拱桥范文10篇

拱桥范文篇1

关键词：预应力混凝土框架结构；增大截面法；体外预应力

目前在公共建筑中，预应力混凝土框架结构因自重轻，跨越能力大，耐久性好等优点而备受青睐，但一部分预应力混凝土框架结构往往出现不同程度的开裂，挠度大和承载力不够等问题。如早期修建的预应力混凝土框架结构由于当时施工工艺和设计水平等原因存在不同程度的疲劳和损伤；由于人为因素导致预应力混凝土结构不能满足规范要求；已使用多年的预应力混凝土结构因缺少必要的维护和保养而存在潜在的危险性，加固修复问题已成为土木工程领域面临的重大课题。目前，针对预应力混凝土结构的加固研究成果较少，几乎没有对多跨多层框架结构的加固研究。一些学者虽进行了预应力混凝土的加固后力学性能研究，但主要是对单一加固方案的研究，对多种方案复合加固的研究很少[1,2]。

1加固设计

青岛海上嘉年华酒店7层裙房为大空间框架结构，大跨度区域布置单向大跨度预应力梁，梁跨度33.6m。裙房与两侧塔楼连接，未留设结构缝。该区域两侧塔楼为33层的框架–核心筒结构。屋面结构布置如图1（a）所示。原结构预应力框架梁截面尺寸为1600mm×600mm，预应力筋采用3束7j15.7，框架柱为普通钢筋混凝土矩形构件，截面尺寸为1200mm×1000mm。原结构采用C45细石混凝土，非预应力钢筋为HRB400。该屋盖33.6m跨度的预应力梁不仅存在一定的质量缺陷，且仅在自重作用下一些预应力梁的挠度已明显较大，跨中位置裂缝较多。经研究，采用增大截面法与体外预应力方法进行加固处理（图1,2）。增大截面法是最为常见的加固方法，对加固构件外表面进行外包混凝土、喷射混凝土等处理，其目的是增加构件截面的惯性矩或几何抗弯模量，提高构件截面的承载力和刚度[3,4]。体外预应力技术多用于大跨度桥梁结构，将预应力钢筋或高强钢丝作为施力工具，用预加力产生的反弯矩抵消部分外加荷载产生的内力，以改善结构的受力情况[5]。与其他加固技术相比，该技术具有自重小、施工简单、经济效益明显的优点，对结构的刚度和抗裂性提高尤为明显[6]。结构加固做法如图1（b）所示。增大截面法加固是通过对轴线E~H内所有预应力梁顶面增加上翻梁，由于轴线F~G间轴距为16.8m，且对应位置为屋面设备区域，因此将上翻梁截面设计为300~600mm×400mm，其他位置预应力梁的新增上翻梁截面为300mm×400mm；上翻梁端部截面尺寸均为1000mm×600mm，具体构造如图2所示。钢筋采用HRB400，混凝土采用C45。体外预应力加固做法是轴线E~H内所有预应力梁外设2束7s15.2高强度低松弛钢绞线，其他位置预应力梁外设2束5s15.2高强度低松弛钢绞线，外包层采用高强聚乙烯塑料涂覆，强度标准值fptk=1860N/mm2，张拉控制应力σcon=0.6fptk=1116N/mm2。为增加结构整体性，在预应力梁三分点处加设两道系梁，截面尺寸为250mm×300mm。

2加固效果分析

2.1计算模型与单元采用SAP2000分析软件，对E~F轴范围内的屋面层结构进行建模分析。普通钢筋混凝土梁柱构件采用框架杆单元（frame）进行模拟，楼板采用膜单元，节点刚域设置通过梁柱单元的端部偏移指定实现。采用预应力筋/束（tendon）单元的单独建模方式考虑预应力作用。为简化分析，框架柱的计算长度取层高的1/2，即假设反弯点在框架柱中点位置，柱端设为铰接支座。因增大后的梁构件截面形状非一般矩形截面，故采用截面设计器完成建模，体外预应力筋采用索单元（cable）模拟[5]。建立4种模型，分别是原结构模型，只采用增大截面后的模型，只增加体外预应力筋的模型和两种方法同时采用的模型（图3）。摘要:由于特种车辆需要通行某石拱桥，需对该桥进行了检测评定和结构验算，提出了增大截面的加固设计方案，再以加固后的拱桥为对象，利用有限元软件对加固后的结构进行建模分析。通过结构计算、现场检查和荷载试验等工作，评价了该桥加固后的承载能力和使用性能，为该桥在特种车辆安全通行提供了保障。对于今后同类桥梁的加固设计及评价具有一定的参考价值。关键词:石拱桥;加固设计;结构计算;荷载试验;评价由于某电厂需特种车辆运输风力发电设备，途中要通过某石拱桥。我们首先判定该桥的承载能力能否满足特种车辆运输风力发电设备的通行要求，进而确定加固方案，并对其进行结构计算及静载试验，评价该桥加固后的承载能力和工作性能，为特种车辆安全通行提供保障。1工程概述某实腹式乱石拱桥位于县道X591王新线，桥梁实测全长35．5m，净跨径16．0m，净矢高4．0m，净矢跨比1/4;桥面实测宽度为净－7.0m+2×0.75m，主拱圈宽8．5m，厚0．65m，如图1所示。主拱圈石材按照《公路桥涵标准图－石拱桥》(JT/GQB018－73)推定材料规格为500号大面片石和75号砂浆。该桥原设计及竣工资料均已遗失，通过实测尺寸推定该桥梁原设计荷载等级为:汽车－20级，挂车－100。

3石拱桥加固设计

3．1加固设计的原则。(1)满足桥梁特载运输的通行要求;(2)加固结构的重量尽量不要增加原结构的应力水平;(3)加固后的结构必须与原结构能很好地协同工作。综合考虑现场情况以及拱桥自身的结构特点，现采用增大截面面积加固法进行拱圈加固。3．2加固方案。主桥主拱圈下缘横向均布4根拱肋(50cm×50cm)，拱肋纵向通长并延伸至桥梁墩台侧面，拱肋采用植筋方式与原有拱圈连接，内置钢筋，浇注无收缩自密实水泥基高强灌浆料;拱肋间纵桥向均布4道横系梁(50cm×50cm)，横系梁位置可视拱圈底面平整情况对其纵向位置适当移动。加固后桥型布置如图3所示，拱顶剖面如图4所示，钢筋采用HRB400。

4基于加固后桥梁效果评价

4．1加固后结构计算与分析加固后主拱圈截面为新增混凝土拱肋与原拱圈片石砌体组成的复合截面，国内外学者针对圬工拱桥加固后的复合截面的承载能力极限状态验算做了大量的研究，陈军、黄光清［4］曾提出取原拱圈截面作为标准层截面，新增拱圈混凝土层截面按其弹性模量进行换算，再按照弹性体假定及平截面假定，对加固后产生的活载及温度效应等效计算，转换为原拱圈截面应力，得出原拱圈截面等效内力，再按规范要求进行强度验算，而对于新增拱圈截面采用容许应力法进行验算。采用有限元软件对加固后的裸拱进行整体建模，通过模拟施工对原片石拱圈和加固后混凝土拱肋、横系梁分阶段施加，在特种车辆荷载作用下，加固后的石拱桥主拱圈关键截面的承载能力验算结果见表2。从表2结果可以看出，加固后桥梁在新混凝土拱肋与原片石拱圈紧密结合、共同变形、无相对错动的条件下，对比加固前主拱圈的验算结果，主拱圈的截面抗力显著提高，能够满足特载运输的需求。4．2加固后拱桥静荷载试验4．2．1实验目的与设计本次试验目的主要是对加固后桥梁在特种车辆的运营状态下的安全评估，以及桥梁的加固实际效果进行评价。根据《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/TJ21－01－2015)，在加固拱桥新增的拱肋的跨中、1/4处以及拱脚处均布置应变测点，在跨中位置布置挠度测点;在原拱圈的跨中截面布置应变计测点，如图5所示。根据现场通行的1辆车货总重70t的塔筒运输车辆进行荷载试验，加载工况分为两种:(1)1/2加载工况;(2)1/4加载工况。4．2．2实验结果与计算值对比分析利用有限元软件ANSYS建立三维实体模型，分析各加载工况下控制截面的应变和挠度，并与试验结果进行了对比分析。限于篇幅，仅列举了新增拱肋关键测点试验值与计算值，对比分析结果列于表3～表5，部分测点无效用“/”表示，表中“－”表示下挠或压应变。从表3新增拱肋实测跨中挠度与理论计算值对比可知:在1/2加载工况作用下，跨中实测最大挠度为0．33mm，加固后挠度结构校验系数为0．31～0.38，卸载后相对残余均小于20%;在1/4加载工况作用下，跨中实测最大挠度为0．14mm，加固后挠度结构校验系数为0．8～0．93，卸载后相对残余均小于20%。可见，在特种荷载作用下，加固后桥梁结构整体刚度满足要求。从表4～表5新增拱肋实测应变值与理论计算值对比可知:在1/2加载工况作用下，实测应变值均小于理论计算值，加固后应变校验系数为0．43～0．88，卸载后相对残余均小于20%，符合《公路桥梁荷载试验规程》的要求;在1/4加载工况作用下，实测应变值均小于理论计算值，加固后应变校验系数为0．18～1．00，卸载后相对残余均小于20%，符合《公路桥梁荷载试验规程》的要求。可见，在特种荷载作用下，加固后桥梁结构应力、应变满足要求。

5结语

通过对在役石拱桥的检测，利用有限元软件对加固前后桥梁在特种车辆作用下进行了结构计算，并为验证加固设计方案的实用效果，做了加固后桥梁的静荷载试验，得到了以下结论:(1)在石拱桥的底缘增加拱肋和横系梁的加固方法能够有效地提高主拱圈的截面抗力。(2)该提载加固设计方案的效果明显，新增加固拱肋与原拱圈能一起参与受力，该加固方案可为同类桥梁的加固提供参考。

参考文献

［1］周建庭，刘思孟．石拱桥加固改造技术［M］．北京:人民交通出版社，2008．

［2］洪华，刘山洪．基于机构分析法的圬工拱桥病害产生机理研究［J］．重庆交通大学学报(自然科学版)，2014(4):1－4．

［3］倪玲，杨峰．圬工拱圈增大截面面积加固承载能力验算方法研究［J］．交通科技，2014(4):39－41．

［4］陈军，黄光清．增大截面法加固圬工拱桥检算分析实践［J］．交通标准化，2011(2):114－116．

［5］聂建国，樊健生．700年石拱桥的静力加载试验与结构分析［J］．清华大学学报(自然科学版)，2003(6):840－843．

［6］中华人民共和国交通运输部．JTG/TH21－2011公路桥梁技术状况评定标准［S］．北京:人民交通出版社，2011．

［7］中华人民共和国交通运输部．GTG/TJ21－01－2015公路桥梁荷载试验规程［S］．北京:人民交通出版社，2015．

拱桥范文篇2

关键词：斜系杆拱桥结构分析内力特性

一、前言

随着我国公路事业的迅速发展，我国的桥梁建设亦突飞猛进。在理论研究、设计施工技术及材料研究应用等方面都取得了快速的发展和提高，桥梁结构形式也在不断地被赋予新的内容和活力。正由于钢管混凝土、预应力技术和各种桥梁施工方法等在下承式系杆拱桥中的应用，同时由于其自身的结构特点，使该结构在国内各地得到越来越多的应用和研究。

