥相似。

(二)伸缩缝和变形缝

在活载作用、温度变化、混凝土收缩等因素影响下,主拱圈将产生挠度,拱上建筑也随着变形,这时侧墙或腹拱圈与墩台连接处将形成裂缝。为了防止这种不规则裂缝的出现,而设置伸缩缝和变形缝。

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及侧墙的全高。目前多将伸缩缝做成直线形(图1-1-70),以使构造简单,施工方便。

空腹式拱桥,一般将靠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,在其余两拱铰上方的侧墙上可设变形缝(图1-1-71)。在大跨径拱桥中,由于靠近拱顶的腹拱圈做成两铰拱,所以拱铰的上方侧墙仍需设置变形缝。伸缩缝的宽度一般为2cm~3cm,缝内用沥青麻絮填塞。变形缝不留缝宽,设缝时用

图1-1-70实腹式拱桥伸缩缝型式

图1-1-70实腹式拱桥伸缩缝型式

图1-1-71空腹式拱桥伸缩缝和变形缝1-伸缩缝;2-变形缝;3-三铰腹拱;4-二铰腹拱

图1-1-71空腹式拱桥伸缩缝和变形缝1-伸缩缝;2-变形缝;3-三铰腹拱;4-二铰腹拱

干砌或低标号砂浆砌缝或用油毛毡隔开。

人行道、栏杆、缘石和混凝土桥面,在腹拱铰的上方或侧墙有伸缩缝和变形缝处,均应设置贯通的伸缩缝和变形缝。

(三)桥面排水和防水设施

水分渗人砌体,易于溶解混凝土和砂浆中的游离石灰,在寒冷地区还会造成冻胀,因此,要求桥面雨水能迅速排除,而且,要求将透过桥面铺装层渗入拱腹内的雨水也能及时排除。

1.桥面排水

行车道应根据不同的路面材料设置1.5%~3%的横坡,人行道设置向行车道一侧倾斜1%的横坡。拱桥桥面的纵向排水和泄水管的布置与梁桥相同。

2.防水设施

透过桥面铺装层渗入到拱腹内的雨水,应由防水层汇集到预埋在拱腹内的泄水管排出。防水层和泄水管的敷设方式与拱上建筑形式有关。

实腹式拱桥,防水层应沿拱背护拱、侧墙铺设。对单孔桥,可不设泄水管,积水沿防水层流至两桥台后面的盲沟,然后沿盲沟流出路堤。对于多孔桥,可在1/4跨径处设泄水管(图1-1-72)。

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(图1-1-73)。

图1-1-72多孔实腹式拱桥拱背排水1-泄水管;2-防水层;3-填料; 4-桥面铺装;5-伸缩缝

图1-1-72多孔实腹式拱桥拱背排水1-泄水管;2-防水层;3-填料;4-桥面铺装;5-伸缩缝

图1-1-73空腹式拱桥拱背排水1-泄水管;2-防水层;3-填料; 4-桥面铺装;5-腹拱

图1-1-73空腹式拱桥拱背排水1-泄水管;2-防水层;3-填料;4-桥面铺装;5-腹拱

泄水管可以用铸铁管、混凝土管和塑料管。泄水管的内径一般为6cm~8cm,在严寒地区需适当加大。管顶应做成喇叭形并加罩铁筛盖,在筛盖周围堆放碎石或砾石,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,并将防水层伸入喇叭口内少许,以防止渗漏。管节伸出拱圈10cm~15cm(图1-1-74)。

防水层在全桥范围内不宜断开,当通过伸缩缝或变形缝应妥善处理,使其既能防水又可以适应变形(图1-1-75)。

防水层有粘贴式和涂抹式两种。前者用2~3层油毛毡与沥青胶交替贴铺而成,效果较好,但造价高,后者用沥青涂抹于砌体表面,施工方便,造价低廉,但效果较差。当要求较低时,也可在拱背上铺一层厚8cm~10cm的石灰三合土或铺筑厚2cm的防水砂浆。

图1-1-74泄水管构造

图1-1-74泄水管构造

1-泄水管;2-铁筛盖;3-三合土或砂浆抹平;

4-防水层;5-水泥砂浆抹面(铁丝网);

6-碎石;7-拱圈

图1-1-75伸缩缝处防水层构造

图1-1-75伸缩缝处防水层构造

1-伸缩缝或变形缝;2-白铁皮;3-防水层;

4-水泥砂浆;5-涂油脂粗绳;6-沥青;7-混凝土


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