什么是双曲拱桥?
一种由民间建造的拱桥——双曲拱桥于六十年代诞生于江南水乡无锡。由于这种桥梁结构比较轻盈,适宜于软土地基上建造,是当时条件下农村小跨轻载桥梁的合理桥型,后被广泛采用。
由于双曲拱桥在施工中隐定性不足,断面抗弯性能较弱等缺点,使它先天不足,难以适应大跨度和重载以及软土地基条件,在使用若干年后出现了不少隐患,影响了桥梁的寿命。
双曲拱桥主拱圈通常是由拱肋、拱波,拱板和横向联系等几部分组成。在施工中采用“化整为零”,预制拱肋和拱波,再组合拼装起来与现浇混凝土拱背层形成拱圈,使桥梁以组合式整体结构承重。
拱肋是主拱圈的重要组成部分,它参与拱圈共同承受全部恒载和活载,对主拱圈质量有重大影响。因此必须保证拱肋具有足够的强度、刚度、纵向和横向稳定性。拱肋通常利用支架现浇混凝土或采用预制安装的方法施工。预制的拱肋,如果长度太大,不便于预制、运输和吊装,则常常分成几段。由于拱顶往往是受力最不利的截面,因引拱肋分段时接头不宜布置在拱顶。而接头宜设置在拱肋自重作用下弯矩最小的地方,一般在跨径的0.29~0.32倍附近。这样,拱肋一般均分为三段。
拱波参与主拱圈共同承受荷载,拱板在拱圈截面中占有最大比重,而且现浇混凝土拱板又将拱肋、拱波连成整体,使拱圈能以实现“集零为整”。因此,拱板在加强拱圈整体性方面起着重要的作用。
双曲拱桥试验表明,它与梁桥一样,当拱肋间无横向联系时,在集中荷载(车辆荷载)作用下,各片拱肋的变形在横桥方向是很不均匀的。有较强横向联系的拱圈,各肋间的变形就比较均匀一致。这说明设置和加强横向联系可以使拱圈在外荷载作用下受力均匀,避免拱波顶可能出现的纵向裂缝。显然,对于宽桥,横向联系的作用就更加突出。
延伸阅读
什么是日月拱?
日月拱,由两个不对称的拱圈构成,在世界上独一无二。双曲拱桥主拱圈是桥梁主要的承重结构,对现使用的旧双曲拱桥进行加固和提载时,增大主拱圈截面面积是一个偏于安全的措施。四川绵阳飞云大桥的主桥系三跨系杆拱桥,横向设两根拱肋,构成“双弓体系”。
主拱圈的截面形式有哪几种?分别由什么材料构成?
主拱圈的横截面形式主要有下面的六种:1、板拱桥主拱圈采用矩形实体截面的拱桥称为板拱桥。它的构造简单、施工方便, 但在相同截面面积的条件下,实体矩形截面比其它形式截面的抵抗矩小。2、混凝土肋拱桥肋拱桥是在板拱桥的基础上发展形成的,它是将板拱划分成两条 或多条分离的、高度较大的拱肋,肋与肋间用横系梁相联。这样就可以用较小的截面面积获得较大的截面抵抗矩,从而节省材料,减轻拱桥的自重,因此多用于大、中跨径的拱桥。
3、双曲拱桥其主拱圈横截面由一个或数个横向小拱单元组成,由于主拱圈的纵向 及横向均呈曲线形,故称之为双曲拱桥。这种截面抵抗矩较相同材料用量的板拱大,故可节省材料。施工中可采用预制拼装,较之板拱有较大的优越性,但存在着施工工序多、组合截面整体性较差和易开裂等缺点,一般用于中、小跨径拱桥。
4、箱形拱桥这类拱桥外形与板拱相似,由于截面挖空,使箱形拱的截面抵抗矩较 相同材料用量的板拱大很多,所以能节省材料,减轻自重,相应地也减少下部结构材料用量,对于大跨径拱桥则效果更为显著。又因它是闭口箱形截面,截面抗扭刚度大,横向整体性和结构稳定性均较双曲拱好,故特别适用于无支架施工。但箱形截面施工制作较复杂,因此,大跨径拱桥采用箱形截面才是合适的。
5、钢管混凝土拱桥钢管混凝土简称为CFST(Concrete Filled Steel Tube),它属于钢 —混凝土组合结构中的一种,主要用于以受压为主的结构。它一方面借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性,同时又利用钢管对核心混凝土的套箍作用,使核心混凝土处于三向受压状态,从而使其具有更高的抗压强度和抗变形能力。
6、劲性骨架混凝土拱桥劲性骨架拱桥与普通钢筋混凝土拱桥的区别在于前者以钢骨拱桁架作为受力筋,它可以是型钢,也可以是钢管,采用钢管作劲性骨架的混凝土拱又可称为内填外包型钢管混凝土拱。它主要用在大跨度拱桥中,同时也解决了大跨度拱桥施工的“自架设问题”,即首先架设自重轻、刚度、强度均较大的钢管骨架,然后在空钢管内压注混凝土形成钢管混凝土,使骨架进 一步硬化,再在钢管混凝土骨架上外挂模板浇注外包混凝土,形成钢筋混凝土结构。在这种结构中,钢管和随后形成的钢管混凝土主要是作为施工的劲性骨架来考虑的。成桥后,它也可以参与受力,但其用量通常是由施工设计控制。
双曲拱桥的形式及特点?
主拱圈的形式有单波,多波,多波高低肋等。拱肋截面有矩型,倒T形,I形,L形,薄壁箱形等。双曲拱桥按其行车道所处的位置属于上承式拱桥。若从主拱圈的横截面上看,它是由拱肋、拱波、拱板和横向联系等几部分组成。由于介于拱肋之间的拱波也呈曲线形,且与主拱圈的曲线正交,故而称为双曲拱桥。这种桥型是20世纪60年代我国江苏省无锡县由建桥职工首创的一种桥型,它充分发挥了预制装配的优点,可以不要拱架施工,节省木料,加快施工进度,而所耗用的工料又不多。双曲拱比单曲拱能承受更大的载荷,主要是因为双曲拱不仅在一个方向上呈拱形,而且在与其垂直的另一方向也呈拱形。自行车的挡泥板就是这种双曲拱形的。当它受力时,力使沿着两个拱的方向更均匀地传递;某一局部受力过大时,双曲拱能迅速自行调整平衡,使整个双拱曲不会因局部受力过大而损坏。 拱形结构除了能用于建造桥梁外,另一个重大的用处就是建造水坝。特别是双曲拱形坝,由于拱形顶所受的水压力能通过拱体均匀地传递给河岸,依靠坚固的两岸来维持的稳定,它与完全靠自身重量来维持平衡的重力坝相比,不仅可以减少体积,节约材料,而且还有一定的弹性,对地基的局部变形具有一定的适应能力,有较好的抗震性能。 它的最主要特点是:将主拱圈以“化整为零”的方法按先后顺序进行施工,再以“集零为整”的方式组合成承重的整体结构。因主拱圈分期形成,呈现组合结构的受力特征,整体性较弱,在地震荷载作用下容易破坏。 在中国石拱桥一文中有介绍
双拱桥的结构?
所谓“双曲拱桥”,它不尽长向是拱形结构,它纵向也是拱形结构。梁式结构只能把桥面荷载转变成桥梁的弯矩、剪力;而拱形结构可把桥面荷载变成桥拱承受的纯压荷载。而建桥用的石头、混凝土,它的承压能力大大超过它的承弯能力。为充分发挥材料的承载能力,故大跨度桥梁广泛采用拱形结构。