下承式系杆拱桥较多的做成两片拱架结构，或者做成单承重面拱架结构；当桥面宽度较大时，有时设置三片拱架，或者做成分离的两幅系杆拱桥。该桥型一般都是正交布置的结构形式。由于近年来公路等级的提高，路线线形技术要求也相应提高了，使路线与河道经常形成斜交的情况，对于40m跨径以内的桥梁，根据需要，一般可以把桥梁布置成与路线一致的斜交结构形式，像斜板梁桥、斜T梁桥及斜组合箱梁桥等。更大跨径时，斜支承连续梁桥及斜连续刚构桥等也可采用，并已有一些这方面的桥例，在拱式体系中，有斜上承式肋拱桥。斜石拱桥等形式。这些构造处理可以缩短桥长、路桥连接顺畅、减小全桥工程量、节约造价。而当路线与河道为斜交时，从总体上考虑采用系杆拱桥结构形式时，譬如主跨要求较大而又不需做边跨、通航要求较高、桥面标高受到限制等时，若斜交正做，则肯定要加大桥梁跨径，这样使得系杆及桥面加长，桥面板及内横梁数量增加，吊杆数也要增多，拱肋跨度必然加大；同时由于跨径变大，使得结构内力增大，材料用量增多；且支座设计吨位变大，加大下部结构造价。因此，斜系杆拱桥这种结构形式便应运而生了。

但斜系杆拱桥目前几乎还很少有建造的桥例，也较难收集到这方面的资料，只是设计人员在布置系杆拱桥桥型并遇到路线与河道斜交时，经常会提出斜系杆拱桥这种想法。但因为正交系杯拱桥与其他常用桥梁结构形式相比修建仍是要少；再者系杆拱桥跨径一般做得较大，在上述情况下，往往就会用斜交正做的方法来处理，故修建得较少。

斜系杆拱桥与正系杆拱桥相比，其构造必然地要发生变化，像桥面系构造、横梁及风撑与系杆或拱肋相交结点、预应力钢束锚固构造等，都必须作相应的特殊处理。桥面系横梁的计算长度由于斜交而增大了，且与系杯斜交故会呈现出与正系杆拱桥不同的内力特性。

本文采用空间分析方法仅对斜系杯拱桥的恒载内力进行分析探讨，以得出一些定性的内力特性。

二、分析模型

系杆拱桥主要是由杯件组装而成的一个空间杆件体系，主要承重体系为拱架，由系杆。拱肋及吊杆组成，作用在桥面系的恒活载由桥面板经横梁传给拱架结构的系杆上，并通过吊杆传至拱肋。就目前较多采用的刚性系杆刚性拱形式的系杆拱桥来说，作为连接两片拱架的桥面系横梁，由于系杆对横梁的扭转约束作用，横梁两端支承情况既不是简支也不是固端，而是处于两者之间的一种弹性嵌固约束状态。横梁瑞部承受的弯矩作用于拱架的系杆上即为系杆结点所承受的扭矩，故拱肋和系杆截面除了作用有弯矩、剪力及轴力外，还作用有扭矩。斜系杯拱桥在构件组成上与正的没有什么区别。主要是横向连接杆件像桥面系横梁及拱肋上风撑相应于系杯及拱肋由于非正交而形成一斜交角度。桥面系中桥面板也因作为支承的横梁斜置而必须设计成斜板结构，但斜板跨径在系杆拱桥中由于横梁间距不大（一般为4～8m），故与一般斜板结构没有什么大的构造及受力区别，但横梁斜置后却使横梁传给系杆结点的作用力发生了某种变化，横梁计算跨径加大了，横梁与系杆的相互约束情况也由于斜交角度的大小变化而与正交时不同了。同时定性分析，横梁上可能会产生正交时所没有的扭矩，从而使系杆各结点上作用有附加弯矩。因此，要了解各构件内力随斜度变化的内力特性，必须从整体结构采用空间杆系有限元方法来考虑.

为了把力学分析数量化，以便更清楚地反映出结构随斜交角度变化的内力特性，以一计算跨径为60m、垂直宽度为12m的双肋刚性系杆刚性烘的系杆拱桥作为结构分析模型。

吊杆间距为5m，矢跨比采用1／6，拱肋上设三道风撑，拱肋轴线方程为二次抛测线，斜度α取值为0度，10度，15度，20度，25度，30度，35度，40度及45度。

桥面铺装及行车道板重量经计算，作用在每道内横梁上的均布线荷载为41.00kN／m，端横梁上为20.50kN／m。

三、恒载内力特性

采用空间杆系有限元计算程序，对不同斜度α时进行结构计算，通过整理分析，归纳出斜系杆拱桥各类构件的恒载内力的主要特性。

l．拱肋

（1）一片拱架的拱肋轴压力在恒载作用下由斜度而呈现出不对称性。对某一截面而言，其轴压力随斜度α增大而增大。且增值Δ越来越大，桥面钝角侧半供轴力比桥面锐角侧相应轴力要略小，最大轴压力均发生在左、右两拱脚截面。

（2）拱肋竖平面内截面弯矩随α变大而变大，且增值也增大，左、右半拱对应截面弯矩除α=0度外呈不对称性，最大弯矩值发生在锐角侧拱脚截面。

（3）拱肋上有侧向弯矩，钝角侧半拱要大于锐角侧半拱对应位置处的值。最大值发生在拱脚截面，相对于面内弯矩而言是较大的，甚至超过其量值，在设计中应高度重视。

（4）其他内力项基本上也有类似的情况，但数值均较小，影响不大。

（5）当斜度a＞0度时，在恒载作用下，各项内力已不同于0度时的对称分布状态，在两片拱架的拱肋中呈现对角对称现象。

2．系杆

（1）系杆在对称截面上各项内力除α=0度外呈现出不对称性，两片拱架的系杆内力呈对角对称现象。

（2）系杆轴向拉力在各截面上随斜度α增大而增大，最大增加14.4％，且增长幅度也逐渐加大，钝角侧半跨拉力比锐角侧要小一些。

（3）系杆面内弯矩当α=0度时，最大弯矩值在1/2L处；当α逐渐增大时，从钝角侧系杆0及3/4L处的弯矩值也相应增大，而1/4L,1/2LL处弯矩则逐渐减小。在0处弯矩最大增长65％，L处最大减小9.9％，而1/2L处则减小9.6％。

（4）系杆侧向弯短随斜率。增大而增大，最大值发生在系杆两端截面，钝角测系杆端部测向弯矩增长速度略快，其量值几乎达到系杆面内弯矩最大值的一半，值得重视。

（5）系杆扭矩也随α增大而增大，钝角侧半跨比锐角侧半跨增长速度快，故其扭矩值比锐角侧半跨相应截面的要大，最大扭矩值发生在钝角侧系杆端部截面。

3．吊杆

（l）除α=0度外，吊杆拉力呈不对称性，但差值不大。

（2）同一吊杆拉力随斜度α增大而增大，且增长幅度略有变大的趋势，拉力最大增加18%。

（3）吊杆拉力最小值发生在两侧边吊杆上，最大值一般发生在从桥面锐角侧的1/4L处吊杆上，其余吊杆拉力在同一α值时相差不大。

4．横梁

（1）在α=0度时，每道横梁两端及对称位置处横梁内力是对称的，并且无扭矩；跨中横梁的梁端负弯矩值最小，使得跨中横梁的跨中正弯矩最大，在端横梁的梁端产生最大的正弯矩。

（2）当α＞0度时，所有对称位置横梁两端内力呈对角对称分布。

（3）梁端竖剪力随斜度α增大而增大，最大增加29.5%。

（4）内横梁梁端负弯矩随α增大而增大，但最小值仍然发生在跨中横梁上。端横梁桥面钝角侧梁端弯矩从α=0度时的正弯矩随α增大而逐渐变为负弯矩，且绝对值在逐渐增大。

（5）当α＞0度时有α=0度时所没有的横梁扭矩，在每道横梁的两端及对称位置横梁扭矩是对称布置的。当α增大时，相应的扭矩也变大，但幅度不是很大；在某斜度时，各横梁扭矩除端横梁上略小外，其余横梁上扭矩相差不大，当α＝45度时，横梁扭矩值与横梁端最大弯矩值相差不多，有的位置甚至还大，应予重视。

5．风撑

根据各个斜度时求得的三根风撑内力可知，基本上只有轴力作用，其他内力很小，轴向力随α变大而略有增大，对拱肋侧向弯矩大小有显著影响，相当于在拱肋上施加了一横向集中力，而对结构其他恒载内力影响不大。

6．支座反力

（l）一根系杆桥面钝角及锐角侧支座反力均随斜度α增大而增大，当α＝0度～45度时，各自增大16.9％及11.0％。

（2）在某斜度时，钝角侧支座反力比锐角侧要大一些，其增值随α增大而增大。

四、结束语

拱桥范文篇3

关键词：钢管混凝土结构;拱桥；设计与施工；徐变控制;

1概述

苏州河桥位于上海城市轨道交通明珠线跨越既有沪杭铁路苏州河桥桥位，与苏州河正交。桥梁需跨越苏州河及两岸的万航渡路和光复西路。河道通航标准为通航水位3.5m，Ⅵ级航道，净宽20m，净高>=4.5m；两岸滨河路规划全宽20m（机非混行），其中机动车道宽8m；两侧非机动车道宽各3m；人行步道宽各3m；两岸滨河路机动车道净高>=4.50m，非机动车道净高>=3.50m，人行道净高>=2.5m。桥式采用25+64+25m三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥，桥梁全长114m，宽12.5m。外部结构体系为连续梁，即拱脚与桥墩处以支座连接，内部为由主纵梁、小纵梁和横梁及钢管混凝土拱肋的组合结构体系。

2钢管混凝土拱桥设计

2.1桥型选择

本方案设计的主导思想是在现有桥梁结构的技术水平发展的基础上有所创新，桥梁造型与周围环境相协调，桥式方案力求新颖独特，并充分体现现代化大都市的节奏与气派。

拱桥是一种造型优美的桥型，它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能，而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土，由于钢管的套箍作用，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。

苏州河桥的桥型方案经过研究分析、结构优化及评估论证，最后采用25+64+25m飞鸟式钢管拱桥的设计方案。以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋，以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆，通过边拱肋的重量，随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力，最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。拱脚与桥墩的连接由固接改为铰接，以避免由于轨道交通无缝线路产生的纵向水平力和温度应力引起拱脚过大的推力而导致拱脚处混凝土开裂，克服了拱桥对基础的苛刻要求。

全桥总布置如图1：

2.2上部结构

主桥为中承式拱桥，主拱理论轴线为二次抛物线，矢跨比为1:4，其中桥面以下部分采用C50钢筋混凝土结构，截面为带圆角的矩形截面。桥面以上部分采用钢管混凝土结构，钢管截面为圆端形，采用A3钢，钢管壁厚16mm，外涂桔红色漆，内填C55微膨胀混凝土。

