拱形桥的制作方法有什么？

拱形桥的制作方法有什么？

(三)拱式桥的上部结构

拱式桥与梁板式桥的主要区别，不仅在于外形上的差异，而且更主要的是受力不同。由于水平推力的作用，拱的弯矩与同跨径的梁板桥的弯矩相比要小得多，作为承重结构的拱圈主要承受压力，因此，应采用抗压性能较好而抗拉性能较差的天然石料和混凝土修建。采用圬工材料或钢筋混凝土材料的拱桥缺点是自重较大，水平推力也大，相应增加了墩、台和基础的圬工数量，对地基的条件要求高，采用拱盔、支架来施工，故机械化程度低，耗用劳动力多，施工周期长，施工工序较多，相应地增加了施工难度。采用预制构件及无支架施工，可以增大拱桥跨越能力，扩大拱桥的使用范围。采用钢结构或钢管混凝土结构时，可以减小自重，跨径可以进一步加大。

1.拱桥的分类及构造要求

拱桥按主拱圈的截面形式，分为板拱(包括石拱、钢筋混凝土薄壳拱)、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱和刚架拱等；若按照拱上部结构形式，则可分为实腹式和空腹式两类拱桥；按结构受力可分为无铰拱、二铰拱及三铰拱桥；按材料分，可分为圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥、钢管混凝土拱桥等。

主拱圈以上的建筑部分，常称为拱上建筑。它将作用在桥面上的荷载较均匀地传给主拱圈，当考虑联合作用时，才与主拱圈共同受力。实腹式的拱上建筑包括侧墙、拱座、护拱、防水层、拱背填料等工程内容，一般适用于跨径20m以下的小型石拱桥。大、中跨径的拱桥都采用空腹式，以减少恒载，并使桥梁显得轻巧美观，也有利于泄洪。空腹式拱上建筑，有拱式和梁板式两种结构形式，除具有与实腹式相同的拱上建筑外，还设置有腹拱和腹拱墩。

按照建设工程的实际情况，主拱圈可以做成无铰拱、二铰拱和三铰拱等不同形式。

三铰拱属于静定结构。温度变化、材料收缩、墩台沉陷等外界因素，不会在拱内产生附加内力。所以，在软土等不良地基上宜采用三铰拱。

二铰拱为一次超静定结构，它的特点介于三铰拱和无铰拱之间。由于取消了跨中铰，故比三铰拱的整体刚度大，在因地基条件较差而不宜修建无铰拱时，可考虑采用二铰拱。

根据设计规范的有关规定，空腹式拱桥的腹拱，其靠近墩(台)的一孔应做成二铰拱或三铰拱，大跨径的拱桥，必要时可将靠拱顶的腹拱或其他腹拱做成三铰拱或二铰拱，在腹拱铰上面的侧墙、人行道和栏杆等均应设置变形缝。所以，二铰拱和三铰拱多用于空腹式的拱上建筑。拱铰有弧形铰、平铰或其他形式的假铰等。

为了避免拱上建筑不规则开裂以保证桥梁的运营安全，通常在相对变形较大的位置设置伸缩缝，而在变形较小之处设置变形缝。实腹式拱桥的伸缩缝常设在墩(台)两起拱脚的上方，要贯穿全桥宽和侧墙的全高及人行道至栏杆；空腹式拱桥则在紧靠墩(台)的一孔做成的三铰拱的拱铰上方设置伸缩缝，在其余两铰及其他铰的上方则设置变形缝。伸缩缝的宽度一般为2～3cm,用沥青麻絮填塞充满，变形缝则不留缝宽，只将其断开或贴放油毛毡即可。

2.板拱桥

石板拱结构简单，施工方便，又有利于就地取材，因而成为常用的桥型结构。其矢跨比一般采用1/8～1/4,小跨径的石拱桥也可采用半圆拱。

实腹式拱桥，其拱圈上除要设置用片石砌筑的护拱，以达到加强拱圈的作用外，还应铺设防水层，以防止雨水渗入拱圈内。

拱上填料(指拱腹范围内),宜采用透水性较好的土壤，应在接近最佳含水率的情况下分层填筑夯实，每层厚度不宜大于30cm。也可采用碎砾石或其他轻质材料(如炉渣、石灰、黏土等混合料)作为拱上填料。

此外，还有现浇钢筋混凝土薄壳拱和二铰板拱，也属于板拱的范畴，因结构较复杂、施工工序多，又需耗用大量钢材，故在实际中很少采用。

板拱桥建设的另一个重要工作环节，就是搭设拱盔和支架，常简称为拱架，以支承全部或部分拱圈和拱上建筑的质量，并保证拱圈的形状符合设计要求。

拱桥中常用的拱架有土牛拱、木拱架和钢拱架三种。

(1)土牛拱一般只宜用于无常流水的河沟中修建的小型石拱桥，实际很少使用。

(2)木拱架，包括拱盔、支架和支架基座三部分工程内容，有满堂式和桁架式两种形式，如图所示。

满堂式根据跨中所设支点的形式和个数，又分为排架式、撑架式和扇形式三种。桁架式一般用于经常性通航、水域较深或墩台较高的桥孔，跨中不设支点。

(3)钢拱架，有工字梁钢拱架和桁架钢拱架两种。钢拱架的安装拆除工作，可按钢拱架全套设备的质量，并以桥梁拱盔的工程定额计算所需费用。但在安装钢拱架时，需要另行配备吊装设施，如缆索、扒杆等。在公路拱桥建设中使用钢拱架的比较少。

