拱桥上部结构-拱桥特点与主拱内力计算、拱桥施工

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1、第三章拱桥上部结构SuperstructureofArchBridge§3.1概述§3.2拱桥的分类§3.3常见拱桥的构造特点§3.4单跨悬链线无铰板拱的设计§3.5拱桥受力特点与主拱设计计算要点§3.6拱桥施工1第三章拱桥上部结构-3§3.5拱桥受力特点与主拱设计计算要点3.5.1概述3.5.2恒载内力计算3.5.3活载内力计算3.5.4温度变化、混凝土收缩和拱脚变位的内力计算3.5.5裸拱内力计算3.5.6拱圈强度及稳定性验算3.5.7桁架拱与刚架拱的计算要点3.5.8连拱计算2第三章拱桥上部结构-33.5.1概述一、联合作用与活载的横向分布拱桥为多次超静定的空

2、间结构。活载作用于桥跨结构时，拱上建筑参与主拱圈共同承受活载的作用，称为“拱上建筑与主拱的联合作用”或简称“联合作用”。在横桥方向，活载引起桥梁横断面上不均匀应力分布的出现，称为“活载的横向分布”。3第三章拱桥上部结构-3联合作用有利于主拱圈受力，活载的横向分布不利于主拱圈的受力。板拱桥中，联合作用的有利影响要大于横向分布的不利影响。设计计算时二者的影响均不考虑，认为拱跨范围内所有的恒载与活载均由主拱圈全截面均匀地承受。取拱圈全宽或单位宽计算。4第三章拱桥上部结构-3二、等截面悬链线无铰拱主拱圈设计计算（手算）要点1、悬链线无铰拱的弹性中心赘余力取悬臂曲梁为基本结

3、构，由对称性得柔度系：δ13=δ31=δ23=δ32=0赘余力的力法方程为5第三章拱桥上部结构-3拱的内力计算的基本结构6第三章拱桥上部结构-3基本结构引入刚臂，三个赘余力移至刚臂的端部。只有X2对结构的受力影响与刚臂长度有关。调整刚臂长度，使得δ12=δ21=0。三个独立变量的一元一次方程直接解得三个赘余力X1、X2、X3。7第三章拱桥上部结构-32、弹性中心的位置：使得δ12=δ21=0的刚臂端部几何位置。当拱左右对称时，弹性中心位于其对称轴上，距拱顶的纵坐标：8第三章拱桥上部结构-3——弹性中心坐标系数，与拱轴系数m有关，可查“拱桥”附录（Ⅲ）表（Ⅲ）－39第

4、三章拱桥上部结构-33.5.2恒载内力计算一、弹性压缩影响采用恒载压力线作为拱轴线时，如果拱是绝对刚性的，拱轴线长度不变，恒载作用下拱内仅产生轴向压力而无弯矩和剪力。拱并非绝对刚性，主拱圈在轴向压力作用下，将发生弹性压缩变形，拱轴要缩短，由此会在无铰拱中产生弯矩和剪力，即弹性压缩影响。10第三章拱桥上部结构-3拱圈弹性压缩对内力的影响在恒载和活载内力计算中分别计入。拱圈弹性压缩影响与恒载、活载作用产生的内力是同时发生的。先计算不考虑弹性压缩时的压力，再计算弹性压缩引起的内力，然后叠加。如果拱轴线对恒载压力线有偏离，则还要计算拱轴偏离引起的恒载内力。11第三章拱桥上部

5、结构-3弹性压缩引起拱轴缩短12第三章拱桥上部结构-3二、不考虑弹性压缩时的恒载内力1、实腹拱拱轴线与恒载压力线完全吻合，在恒载作用下，主拱各截面上仅产生轴向压力。13第三章拱桥上部结构-3系数Kg’、Kg可自“拱桥”附表（Ⅲ）－4查得。主拱各截面的轴向力：（恒载弯矩和剪力均为零）14第三章拱桥上部结构-32、空腹拱暂不考虑拱轴偏离影响，拱的恒载推力Hg和拱脚竖直反力Vg，直接由力的平衡条件求得。——半跨恒载对拱脚的力矩；——半跨恒载重。有了Hg之后，即可利用公式求出主拱各截面的轴向力，并认为恒载弯矩和剪力为零。15第三章拱桥上部结构-3三、恒载作用下弹性压缩引起的

6、内力恒载轴向压力作用下，弹性压缩引起拱轴沿跨径方向缩短△lg，为平衡弹性压缩，有一个作用于弹性中心而方向向外的水平力△Hg16第三章拱桥上部结构-3根据变形协调条件可得：μ1、μ查“拱桥”附表（Ⅲ）－9和附录（Ⅲ）－1117第三章拱桥上部结构-3恒载作用下考虑弹性压缩后拱的总内力上边符号适用于左半拱下边符号适用于右半拱18第三章拱桥上部结构-3考虑了弹性压缩后，主拱各截面将产生弯矩。实际的恒载压力线将不可能与拱轴线重合了。跨度较小而矢跨比较大的拱桥，弹性压缩作用对结构计算结果的影响不大。规定：l≤30m，f/l≥1/3；l≤20m，f/l≥1/4和l≤10m，f/l

7、≥1/5的拱桥不计弹性压缩的影响。19第三章拱桥上部结构-33.5.3活载内力计算求出赘余力影响线，用迭加方法求出拱的支点反力和控制截面的内力影响线，影响线上加载计算出截面最大内力。一、不考虑弹性压缩影响的活载内力1、赘余力影响线基本结构——简支曲梁20第三章拱桥上部结构-3弹性中心的赘余力21第三章拱桥上部结构-3暂不考虑轴向力对变位的影响（即暂不计拱轴弹性压缩影响），且不计剪力及曲率对变位的影响，则：22第三章拱桥上部结构-3结构对称△1p、△2p只需考虑正对称荷载作用下的情况（反对称时为零）△3p只需考虑反对称荷载作用下的情况（正对称时为零）23第三章拱桥