边拱矢跨比为1:7.4，理论轴线为二次抛物线，截面采用钢筋混凝土矩形截面，按偏心受压构件设计。拱上立柱采用圆形截面钢管混凝土立柱，下端与边拱肋固结，上端设聚四氟乙烯球冠形铰支座，与边纵梁铰接。

主拱每侧设7根吊杆，间距约6.4m，吊杆采用挤包双护层大节距扭铰型拉索，吊杆钢索双护层均为高密度聚乙烯护层（PE+PE桔红色），锚具为冷铸墩头锚。吊杆上端锚固在钢管混凝土拱肋内，下端锚固在横梁底部。

主拱桥面以上部分共设三道一字型风撑，每侧边拱设三道横撑，主拱设一道横撑，以增加全桥的稳定性。拱座采用钢筋混凝土结构，每墩设两个拱座。通过横撑相连。拱座施工时应预先埋好立柱钢管、主拱及边拱伸入拱座内的钢筋，准确对位。

桥面系为由边纵梁、横梁、小纵梁及现浇桥面板组成。边纵梁为箱形断面，边孔与边拱肋相接部分及中拱与边纵梁连接部分为矩形断面，采用C50级部分预应力混凝土结构，在恒载及自重作用下为全截面受压构件。横梁采用C50级预应力混凝土结构，全桥共设小横梁15片，端横梁2片，中横梁与边纵梁接合处2片。全桥共设四片小纵梁（全桥通长）与横梁固结在一起形成格构体系。桥面板采用C40级钢筋混凝土板，桥面板采用在格构系上现浇的方法处理。桥面板的钢筋布置应采取防迷流措施。

桥面排水原则上采用“上水下排”，即横坡加导水槽方式，在桥梁横断面内设0.5%的横坡。承轨台每隔一定的距离断开，向两侧排水。

桥面上部建筑设施包括混凝土道床及轨道、通信信号电缆支架、隔音屏、防噪柱及接触网腕臂柱。桥面布置有：聚氨脂防水层、0.5%双向排水坡、落水管、承轨台及钢轨、I字形钢筋混凝土柱、防噪屏及电缆支架等。每隔30~50m设接触网立柱一对，每隔1000m左右布置一组接触网锚固立柱。桥上不设人行道及照明。

支座采用QGPZ盆式橡胶支座和QGBZ板式橡胶支座。

2.3下部结构

拱桥主墩基础采用桩基础，将⑨层粉细砂层作为桩基持力层，为满足桥梁上部钢轨对基础沉降的要求，经分析计算比较，采用桩径为D=0.8m的钻孔灌注桩，桩长67m，每个主墩12根桩，承台4.8×17.0×2.0m，边墩基础采用8根桩径D=0.8m钻孔灌注桩，桩长67m,承台4.35×16×2.0m，边墩及盖梁为双柱式钢筋混凝土结构。

3结构分析

结构分析采用有限元程序SAP91进行三维空间计算，包括整体分析、稳定分析等，用桥梁专用平面分析程序PRPB和BSACS分别进行了验算。在计算时桥面以上主拱拱肋除按钢管混凝土设计外，还用类似于钢筋混凝土构件的方法进行施工计算，在截面形成阶段采用应力叠加法设计。钢管的套箍系数取0.8。

3.1施工阶段计算

本桥施工体系转换分五个阶段进行，施工中中孔利用既有铁路钢桥作支架，待新桥建成后拆除既有桥。

第一阶段：在支架上现浇两边段（立柱、拱、横梁）及全桥边纵梁，待混凝土达到强度后每片边纵梁内张拉两根预应力束。

第二阶段：将工厂内制造的主拱肋钢管，每侧7段，运到工地，在边纵梁上搭设支架拼装就位。空钢管拱肋合拢后即封住主拱、纵梁结合处，再形成钢管混凝土截面。待主拱内混凝土达到设计强度后即开始张拉吊杆，给吊杆以初始张拉力，后锚固于主拱肋内。现浇中段横梁，待混凝土达到设计强度的90%后，张拉横梁预应力筋，浇全桥小纵梁，待混凝土达到设计强度后，张拉小纵梁内的预应力束。在每片边纵梁两端施加预应力，张拉两根预应力束。

第三阶段：张拉边纵梁内T2及B2各一束，铺装中孔桥面板后，拆除中拱支架。

第四阶段：拆除边拱支架，浇注全桥桥面板，张拉边纵梁内三根预应力束。

3.2成桥阶段计算

进行以下几方面的计算:

1.二期恒载按换算均布荷载分担到横梁和纵梁上；

2.支座沉降计算；

3.温度变化计算；

4.活载为轻轨列车荷载，每列最多八节，每节8轴，重车轴重170kN，轻车轴重80kN，双线荷载；

5.计算承轨台在成桥后三个月、六个月、一年、三年的徐变变形量。

3.3稳定性分析

在本桥的稳定性方面，设计时考虑两片主拱之间加设三道一字型风撑，拱肋基础连成整体。全桥整体稳定分析采用SAP93曲屈稳定分析程序进行计算，弹性稳定系数10-12。

3.4桩基计算

桩基设计从三方面控制：

1.地基承载力控制：Nd=(up?fili+fipAp)/K;

2.桩身强度控制：s?0.2R；

3.沉降控制：满足轨道变形的要求，控制在2cm。

最终沉降量采用分层总和法计算，将桩基承台桩群与桩之间土作为实体深基础，且不考虑沿桩身的压力扩散角，压缩层厚度自桩端全断面算起，至附加压力等于土的自重压力的20%处。

沉降计算结果

4施工关键问题

4.1与既有铁路桥关系及处理

苏州河桥桥位选择的目的即是利用旧沪杭铁路上的旧铁路桁架作为施工架桥的临时支架，新桥完成后即拆除旧桥。

经调查得知：沪杭铁路内环线上既有的苏州河桥，建于1907年，基础桩采用木桩，上部结构于1994年更换新钢桁梁，钢桁梁为一孔跨度44.34m的简支梁，其全长45.4m，桁高5.5m，采用高强螺栓连接。一孔重量为132.98t（包括东侧人行道及上弦检查走道，人行道1.5m）。该桥为单线桥，设计活载为中活荷载。苏州河桥其南端接万航渡路平交道口，铁路通讯、信号电缆从桥下穿过，市区电线、高压线由桥侧上空跨过。

因此桥梁设计时应考虑两个问题，其一，如何使新桥在施工的各个阶段施加于支架上的荷载不超过旧有铁路桥的设计承载力，其二，保证旧桥拆除时不影响新桥的安全稳定。

设计时，每个施工阶段的计算均增加了一项，即验算旧桥的承载力，对支架拆除顺序进行了准确规定。但在施工时，有遇到以下问题：

1．根据现场量测结果，新桥纵轴线偏离老桥轴线（南端82mm，北端73mm），使得老桥偏心受力。

2．由于新桥全宽12.5m，而老桥全宽5.9m。新桥的两侧边纵梁均位于老桥的外面，故施工支架必须伸出老桥之外，采用I字钢横向架设于老桥顶上，以满足立模的需要和刚度要求。

3．由于老桥桁梁的两端为斜焊，上面不能架设I字钢，另外，既有人行道在施工期内又不能封闭，故必须对老桥进行接长处理，以满足架设I字钢和桥上支架与岸上满堂支架连接的需要，老桥接长采取在上弦杆用2根并列的I200mm接出，梁端部和岸上的竖杆均采用Φ300mm的钢管，在梁的斜杆中间另加一根竖杆，各杆件的连接均采取满焊的方式，并在纵横向加设斜拉杆以增加稳定。

4．由于轨顶标高限制，老桥梁顶与新桥边纵梁底的间距较小，架设施工支架I55I字钢后，仅剩32cm左右的间隙，故边纵梁底模下的纵向隔栅只能采用10X20cm的方木，在纵向隔栅与I字钢之间垫楔形木，用以调整梁底标高，同时便于以后拆模。

5．I字钢分别架设在老桥钢桁梁的节点及两节点间1/3处，两端各挑出4.03-4.12m和2.48-2.57m，为保证I字钢的稳固，在老桥桁梁处采用U形钢筋将I字钢与老桥上弦杆焊接，同时在I字钢下部，用75X75角钢纵向连接成整体，该纵向角钢又可作为斜撑的支撑点。

6．在老桥的梁底与桥台的支承垫石、台帽间均用硬木和钢板等加以塞死，以增加老桥钢梁的稳固。

由于施工时采取的施工方法使得施工荷载超过设计荷载，故设计单位根据施工方式及拆模顺序的要求，重新验算了老桥承载力、老桥上弦杆挠度、老桥横向倾覆稳定、施工支架I字钢悬臂端挠度及I字钢稳定。

4.2预应力梁张拉

预应力张拉时，应力应变实行双控，张拉程序为：0初应力（0.1σk）1.0σk持荷5分钟锚固。设计取值已考虑锚固损失，故不采用超张拉。从0.1σk至1.0σk的伸长量数值为控制值，该值与0.9σk的设计伸长值相比较，判断是否超标。施工单位也实测弹性模量，核算伸长量。

预应力张拉时按强度、龄期实行双控。强度要求达到100%，龄期控制在9-19天。

锚具供货厂家提供的夹片需片片检验硬度，并控制在允许范围内，现场按规定抽检。

4.3钢管拱的吊运和安装、钢管内混凝土灌注

由于在旧桥上搭设施工支架，施工场地有限，钢管拱肋安装采取边纵梁上支设管排、排架中部铺上钢轨滑道，以及滑辘提升措施的施工方案，取保安全施工。由于中承式拱与桥面连接处需三方向固接，即此处的结点需连接钢管拱、边纵梁、横梁与桥面以下钢筋混凝土拱肋，而边纵梁、横梁为预应力梁，钢管拱内有加劲肋和钢筋，三者相连形成固接，要求强度和质量非常高，而钢管拱的安装精度控制为6mm，施工难度非常大。

同时，由于在同类型桥梁中，该桥的跨度较小，钢管断面不会很大，为方便混凝土灌注，同时考虑到景观问题，钢管断面选择为椭圆形断面，在混凝土灌注时要求严格控制骨料规格的要求，确保混凝土灌注均匀、饱满。

4.4基础施工

苏州河桥主墩距老桥基础很近，南主墩中心与老桥台边相距6.5m，北主墩中心与老桥台边相距5.8m，由于老钢桥将作为新建桥的临时施工支架，因此施工中老桥不能受到扰动。同时进入汛期后，在主墩基础施工时也需确保防汛的要求，最后主墩施工采取如下措施：

a.采用沉井施工法，确保对土体的围护。

b.采用超长护筒（河床以下2.0m），确保不因渗水而产生塌孔。

c.采用沉井封底，克服因渗水而出现沉陷。

主墩总体施工顺序如下：沉井制作、沉井下沉、钻机操作平台布置、埋设护筒、沉井封底、钻孔桩施工、承台和拱墩施工。

4.5施工监测

由于该桥结构形式复杂，施工难度大，因此，施工时进行了以下监测：

1.徐变变形

对梁、拱的徐变变形进行跟踪量测。分别在桥面边跨端部、边跨跨中、中墩支点处桥面、纵横梁与拱相交处、中跨中和拱顶处设8个测试断面，共23个点。

2.拱肋钢管截面应力监测。

3.施工过程中各个阶段拱脚实施变位、倾角监控。

4.现场实测钢管混凝土弹性模量发展曲线。

5经济技术指标

该桥全长114米，宽12.5米，桥梁面积1425m2，桥梁总概算1216万元，综合经济指标为8300元/m2。

6综合分析

钢管混凝土拱桥首次在轨道交通桥梁中(尤其是在上海这种软土地区)应用，是一种大胆的尝试，它主要有以下几个特点：

1.桥梁造型优美:飞鸟式钢管拱桥横跨苏州河，形成明珠线的一道风景；

2.以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋，以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆，通过边拱肋的重量，随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力，最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。克服了拱桥对基础的苛刻要求。