3.肋拱桥

肋拱桥实质上是在板拱的基础上演变而成的，就是将板拱分割成两条或多条刚度较大、分离的平行拱肋，而肋与肋之间则用横系梁进行连接，以增强其整体稳定性，在拱肋上设置立柱和盖梁，以支承桥面结构。

肋拱桥的主要特点是拱肋的横截面较小，而一般又多采用两肋组成，这样就能较多地节省材料用量，不仅减轻了拱体的质量，而且相应地减少了拱上建筑、墩台及基础的工程数量，从而能有效降低工程造价、节约投资。因此，适用于较大跨径的拱桥。

拱肋的预制工作也同其他大型预制构件一样，要修建预制场地、大型预制构件曲面底座、构件出坑起吊门式起重机和运输轨道等设施。

4.双曲拱桥

双曲拱桥的主拱圈由拱肋、拱波和拱板等组成，纵向和横向都呈曲线形，故称为双曲拱桥。因主拱圈为组合截面且材料不均匀，容易产生各种裂缝，局部损坏后严重影响承载力，曾出现多座该型结构的拱桥倒塌，目前禁止使用。

这种桥型的主要特点是采用将主拱圈“化整为零”的组装施工方法，我国在20世纪60年代曾广泛采用。

5.箱形拱桥

箱形拱桥的主拱圈截面形式，有多箱和单箱两种。它宜用于50m以上的大跨径拱桥，一般采用多箱式的闭合箱形，每个箱由腹板(箱壁)、顶板、底板和横隔板组成。

在施工可能的情况下，箱形拱以采用闭合箱形为宜。但开口箱不仅构件单元重量轻、有利于安装，而且预制工作比闭口箱要方便，故在实际中多采用开口箱形。一般是在开口箱体安装好后，再安砌盖板(顶板),然后现浇接缝和整体化混凝土，使之连成整体，最后形成闭合箱形，故其横向整体性强，稳定性好，抗扭刚度也大。

箱形拱圈及其他肋拱通常根据跨径大小，分为三段、五段及七段甚至更多段预制，采用无支架的缆索吊装施工。公路工程预算定额中的缆索吊装设备定额，是以主索、起重索、牵引索、扣索、风缆以及塔架、主索和扣索等地锚，天线滑车等工程内容进行综合的。吊装拱桥的专用设备，不能作为梁板式桥的吊装计价依据，因为梁板桥无须设置扣索等工程内容。

6.桁架拱桥

桁架拱由桁拱片及其横向联系和桥面板三部分组成的，是一种常用斜拉杆桥型。

桁拱片是桁架拱桥的主要承重结构，它由下弦杆、上弦杆、腹杆(包竖杆和斜杆)和拱顶实腹段组成，下弦杆一般采用圆弧形，这样施工较方便。为了使桁拱片连成整体而共同受力，保证其横向稳定，故在桁拱片之间设置横向联系。有拉杆、横系梁和剪刀撑、横隔板等不同的称谓。

桁架拱桥的桥面结构，一般采用微弯板，以节约钢材。桁架拱适宜用于50m以下跨径的桥梁。

7.刚架拱桥

刚架拱桥是在桁架拱桥等基础上发展起来的另一种轻型钢筋混凝土桥型，同桁架拱桥一样，是属于具有水平推力的拱式结构，适用于50m以内跨径的桥梁。

8.钢管混凝土拱桥

钢管混凝土拱桥是我国近年来公路桥梁建筑发展的新技术，具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点。

在结构受力方面，随着轴向力的增大，内填型钢管混凝土使得混凝土的径向变形受到钢管的约束而处于三向受力状态，承载能力大大提高。同时，钢管的套箍作用大大提高了混凝土的塑性性能，使得混凝土特别是高强度混凝土脆性的弱点得到克服。另一方面，混凝土填于钢管之内，增强了钢管管壁的稳定性，刚度也远大于钢结构，使其整体稳定性也有了极大提高。因此，钢管混凝土材料应用于以受压为主的构件中，较之钢结构和混凝土结构有着极大优越性。

钢管混凝土是钢管与混凝土的组合材料。根据钢管与混凝土的组合关系，可分为内填型和内填外包型两类。

钢管混凝土结构的应用，使拱桥的跨越能力得到提高，同时使拱桥更加轻巧，表现力也更强，更加美观。