3.利用旧沪杭铁路上的旧铁路桁架作为施工架桥的临时支架，新桥完成后即拆除旧桥，解决了水上施工的难点。

参考文献

1.上海城市轨道交通明珠线苏州河桥施工设计总说明，1998年4月。

拱桥范文篇4

［关键词］双曲拱桥；加固方案；主拱圈验算；加固施工要点

一些桥梁工程使用年限已久，长久以来的使用，使得这些桥梁存在一些不安全因素。倘若将这些桥梁完全拆掉重新修建，势必会花费较高的费用，此外，部分桥梁还拥有较高的历史价值。所以，对运营中桥梁的质量病害实施全方位分析，并探究相应的防治措施，意义非凡。

1工程概况

某公路桥梁为双曲拱桥，跨度形式为5×45m，桥面宽7m，两边护栏宽均为0.25m。原设计荷载为汽13、拖60级；该项目墩体设计为重力式实体墩结构、桥台设计采用加后座式U型结构。对全桥进行了检测分析，得出存在的主要质量问题如下：（1）主拱圈部位多处有明显裂缝情况发生；（2）桥面产生较大变形，并且存在大规模的破碎现象，主要出现在3、4、5孔上，竖向存在波浪状况；（3）腹拱及立墙存在渗水病害，防水性能差，渗水现象十分明显。

2病害成因分析

根据质量检测结论，分析以上质量病害产生的原因为：（1）最初设计时，没有考虑到现阶段交通量如此之大，导致设计荷载值较低，无法满足目前繁重的交通运输要求；（2）因吨位较大车辆的反复作用，所施加荷载远远超过其最初的设计值；（3）桥面变形严重，显示受压系统破坏，造成桥梁的整体性变差。

3主拱圈加固设计

（1）原横系梁结构几何尺寸偏小，为有效提升桥梁结构整体的稳定性，科学有效的增大原横系梁的几何尺寸，由最初的1.16m×0.15m×0.18m增大到1.16m×0.15m×0.50m；同时，用横隔板代替拱顶位置处的3根横系梁，横隔板尺寸为1.16mm×0.30mm×0.84mm；（2）根据该桥梁的实际状况，在外界荷载作用下，桥体最关键的承载位置为主拱圈，而该桥梁主拱圈位置存在大面积的开裂现象，所以对于这种现象运用的主要加固方式为外包法加喷锚法，具体操作为在拱肋和周边位置布设钢筋网片，通过高压喷射设备将强度等级为C25的砼喷射至主拱圈部位进而完成加固，其厚度不得低于60mm。

4采取加固方案后主拱圈截面拉应力超限分析

在砼处于塑形阶段，且拉应力超限时，通过验算能够看出，拱顶和1/4截面位置处的压应力均低于允许值。而对于拱脚部位由于在拱圈上部浇筑强度等级为C30砼，能够与结构一起形成一个整体共同作用，经计算和分析得出结论如下表1所示：5.5MPa，考虑拱肋位置钢筋的作用，通过验算，得出结论为：拱脚截面可以承受过汽-超20、挂-120活载。

5加固施工要点

5.1加固面的处理（1）该环节运用的主要器具有钢刷、凿子和锤头，清理部位为需要加固的面；（2）先通过凿子和锤头对加固面实施凿毛处理，处理深度控制在5mm，密度控制在10-13点/10cm²；（3）该环节能够有效提升喷射砼与加固面之间的粘结力，从而提升整体的承载性能。5.2钻孔和插入锚杆（1）钻孔采用双重绝缘电锤来完成。孔洞规格为：若要插入直径是10mm的锚杆，则需要钻孔直径为14.5mm，其深度大约在80mm。倘若出现塌孔，应舍弃该孔，并及时应用525号水泥进行封填；（2）清孔。主要是用清水将钻孔过程中所产生的砼渣灌出；（3）填补粘结剂。采用525普通硅酸盐水泥净浆，在实际操作时必须要保证所有钻孔均填满该浆体；（4）插入锚杆。该环节是为挂钢筋网做准备，能有效提升新、旧砼之间的粘结性能，提升抗剪能力，从而降低结构的变形。5.3喷射砼施工（1）挂钢筋网施工完毕并经验收合格后，就可以实施砼喷射。在喷射前，要先通过高压水泵来清洗钢筋网，并将加固面润湿，待加固面满足喷射要求后方可实施砼喷射；（2）喷射时，主要运用垂直喷射，若操作不便，其角度也不得低于30°；（3）严格控制喷射装置与加固面的间距大小，通常控制在60-120cm区间范围内，喷射时采用螺旋式方式自下而上分层实施，每层间隔时间至少为30分钟，喷射厚度控制在30mm左右。

6结论

文章结合实际工程案例，全方位分析了桥梁工程存在的质量病害，采取行之有效的方式实施加固，并针对加固前后的承载力实施了计算，进一步总结出了加固施工的关键点，得出如下结论：（1）主要运用喷锚加固方式，根据现行规范规定，科学有效的对桥梁原始结构的性能实施了优化，即从最初的汽13、拖60提升至目前的汽超20、挂120；（2）解决了桥梁拉应力过大的问题，原始结构所允许的最大拉应力为2.34MPa，而在对其实施加固处理后，其拱脚位置处的最大拉应力达到了6.16MPa，远高于容许应力值1.27MPa；（3）从经济角度看，采用本文所述对桥梁加固的方案，相比新建一座桥梁可大幅降低成本。

参考文献

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[2]黄尚.桥梁桩基加固设计方案探讨[J].公路与汽运，2017，（04）：145-148.

[3]欧阳潮.预应力连续箱梁桥病害分析及加固方法研究[J].公路与汽运，2016，（04）：238-243.

[4]李瑞鸽.某旧拱桥病害分析及加固设计与施工[J].混凝土与水泥制品，2013（9）：71-74.

[5]吴跃梓.钢筋混凝土外包主拱圈加固石拱桥技术探讨[J].筑路机械与施工机械化，2016，33（08）：91-94.

拱桥范文篇5

某刚架拱桥位于福建省一县进出城口，属国道上桥梁。桥全长59．6m，桥宽21m。上部结构:净跨3．0m钢筋混凝土矮肋板梁+净跨50m钢筋混凝土刚架拱+净跨3．0m钢筋混凝土矮肋板梁，主跨横向布设7片刚架拱片，拱片间距3．2m。桥面铺装连续，两侧桥头各一处简易伸缩缝。桥面系采用矢跨比为1/16、厚6cm的微弯板及现浇混凝土填平层。桥面宽度为3．35m(人行道)+14．3m(车行道)+3．35m(人行道)。下部结构采用钢筋混凝土组合式桥台。为配合道路改造工程，该桥将在桥面上直接加铺10cm沥青路面，同时业主要求该桥改造后能够满足公路－Ⅱ级、人群3．5kN/m2的荷载要求。但是该桥无设计和竣工资料，需要对桥梁进行整体进行详细的现状调查、分析后进行相应的处理。

2桥梁现状调查

2．1主要病害

1)桥面铺装存在大量横向裂缝、纵向裂缝;伸缩缝不平顺;人行道板、栏杆、路缘石多处破损缺失;桥面排水不畅、积水;桥头沉降造成搭板凹陷。

2)跨中拱顶附近存在较多裂缝，大小节点附近弦杆段存在个别裂缝，所检裂缝最大宽度测读值为0.25mm，未超过规范限值;拱肋有露筋锈蚀现象;部分拱肋局部存在孔洞、蜂窝麻面等表观病害。

3)微弯板存在开裂现象，主要集中于跨中附近，所检裂缝最大宽度测读值为0.73mm，超过规范限值;微弯板存在大量露筋锈蚀、裂缝、孔洞病害，严重的微弯板混凝土碎裂，导致桥面塌陷，详照片。

4)横系梁存在较多裂缝，车行道下部横系梁尤为严重，所检裂缝最大宽度测读值为0.72mm，超过规范限值。并有露筋锈蚀、混凝土表面蜂窝麻面、剥落现象。

5)下部结构盖梁受水侵蚀严重，有较多竖向裂缝，所检裂缝最大宽度测读值为0.35mm，超过规范限值。

2.2荷载试验

1)静载试验静载试验按公路－Ⅱ级(考虑10cm沥青铺装层)荷载等级进行，静载试验荷载效率为0.86～1.01;在各工况荷载作用下，控制截面应变校验系数在0.14～0.94之间，满足校验系数小于1.00的要求;所测测点的最大相对残余应变小于残余应变限值要求(20%);在各工况荷载作用下，各控制截面挠度校验系数在0.39～0.94之间，满足校验系数小于1.00的要求;所测测点中的主要测点相对残余变形基本满足的残余变形限值要求(限值20%)。

2)环境振动试验实测振动响应信号经试验模态分析，该桥竖向实测基频为5.00Hz，理论基频为3.07Hz，实测基频大于理论值，表明现状桥梁实际刚度较大。

3)桥梁承载力评定结果根据桥梁缺陷状况检测结果、材质状况与状态参数检测结果和荷载试验结果对桥梁承载能力进行核算，该桥承载能力不满足公路－Ⅱ级、人群3.5kN/m2(加铺10cm沥青铺装层)荷载等级的使用要求。

3结构计算分析

为了解桥梁结构提载后受力情况，本工程结构分析采用桥博3.0程序建立平面杆系模型分别对边拱肋和中拱肋进行计算。单片拱肋划分为70个单位，其中三角刚架区24个单位，桥面单元为46个单位，拱角采用完全固结，边支点采用竖向支撑，纵向滑动约束。

4病害原因分析

近几年该地区交通量急剧增加，该刚架拱桥经过长时间运营，构件混凝土的开裂呈普遍现象，裂缝的产生有着各种各样的原因，内部和外部不同原因的裂缝和不同类别的裂缝对结构的安全性和耐久性也有着不同的影响。

4.1微弯板

车轮荷载通过桥面铺装层作用于微弯板上，形成较为直接的受力构件，原设计的微弯板计算模型为将微弯板两端简化为弹性约束的变截面板进行承载力验算，该假定方法与实际受力状态相差甚大，且微弯板厚度仅设为60mm，因此大大降低了微弯板在实际工作中的可靠性。由于桥梁多年的使用，桥面铺装的破损，拱肋下挠、横向偏移等，均造成微弯板支座端偏位，严重者使得微弯板变成两端铰结的简支板，从而微弯板实际受力大大增加，超出设计范围，造成微弯板的破坏。本桥微弯板存在大量裂缝，且部分微弯板的塌陷，正是设计缺陷引起的。

4.2横向联系

刚架拱桥的结构内力分析是根据平面杆系理论进行的，基本采用弹性支撑连续梁的方法进行横向荷载分布分析，而后进行纵向桥梁内力分析。在实际工程应用中，往往很难模拟横向联系的实际受力状况，导致结构内力计算失真。弹性支撑连续梁法需要结构必须有足够的横向连接刚度，横向连接刚度是通过横系梁、桥面铺装层及微弯板进行连接，而这种连接通过多年刚架桥的使用可知，其刚度较弱。由于先天横向刚度的不足，桥梁使用一段时间后，横系梁逐渐出现开裂现象，横系梁的开裂弱化了横向刚度，出现更严重的裂缝，其裂缝基本形态为竖向贯通缝或斜向裂缝。同时在汽车荷载作用下出现振动现象，也使得横向连接减弱，导致刚度降低。同时微弯板的侧向水平推力作用也使得横系梁处于横向受拉，对横系梁产生不利作用。因此，由于刚架拱的先天不足，导致桥梁过早的出现不同程度的病害，病害又导致桥梁横向刚度降低，而刚度的降低加剧了构件的损伤、损坏，周而复始，造成桥梁使用年限大大缩短。

4.3拱肋

根据桥涵通用设计规范，进行恒载、汽车荷载、温度荷载等组合，经结构分析可知，拱顶、拱角最大抗力不满足内力需求;跨中、拱腿(与大节点连接处)、拱角、弦杆(与大节点连接处)等部分部位裂缝宽度大大超出规范的最大要求。同时，根据桥梁检测报告可知，拱肋混凝土质量表观差，表面粗糙、不平、局部蜂窝麻面;大小节点部位配筋不合理，缺乏必要的构造抗拉钢筋。因此，在桥梁使用过程在大小节点部位出现不规则裂缝，影响桥梁的结构承载力和耐久性。

5加固对策及验算

5.1加固对策

根据检测结果及上述病害分析，提出了主要处理措施，如下:

1)对拱肋跨中两侧各10m的范围内，拱肋下缘粘贴U型钢板，加配U型压条，粘贴钢板采用环氧树脂化学灌浆湿式外包钢法施工。

2)大、小节点受力复杂，两侧粘贴整体大钢板，在横系梁处断开，方便安装，粘贴整体钢板采用环氧树脂化学灌浆湿式外包钢法施工。

3)将拱腿全部和斜撑根部2.5m段外包混凝土加大截面;拱腿顶面、侧面增加混凝土厚度15cm;在拱脚2.5m段区域内，将拱腿和斜腿连成整体。在拱脚新增截面上加强抗弯受力钢筋，并将新增截面的连接钢筋植入原结构，以保证新增截面能与原结构共同受力。拱腿新增截面纵向钢筋与大节点钢板焊接连接，并将该部分混凝土过渡平顺。

4)对横系梁下表面粘贴钢板条加固，侧面上缘粘贴钢板，在拱肋处植入螺杆连接，增强横向刚度。

5)拱肋弦杆上缘出现较多裂缝，计算也发现该部分结构承载能力富余量较小甚至不足，为此采用在靠近弦杆上缘粘贴钢板条方法加固弦杆。

6)若配合整条路线改造，直接在桥面加铺10cm沥青混凝土，桥梁上将增加共250吨恒荷载，考虑原设计资料缺失，无法判定原基础承载力富裕度，应考虑尽量不增加旧桥恒载;同时，根据检测报告可以看出，微弯板及加劲肋存在较多裂缝，通过计算，原微弯板不满足荷载要求。因此，考虑采用将原桥面铺装层铣剖掉2cm的磨耗层，绑扎钢筋铺设8cm厚C40聚丙烯纤维混凝土铺装层，使得新增钢筋混凝土与原桥面板形成组合受力结构，共同承载受力;同时，对微弯板表观病害进行维修处理，采用压力注胶封闭裂缝、钢筋除锈、聚合物砂浆恢复保护层等措施。再者在桥梁铺装6cm沥青混凝土，桥两端与整体路线平滑过渡。既解决了桥面板承载不足的问题，同时又使得旧桥恒载增加不多。

7)对所有宽度大于0.15mm的裂缝进行灌浆处理，灌浆胶采用优质A级环氧灌缝胶。对所有宽度小于0.15mm的裂缝，无论缝宽大小，在进行裂缝的灌浆过程中一并封闭。

5.2加固验算

1)计算参数

验算按照JTGD60－2004要求进行，汽车荷载采用公路Ⅱ级荷载标准，人群荷载3.5kN/m2。桥面铺装二期恒载为原混凝土铺装层铣剖2cm磨耗层，加铺8cmC40钢筋混凝土铺装层，其上加铺6cm沥青混凝土铺装层。混凝土强度按检测报告实测结果，恒载按改造后使用需要计取。对拱肋、弦杆、及大小节点节点处粘贴钢板的单元将钢板等效为钢筋加入单元截面，等效计算考虑0.9的应力滞后效应。

2)拱肋挠度计算结果

挠度计算结果如所示，计算结果表明，加固措施对桥梁的刚度有大大改善。3)拱肋控制截面强度计算结果经验算现有的桥梁结构跨中强度基本能满足承载能力极限状态要求;拱腿大节点处、拱脚、斜腿脚及弦杆大节点处裂缝宽度不能满足正常使用极限状态要求。比较加固前后的计算结果，对桥梁的薄弱环节进行加强，提高了强度要求，减小裂缝宽度，增加了安全储备，达到了加固效果。边拱肋、中拱肋控制截面强度计算结果如所示;边拱肋、中拱肋控制截面裂缝计算结果如所示。路面加铺沥青混凝土提载后，经加固后桥梁拱肋各截面承载力、裂缝宽度要求等均能满足，并且有较大的富余度。

6结语

拱桥范文篇6

［关键词］:石拱桥;营造技艺;装饰艺术

2020年是不同寻常的一年，疫情尚未驱走，洪魔又为患人间。南方突如其来的洪水冲毁了一座又一座具有数百年历史的古桥，许多文物古迹遭受损害令人惋惜。这启示着对滏阳河主河道上古桥研究的重要性，亟需通过古桥建筑文化与艺术研究，即围绕古桥的营造技艺与装饰艺术两个方面展开研究，提高古桥保护水平，达到传承建筑遗产的目的，以免被毁灭时徒留叹息。滏阳河发源于邯郸市峰峰矿区神麇山下，据文献记载，元代时期滏阳河与漳河合流时已有船运，又于明成化十一年(1475年)官方开凿新河道，使漳滏分流，形成滏阳河河道的雏形［1］，邯郸段的河道经过邯郸市、磁县、永年县、曲周县、鸡泽县至邯郸与邢台两地区交界处，全长165.141×103米，是邯郸的“母亲河”。历史悠久的滏阳河邯郸段的河道坐落着一座座饱经沧桑的石桥，这些石桥作为邯郸地区的建筑遗存，承载着古代桥梁的营造技艺、装饰艺术等桥梁文化。

一、滏阳河主河道邯郸段石拱桥的营造技艺

经过实地调研，在磁县、邯郸市区、永年区境内现存在12座古桥，其中9座为石拱桥，3座为石梁桥。(一)简明的结构。滏阳河主河道邯郸段古桥的结构形式主要有石拱桥和石梁桥两大类。石拱桥作为明清时期石质桥梁的主要形式，在邯郸地区也留下了明显的印记。南关桥、东关石桥、南开河石桥、石桥村石桥、普济桥、张庄桥、柳林桥、北苏曹桥、弘济桥均为石拱桥。石拱桥的桥梁形式多样，具有鲜明的营造技艺与装饰艺术特征，彰显着邯郸地区的地域特色与人文精神。石拱券是石拱桥最显著的特征，而石拱券的圆弧拱、敞肩拱及拱券的砌筑方式又是石拱券的精髓之处，值得深入研究。(二)圆弧拱的拱券。中国古代的石拱桥大多为半圆或弧形，具有优美、完整的视觉形象，半圆形拱的石拱形式会造成桥中央很高而坡变得很陡，对于跨度大的桥梁，存在着交通不便、施工不便等缺点。自隋朝修建的赵州桥开始，对于跨度大的石拱桥，一般选用圆弧拱形式来降低石拱高度，实现低桥面和大跨度的目的，方便车辆行人通过，并且省料、施工更加方便。滏阳河主河道上石拱桥的拱券形式分为非敞肩式与敞肩式，其中非敞肩式的拱券以三孔、五孔为主。南关石桥、东关石桥、南开河石桥、柳林桥为三孔石拱桥，石桥村石桥、北苏曹桥、普济桥为五孔石拱桥，张庄桥、弘济桥为敞肩式五孔石拱桥。这九座石拱桥的拱券均为圆弧拱，而这些石拱桥中有七座非敞肩式、两座敞肩式。(三)敞肩的拱券。隋代留下的赵州桥，它是世界上最早出现的敞肩拱桥［2］，这种大拱券加小拱券的敞肩形式技术性能高，它在做到减小桥身自重的同时，还能够有效地增加桥体的泄洪能力，减轻洪水对桥身的冲击力，提高桥体的稳定性与安全性。敞肩的拱券形式基本由主拱券及两侧的次孔和梢孔组成(图1)。弘济桥在中国古桥史上堪与赵州桥相媲美，被世人誉为赵州桥之姊妹桥［3］。张庄桥与弘济桥均采用了敞肩式的拱肩形式，与赵州桥的设计一脉相承，优雅舒展的长跨度单孔圆弧拱上，均衡对称地布置着四个小拱券，大拱与小拱形成鲜明的对比，使得这两座古桥显得更加舒展轻盈，方便滏阳河两岸居民生产生活的同时，也记载了时代的变迁与文明的延续。(四)纵联的施工砌筑方法。石拱桥的拱券砌筑方法大体上分为纵向并列砌筑法和横向联式砌筑法。纵向并列砌筑法是指顺着桥体的方向，按照石料的宽度每次砌筑一道独立的石拱券，砌筑完一道石拱券后移动鹰架，再砌筑另一道相邻的拱券，每道拱券都是独立修筑，施工时间能够灵活安排。横向联式砌筑法是指从拱券的券脚两侧按照桥体的宽度同时向上砌筑石料至拱券合龙，其砌筑的拱洞是一个整体，比较稳固，但横向砌筑的方法必须待完整的拱券砌筑完成后才能拆除鹰架，用时较长。由于滏阳河的河水流量会随季节性河流的汇入发生较大变化，这会严重影响桥梁的施工时间，所以滏阳河上石拱桥的主拱券砌筑方法选用纵向砌筑法更为妥当。例如弘济桥的主拱券(图2－a、b)采用的是纵向并列砌筑法，由18道纵向排列的单券组合成一体［4］，这种方法可以充分利用旱季的时间进行桥体施工，未完工也可以拆除鹰架，于第二年搭置鹰架继续施工。并且纵向并列砌筑主拱券的方法有利于桥体的维修，便于随时更换某道拱券损坏的石料进行局部修整，不需要对整个桥体进行修改，节约了修缮时间与费用。弘济桥的次孔(图2－c)最接近主拱券的券中央，并且其拱券的尺寸最小，由于其尺寸过小，其外部刻有装饰纹样的一圈券脸石部分采用了纵向砌筑的方式，而内部的承重部分采用了横向砌筑方法对拱券局部给予竖向支撑，并借助顶部石梁来承担竖向荷载。弘济桥的梢孔(图2－d)是位于最外侧的拱券，其尺寸略大于次孔但远远小于主拱券，梢孔的砌筑是在主拱券砌筑完成后，于主拱券的肩上，采用横向砌筑拱券的方式砌筑完成。

二、滏阳河主河道邯郸段石拱桥的装饰艺术

中国石刻技艺一般多采用圆雕、透雕、镂雕、浮雕、篆刻等多种方法，而这一技艺表现在石拱桥的装饰艺术上多以圆雕、浅浮雕、高浮雕为主。圆雕的手法多用于望柱柱头、抱鼓石的立体形象雕刻，浅浮雕的手法多用于栏板、券脸石的平面纹样雕刻，高浮雕的手法多用于龙门石戏水兽，突出于平面的半立体形象雕刻。雕刻的图案纹样非常丰富，多以期盼吉祥、平安等美好愿望的纹样为主或采用字、物的谐音寓意来雕刻画面，即“图必有意、意必吉祥”。大多用来表示人们对吉祥如意、健康长寿、功名利禄的追求。(一)栏板。栏板是望柱与望柱之间的石板，为桥体上的安全设施，又起到引导人流的作用。栏板上的雕刻纹样主要以植物类、动物类、文字类为主。以张庄桥、南关石桥为例，植物类纹样包含牡丹花、莲花、兰花、灵芝、葫芦等。牡丹是花中之王象征富贵。莲花出淤泥而不染，象征着佛教文化中的“清、净、圣、洁”的美德，也象征着女性、高洁、清廉。兰花作为“梅、兰、竹、菊”四君子之一，象征着美好、高洁、贤德的君子风格。灵芝在传统文化中被赋予了神奇的医药性能，可以延年益寿，被称为神芝、仙药，桥上刻此纹样，是出自于人们对生命无恙、不受病扰的精神寄托。也有部分灵芝图案被符号化为祥云，象征着平安吉祥与风调雨顺之意。葫芦谐音为“福、禄”，象征着人们期盼多子多福、福禄双全的美好愿望。动物类纹样包括龙、凤凰、鹿、马、鹤等。龙象征着吉祥，自古以来龙的形象被广泛运用于皇家建筑以及重要的民间建筑中。凤凰象征着太平、美满的生活。鹿与“禄”谐音，表达了对仕途高升的向往。马象征着马到成功，也是对成功的向往与追求的表达。鹤的纹样象征着健康长寿。文字类的纹样主要是表达文字表面的意思，如通济桥的中间栏板上雕刻着“通济桥”三个字是通行、通达、通渡三意，更引申为济困、给人以方便之意，是美好传统美德的号召。还有一部分栏板，是以浅浮雕的形式雕刻出仿木质栏杆的意向或者简单的几何图案，来消除石板的单调沉闷感。此外，张庄桥同样存在着一些碑记石板直接作为桥体栏板的文化现象。(二)望柱。望柱位于栏板与栏板之间，由柱身与柱头组成。明清时期的望柱截面多为正方形，有的柱身为素面，有的柱身有雕刻纹样，其多以浅浮雕为主，雕刻纹样包括植物类、动物类、简单的几何图形等。如张庄桥的望柱柱身雕刻纹样(图3－a、b、c、d、e)以植物与龙为主，植物纹样包括兰花、灵芝、竹子、梅花，雕刻精致细腻。龙的雕刻纹样同样栩栩如生。柳林桥望柱柱身(图3－f)，雕刻较简单些，用了直线和曲线相结合的封闭线条来进行装饰。柱头雕刻采用圆雕雕刻的手法，雕刻出立体生动的形象立于柱头，各地方柱头样式具有地方特色，种类样式丰富，大多是表达对风调雨顺、美满幸福的追求。柱头装饰可分为动物类、植物类、器物类、人物类等。如南关石桥(图3－g、h、j、k、l、n)与石桥村石桥(图3－o、p、q、r、s、t)的柱头的雕刻样式中，动物类包括狮子、蟾蜍、猴子等，植物类包括石榴、葫芦、仙桃等，器物类则有净瓶等，人物类以佛像为主，还有象征宗教文化的八不蹭等。(三)抱鼓石。抱鼓石起源于汉族传统民居，通常成对布置于大门两侧，形似圆鼓并刻有独特的装饰纹样来彰显主人的社会地位，在桥梁建筑中，抱鼓石又叫“戗鼓”，位于护栏的端部，呈三角状，既起到抵抗栏杆侧推力稳定望柱、栏板的结构性作用，又起到彰显桥梁尊贵地位、祈福纳吉、趋利避害的装饰性作用。在桥梁的构件设计中，通常做法可将抱鼓做成“靠山兽”(或“蹲兽”)，形象可为麒麟、坐龙、狮子或狻猊等，称为“靠山麒麟”、“靠山狮子”等［5］。如南关石桥位于桥北端的抱鼓石(图4－a)为仙鹿踏着祥云的纹样，象征着福禄双全、风调雨顺的美好愿望。南关石桥位于桥南端的抱鼓石(图4－b)为旋水纹，亦称为月华纹，这个图案来源于佛教中的“”字，象征着生命的无限延续，用于桥梁中，表达着对长命百岁的向往、健康平安的美好期盼［6］。弘济桥的抱鼓石(图4－c)采用了莲花的装饰纹样，象征着对美好品德的号召。北苏曹桥采用了狮子靠山兽(图4－d)的装饰样式，通过圆雕的立体狮子形象立于桥端，来保护桥体的安全稳固，寄托了人们对于出入平安的美好期盼。(四)龙门石与券脸石。石拱券最外部的装饰券石由券脸石与龙门石组成。券脸石为位于石拱券迎面的最外部券石，又称为“券头石”，而位于券脸石最中央的一块楔形石称为“龙门石”。券脸石有的为素面拼接，无雕饰，券脸石辅以精致的浅浮雕纹样，起到衬托龙门石，寄托美好愿望并装饰拱券的作用。如弘济桥主拱券的券脸石装饰纹样，以龙门石处的戏水兽为中心，左右两侧对称进行雕刻，对称的部分纹样相同。其纹样组成序列为马、龙、凤凰、戏水兽等(图5)，采用的均为动物类纹样。各种祥瑞象征的动物纹样穿梭于祥云之上，象征着人们对幸福生活的美好憧憬。龙门石为石拱券迎面券石中，正中间的一块装饰石板，又称为“龙口石”。龙门石上凿做兽面的叫“兽面石”或“戏水兽面”。兽面形象为古代传说中龙生九子之一的霸下，俗称“吸水兽”、“戏水兽”或“喷水兽”［5］。滏阳河上从南关石桥至弘济桥八座桥上的龙门石处的戏水兽形象虽然各不相同，但均采用了高浮雕的雕刻手法，雕刻出生动的龙首形象，俯首正视滏阳河河水。这种做法寄托了人们通过戏水兽喜水的特性，能够于涝季旱季通过吞吐滏阳河水、调节水量来避免水患、长存久安、风调雨顺的美好愿望。(五)桥碑和桥联。桥碑通常是用来记录建桥缘由、建桥经过、修桥人名字和捐款人名字等的石碑，由驮碑的赑屃神兽、刻有碑文的碑体、起装饰作用的碑首构成。桥碑常被立于桥头一侧，起到宣传建桥的功勋、纪念桥梁修建过程的作用。普济桥的四块古老桥碑位于桥体东侧的一大一小砖砌碑记保护罩内。大碑罩内的石碑由一大两小块石碑组成，大桥碑记载了普济桥的修建历史，左右镶嵌在碑罩内的两块小石碑，均记载着捐资建桥者的姓名及出资金额。最为精致的为大石碑，碑首刻有“万古流芳”字样，并有浅浮雕的双龙环绕纹样。小碑罩内的桥碑记载着影响普济桥建桥过程的一些历史事件。柳林桥翻新后的桥碑，由碑首、碑石、驮碑兽组成。碑首为利用浅浮雕雕刻手法，雕刻的双龙盘绕的装饰纹样。碑石面向行人的一侧利用浅浮雕手法雕刻着描金桥名“柳林桥”，背面雕刻着柳林桥的建桥及重修的经过。驮碑兽则为圆雕手法雕刻的立体赑屃形象。弘济桥的桥碑碑首及碑文部分已经丢失，场地内仅存赑屃部分。弘济桥桥碑赑屃部分整体采用圆雕手法雕刻的立体形象，兽身部分辅以祥云的图案进行装饰，透露着彰显功德的人文精神及民俗文化。

三、结语

滏阳河主河道邯郸段的石拱桥，是邯郸地区古桥的主要建筑形式，其建筑造型独特，装饰构件细腻生动，是古桥文化的重要载体，从营造技艺与装饰艺术两个方面来说都具有鲜明的文化特色，是蕴藏着宝贵民俗文化的建筑遗产。探析其营造技艺与装饰艺术能够为古桥的研究与保护提供更多的参考，通过古桥保护与古桥文化的宣传，促进古桥文化的可持续发展与活态传承，提高古桥的保护水平。

参考文献

［1］邯郸滏阳河灌区志编纂委员会．滏阳河灌区志［M］．北京:中国档案出版社，1999．

［2］徐潜．中国古桥名塔［M］．长春:吉林文史出版社，2014．

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［4］赵建朝．邯郸永年弘济桥［M］．石家庄:河北人民出版社，2017．

［5］刘大可．中国古建筑瓦石营法［M］．北京:中国建筑工业出版社，1993．

拱桥范文篇7

吊杆自起点到中点由短变长，排列有序，强弱渐变，体现了其对称及韵律的美感。结合以前城市系杆拱桥的建造实例总结，得到城市系杆拱桥景观设计基本原则如下:1)尺度合理，比例和谐。尺度是指建筑体给人的感觉与真实尺寸之间的关系，作为城市建筑应考虑其尺寸应与城市整体建筑群相融，在城市区如具有特殊标志性和纪念性的系杆拱桥，一般采用雄伟尺度，其他一般尽量采用亲切尺寸和自然尺度，使得桥梁给人一种亲切的感觉，更好地融入城市建筑群当中。系杆拱桥的各个部分都应有适当的比例，从整体上看，拱、杆、梁的比例在空间上应协调。根据以前系杆拱桥在城市的建筑资料统计:对于简支梁系杆拱，其矢跨比在1/10～1/5;对于中承式连续梁系杆拱，矢跨比在1/6～1/3．5之间较为合适，边、主跨均衡合理的跨度比为1∶2．5∶1;对于下承式连续梁系杆拱，合理的矢跨比为1/8～1/5，边主跨比为1∶2∶1，这样就能使人在视觉上更为舒适亲切。2)协调统一与变化多样，融入城市环境。系杆拱桥的美观应与城市环境相协调，这样就能为城市增色，成为城市中标志性建筑物，同时由于城市美观取决于城市整体布局的协调以及建筑外貌上的个性变化，系杆拱桥应与城市建筑的整体风格协调一致，同时力求自身的多样，轮廓线性的丰富变化，为城市景观增彩。每个城市都有其特殊的人文背景，地方特色以及丰富的民族风情，所以城市中的系杆拱桥作为一种地标性建筑物尤其是旅游名城和历史名城，应充分考虑到当地的人文特点和风土人情，以求将桥梁更好的融入到城市景观当中。3)韵律优美，结构对称。对于系杆拱桥，其吊杆平行分布，由两边向中间逐渐变长，连续变化，具有极强的连续韵律感，而多跨连续系杆拱中的拱肋曲线从拱顶至拱脚逐渐降低，到二跨后又逐渐提高，体现出其丰富的渐变韵律，更显生动活泼，产生奔腾跳跃的动感。作为城市的系杆拱桥，因通过对称来表达规律性并引发平稳安定的情感。系杆拱桥的对称主要有其在平面上沿桥面中心线的镜面对称，又有其在侧面时沿拱轴线的镜像对称，同时其立面上的镜面对称，不但简化了设计和施工，也体现了庄重和和谐的审美形态。

2城市系杆拱桥景观设计步骤

参考桥梁景观设计的一般步骤，城市系杆拱桥景观设计有如下几个步骤:1)了解建设机关对于所建桥梁的基本定位及该桥梁所在地区的整体规划，结合景观设计基本原则，考虑总体的景观效果及方案。2)通过实地调查，深入的了解该城市的文化背景，该桥所在地区地形，地物和水文特征，以及其他的桥梁调查结果，初步拟定可能实现的景观设计方案。3)通过试验比选，从技术，经济，美观上综合论证，选出更能符合城市整体规划的桥梁设计方案。4)系杆拱桥的景观的初步设计主要对系杆拱桥的结构，钢管拱和吊杆进行分析。5)对系杆拱桥附属设施的艺术造型，色彩，建材涂装，以及桥梁夜景照明进行景观设计。6)制订出总体景观设计的方案文件以及各细部设计的景观设计效果图，并展示系杆拱桥的效果且交付施工单位。

3案例分析

为了对龙井市海兰江大桥作系杆拱桥的景观设计进行分析并得到效果图，以此为例，探讨城市系杆拱桥的景观设计要点。1)工程概况及周边环境。龙井市是中国朝鲜族最集中的区域和朝鲜族民族文化发祥地。近年来，龙井市大力发展民俗旅游，努力成为朝鲜民族文化名城，仁化村位于延龙图中心地带，为进一步拉近与周边城市的距离，兴建仁化海兰江大桥，以更好地建设成为朝鲜族特色村寨，海兰江大桥主桥长287m，在下部为连续梁桥的基础上，以景观设计为目的在上部加以新的装饰体系，使其成为当地一座集通行和景观为一体的标志性建筑物。2)设计原则。a．海兰江大桥是建于龙井市内的城市跨河桥梁，而龙井市是文化旅游名城，因此，该大桥不仅需要满足结构上的要求，其景观设计也是一大重点，所以该桥不仅应具有时代性，还应该考虑与该市的人文环境相符合，并成为该市的一道旅游风景线。b．必须遵循安全耐久，经济美观的桥梁基本设计原则。c．桥梁结构应该便于施工，施工方案安全可靠，施工所用建材必须满足低温使用的要求，由于当地处于东北地区，在建设过程中要尽量避免冬季施工。d．坚持可持续发展与城市总体相协调的原则，与周围建筑群相结合。3)景观设计方案。根据龙井市的城市特点，以及该地区的人文特色，朝鲜族的民族风格等，同时考虑到桥梁的跨度，以及和背景的结合程度，在七组景观设计的比选方案中，最终选定桥型方案为下承式系杆拱桥，以江面上的彩虹为主题思想，展现该城市的朝气蓬勃以及该民族对多彩生活的热爱。桥型设计方案:桥跨全长287m，为了使其与城市整体规划及周边建筑群相协调，既不张扬突兀，又体现其标志性，最终采用三跨下承式连续梁系杆拱桥，桥梁跨径分布为70m+147m+70m的方案，矢跨比为1/7，中拱最高点距桥面为20m，边拱最高点距桥面10m，符合尺度合理，比例和谐的设计准则。同时桥梁整体刚劲有力，拱圈线性柔和平顺，与城市建筑整体风格协调一致，其拱圈建筑涂彩以白色和红色为主，具有极强的民族特色，使其融入到自然环境中，融入了民俗风情。桥梁各跨拱肋首尾相连，形成波澜起伏的连续拱形结构，具有连续的韵律，同时中拱较边拱高而大，又形成一种高低起伏的韵律，充满了节奏感，桥梁在平面，立面，侧面上镜像对称，让人赏心悦目。同时，整个建筑大拱与小拱相连，犹如一道道彩虹横卧在江面上。根据景观设计方案，为该桥所做景观效果图如图1所示。

4结语

拱桥范文篇8

论文摘要：钢管混凝土拱桥作为一种承受压力的空间曲杆体系，不可避免的涉及到稳定问题。随着钢管混凝土跨径不断的增大，对于其稳定性计算必须考虑非线性的影响，本文主要是介绍当拱桥稳定性计算理论及非线性分析理论。

随着钢管混凝土组合材料研究不断深入，施工工艺的大幅度改进，钢管混凝土拱桥在全世界范围内，特别是在我国得到了广泛的应用。据不完全统计，自从1990年我国第一座钢管混凝土拱桥建成以来到目前为止，我国已建或在建钢管混凝土拱桥有200多座。钢管混凝土拱桥之所以发展如此迅速，主要具有如下特点：（1）施工方便，节省费用；（2）有较成熟的施工技术作支撑；（3）跨越能力大，适应能力强；（4）造型优美，体现了民族特色；（5）大直径钢管卷制工业化，有力地促进了我国钢管混凝土拱桥的发展。

随着钢管混凝土拱桥的跨径的增大，刚度越来越柔，作为以受压为主的结构，稳定成为制约其发展的关键因素之一。不少学者根据不同的拱桥形式在不同的参数下，提出了不同的假设，推导出了很多简化的稳定公式。这些稳定公式将为有限元发展提供了理论基础。本文主要是对拱桥稳定计算理论进行简单的阐述。

1稳定计算理论

1.1概述

稳定问题是桥梁工程常常遇到的问题，与强度问题同等重要。但是，结构的稳定问题不问于强度问题，结构的失稳与材料的强度没有密切的关系。结构失稳是指结构在外力增加到某一量值时，稳定性平衡状态开始伤失，稍有挠动，结构变形迅速增大，从而使结构失去正常工作能力的现象。在桥梁工程中，总是要求其保持稳定平衡，也即沿各个方向都是稳定的。

在工程结构中，构件、部件及整个结构体系都不允许发生失稳。屈曲不仅使工程结构发生过大的变形，而且往往导致结构的破坏。现代工程结构中，不断利用高强轻质材料，在大跨度和高层结构中，稳定向题显得尤为突出。

根据上程结构失稳时平衡状态的变化特征，存在若干类稳定问题。土建工程结构中，主要是下列两类：

（1）第一类稳定问题（分枝点失稳）：以小位移理论为基础。

（2）第二类稳定问题（极值点失稳）：以大位移非线性理论的基础。

实际工程中的稳定问题一般都表现为第二类问题，但是，由于第一类稳定问题是特征值问题，求解方便，在许多情况下两类问题的临界值又相差不大，因此研究第一类稳定问题仍有着重要的工程意义。

研究压杆屈曲稳定问题常用的方法有静力平衡法((Eular方法)、能量法(Timosheko方法)、缺陷法和振动法。

静力平衡法：是从平衡状态来研究压杆屈曲特征的，即研究荷载达到多大时，弹性系统可以发生失稳的平衡状态，其实质是求弹性系统的平衡路径(曲线)的分支点所对应的荷载值(临界荷载)。

能量法：表示当弹性系统的势能为正定时，平衡是稳定的；当势能为不正定时，平衡是不稳定的；当势能为0时，平衡是中性的，即临界状态。

缺陷法：认为完善而无缺陷的力学中心受压直杆是不存在的。由于缺陷的影响，杆件开始受力时即产生弯曲变形，其值要视其缺陷程度而定。在一般条件下，缺陷总是很小的，弯曲变形不显著，只是当荷载接近完善系统的临界值时，变形才迅速增大，由此确定其失稳条件。

振动法从动力学的观点来研究压杆稳定问题，当压杆在给定的压力下，受到一定的初始扰动后，必将产生自由振动，如果振动随时间的增加是收敛的，则压杆是稳定的。

以上四种方法对于欧拉压杆而言，得到的临界荷载是相同的。如果仔细研究一下可以发现它们的结论并不完全一致，表现在以下几个方面:

静力平衡法的结论只能指出，当P=P1、P2、…、Pn时，压杆可能发生屈曲现象，至于哪种最有可能，并无抉择的条件。同时在P≠P1,P2,…、Pn时，屈曲的变形形式根本不能平衡，因此无法回答极限系数的平衡是不稳定的问题。

缺陷法的结论也只能指出当P=P1、P2,…、Pn时，杆件将发生无限变形，所以是不稳定的。但对于P在P1、P2…、Pn各值之间时压杆是否稳定的问题也不能解释。

能量法和振动法都指出，P>P1之后不论P值有多大，压杆直线形式的平衡都是不稳定的。这个结论和事实完全一致。

由于钢管混凝土系杆拱桥的复杂性，不可能单依靠上述方法来解决稳定问题，日前大量使用的是稳定问题的近似求解方法。归结起来有两种类型:一类是从微分方程出发，通过数学上的各种近似方法求解，如逐次渐进法;另一种是基于能量变分原理的近似法，如Ritz法。有限元方法可以看作为Ritz法的特殊形式。当今非线性力学把有限元与计算机结合，使得可以将稳定问题当作非线性力学的特殊问题，用计算机程序实现求解，取得了很大的成功。

1.2第一类稳定有限元分析

根据有限元平衡方程可以表达结构失稳的物理现象。在T.L列式下，结构增量形式的平衡方程为：

(1-1)

0[K]0——单元刚度矩阵；

0[K]σ——单元初应力刚度矩阵;

0[K]L——单元初位移刚度矩阵或单元大位移刚度矩阵;

0[K]T——单元切线刚度矩阵。

U.L列式下，结构的平衡方程为:

(1-2)

发生第一类稳定前，结构处于初始构形线性平衡状态，因此式(1-1)中大位移矩阵。0[K]T为零。在U.L列式中，不再考虑每个荷载增量步引起的构形变化，所以，不论T.L还是U.L列式，结构的平衡方程的表达形式是统一的:

(1-3)

在结构处于临界状态下，即使{AR}→0，{△u}也有非零解，按线性代数理论，必有:

(1-4)

在小变形情况下，[K]σ与应力水平成正比。由于假定发生第一类失稳前结构是线性的，多数情况下应力与外荷载也为线性关系，因此，若某种参考荷载{}对应的几何刚度矩阵为[]σ，临界荷载为{P}cr=λ{}，那么在临界荷载作用下结构的几何刚度矩阵为:

（1-5）

于是（1-4）为

（1-6）

式(1-6)就是第一类线弹性稳定问题的控制方程。稳定问题转化为求方程的最小特征值问题。

一般来说，结构的问题是相对于某种特定荷载而言的。在桥梁结构中，结构内力一般由施工过程确定的恒载内力(这部分必须按施工过程逐阶段计算)和后期荷载(如二期恒载·活载·风载)引起的内力两部分组成。因此，[K]σ也可以分成一期恒载的几何刚度矩阵[Kl]σ和后期恒载的几何刚度矩阵[K2]σ，两部分。当计算是一期恒载稳定问题时，[Kl]σ=0。[K]σ可直接用恒载来计算，这样通过式(3-6)算出的λ就是一期恒载的稳定安全系数;当计算的是后期荷载的稳定问题时，恒载[K]σ可近似为一常量，式((1-6)改写成:

（1-7）

形成和求解式(1-7)的步骤可简单归结为:

1)按施工过程，计算结构恒载内力和恒载几何刚度矩阵[Kl]σ。;

2)用后期荷载对结构进行静力分析，求出结构初应力(内力);

3)形成结构几何刚度矩阵[K2]σ和式(1-7)

4)计算式(1-7)的最小特征值问题。

这样，求得的最小特征值兄就是后期荷载的安全系数，相应的特征向量就是失稳模态。

1.2第二类稳定有限元分析

第二类稳定是指结构在不断增加的外载作用下，结构刚度发生不断变化，当外载产生的应力使结构切线刚度矩阵趋于奇异时，结构承载能力就达到了极限，稳定性平衡状态开始丧失，稍有挠动，结构变形迅速增大，使结构失去正常工作能力的现象。

从力学分析角度看，分析结构的第二类稳定性，就是通过不断求解计入几何非线性和材料非线性的结构平衡方程，寻找结构极限荷载的过程。

全过程分析法是用于结构极限承载力分析的一种计算方法，通过逐级增加

工作荷载集度来考察结构的变形和受力特征，一直计算至结构发生破坏。

2拱桥的平面屈曲

2.1拱桥平面屈曲的基本概念

图1拱顶的竖直变位v及水平变位u与外荷载q的关系曲线

当拱所承担的荷载达到某一临界值时，在竖向平面内，拱轴线偏离初始纯压或主要为受压的对称变形状态，向反对称的弯压平面挠曲转化，称为拱的面内屈曲。拱的面内屈曲有两种不同的形式，第一种形式是在屈曲临界荷载前后，拱的挠曲线发生急剧变化如图1所示，可看作是具有分支点问题的形式，桥梁结构中使用的拱，在体系和构造上多是对称的。当荷载对称的满布于桥上时，如果拱轴线和压力线是吻合的，则在失稳前的平衡状态只有压缩而没有弯曲变形。当荷载逐渐增加至临界值时，平衡就出现由弯曲变形的分支，拱开始发生屈曲。

第二种屈曲形式:在非对称荷载作用下，拱在发生竖向位移的同时也产生了水平变位。随着荷载的增加，二个方向的变位在变形形式没有急剧变化的情况下继续增加。当荷载达到了极大值，即临界荷载之后，变位将迅速增加，这类失稳为极值点失稳。求解这类稳定问题的极限荷载，需要采用非线性分析方法。

在实际结构中，当满布对称荷载时，拱轴线和压力线也不一定完全吻合，此时拱一开始加载就可能出现带有对称弯曲变形的平衡状态。然而当荷载达到一定的临界值时，拱仍然会发生分支点失稳现象。理论研究表明:初始的对称弯曲变形对拱的反对称屈曲的临界荷载的影响很小。因此，研究拱的平面屈曲时，我们可以近似的假设拱轴线与压力线是吻合的，采用分支点屈曲理论。

2.2拱桥的平面屈曲

2.2.1圆弧拱及抛物线拱的屈曲

(1)圆弧拱的屈曲荷载

圆弧拱轴线线形简单(如图2)，全拱曲率相同，施工方便。其拱轴线方程：

图2受径向均布荷载的圆弧拱

由平衡条件和几何关系可以推导出屈曲微分方程：

（2-1）

解此微分方程，并代入边界，ψ=0，υ=0；ψ=2α，υ=0得两铰拱临界应力

把拱看成当量的压杆，引入有效屈曲长度的概念，转化为中心压杆的欧拉公式的标准形式

（2-2）

归结成求拱的计算长度的问题，也就是涉及到边界条件。

经过理论计算，加之经验和概率论数理统计，就得到了桥涵设计规范4.3.7给出的拱圈纵向稳定时的计算长度取值。

为了实用的方便也可转化为矢跨比和跨度作为影响因子

（2-3）

（2-4）

同理可得到无铰拱和三铰拱的临界荷载。

将结果K1、K1’按矢跨比做成表格，这就得到了拱桥设计手册上的表值。

通过理论的分析可以看出拱桥的稳定性随铰数的增加而降低，无铰拱稳定性好于两铰拱;再则，各种拱的临界荷载都在矢跨比0.25～0.3左右达到各自的最大值，因为在EIx和L相同的情况下，若矢跨比很小，则拱弧长虽短，但均布荷载所产生的压力大，反之，若矢跨比很大，则压力虽小，但弧长较长。

(2)抛物线拱的屈曲荷载

在均布荷载作用下，拱的合理拱轴线是二次抛物线。故对于恒载分布比较接近均匀的拱桥，可以采用二次抛物线作为拱轴线。其轴线方程为：

（2-5）

在均布竖向铅垂荷载作用下，虽然拱只承受轴向压力而没有弯矩，但是压力沿拱轴线是变化的，并且拱的曲率也是变化的，因而其平衡微分方程是变系数的，直接求解比较困难，一般只能用数值法进行计算。同圆弧拱一样，抛物线拱的临界荷载可按下式计算:

（2-6）

式中K1，为稳定系数，它的值可以查表得到。

2.2.2拱桥的平面压屈

大跨度拱桥的拱上结构常布置连续的加劲梁。这样当拱屈曲时，加劲梁将随同弯曲，因而增加拱的稳定性。要获得这类结构的临界荷载解析解是相当困难的，一般只能求得其数值解。

如果拱桥的立柱刚度远比拱圈和梁的刚度小，可以假定各立柱上下端均系铰结，以简化问题。通过数值计算，可把数值这种简化结构的临界荷载近似地写成:

（2-7）

式中:K1一只有拱时的临界荷载系数;

Elb一加劲梁的抗弯刚度;

EIa一拱平面抗弯刚度。

对于上承式柔拱刚梁组合体系，临界荷载可仿上式写成:

（2-8）

在这种体系中，除按上式验算总体平面屈曲外，尚须同时验算拱在立柱间的局部弯曲。

如果拱的矢跨比很小，即通常所说的扁拱。式(2-8）可化为如下临界水平推力的计算公式:

（2-9）

2.2.3拱桥的侧倾失稳

（1）单拱的侧倾

若拱在面外没有受到横向荷载的作用，对于横向刚度较小的拱，当拱所承受的面内荷载达到临界值使拱轴线向竖平面之外偏离而出现侧倾时，由于这一失稳过程中出现了平衡分枝，所以它属于第一类稳定问题。当临界状态下的应力小于屈服应力时，即为面外弹性屈曲，由于属于空间问题，所以精确解就更为困难，只能采用近似解法。

平面的拱轴，在侧倾后是一个空间的曲线，其位移与几何关系·由曲线坐标(如图2)所示：

图2侧倾变形后的拱

根据平衡条件和几何关系可以推导出空间弯扭侧倾失稳微分方程：

（2-10）

相对面内屈曲，此方程更难获得解析解，一般都采用数值方法。

研究发现拱桥的侧倾稳定性随矢跨比的增加而提高;再则，用圆弧拱代替抛物线拱计算侧倾临界荷载，对坦拱是足够精确的。

（2）组拼拱的侧倾

组拼拱是指用横向联结系组拼起来的双肋拱或多肋拱，也称横撑拱。这类拱的侧倾临界荷载在很大程度上取决于撑架的刚度和布置方式。

对于组拼拱，以往一般采用“当量压杆法”验算其侧倾稳定性。这种方法的基本思想是忽略拱的矢跨比、拱肋的抗扭刚度和横撑绕顺桥向水平轴线的抗弯刚度，将拱轴拉直，近似地把它视为一当量的中心压杆并按有缀板的组合压杆屈曲临界荷载公式计算组拼拱的侧向屈曲临界轴力，通常取较大的稳定系数以保证桥梁的安全。研究结果表明:当量压杆法计算结果过于粗略，且偏于不安全。

下面简单的介绍一下对于平式横撑连接的双肋拱，采用能量法推导其侧倾临界荷载。

沿拱轴环向设置了一系列切向平放的横撑的组拼拱，当组拼拱在外荷载作用下发生侧倾失稳时，二根拱肋除发生了整体变形外，每根平式横撑将在切向平面内发生S形的弯曲变形，同时拱肋还发生了局部挠曲变形。

1.拱的整体变形能

通常组拼拱的横向联接系比较弱，在计算整体变形能时，只考虑二根拱肋独立产生的横向弯曲和扭转变形能，略去二根拱肋可能产生的轴向伸缩形成的拱截面整体弯曲变形能。一般组拼拱的二拱肋大小是相等的，故可只讨论单根拱肋的变形能

（2-11）

2.局部弯曲变形能

组拼拱侧倾后，拱肋点体变形绕Y轴的转角γ，设拱肋由于在节间内的局部变形在节点转动了γ2角，则由于刚性节点上各杆的夹角保持不变，横撑在节点的转角γ=γ-γ2。可推导出局部弯曲变形势能

（2-12）

3.外力势能

受径向均布荷载的圆弧拱，发生侧倾后，拱轴位置下降了v，外力势能T于q在V上所作的功的负值

（2-13）

4.临界荷载

组拚拱在侧倾时产生的总势能

（2-14）

利用最小能量驻值原理，对关于C的泛函取变分，考虑曲率影响，在拱肋局部变形部分乘上拱度影响系数，推导出平式横撑联结下临界荷载

（2-15）

上式中的前一项反映了横撑的刚度与其间距d对稳定性的影响，减小横撑间距和增大横撑刚度都有利于提高双肋拱的侧倾稳定性。

同样方法得到立式横撑、一般横撑连接的双肋拱的侧倾临界荷载。由于理论求解非常复杂，大部分形式的拱桥只能采用数值法求得近似值，建议采用空间有限元程序求解。

通过理论分析可以看出比较合理的方法是在拱顶或拱顶附近的区段设置关键性的几根立式横撑，以约束扭转角和拱顶位移，而其余区段则布置平式横撑。

3非线性分析理论

在钢管混凝土拱桥工程实践中，恒载压力线与拱轴线的偏离、施工预拱度的设置、施工偏差导致的初变形、非对称加载等因素使实际拱桥的失稳形态大部分属于第二类失稳，即极值点失稳问题。一般来说屈曲理论过高估计拱的临界力。正确的应考虑拱的变形影响和材料弹塑性的影响，按几何非线性和材料非线性理论来求得拱桥的失稳极限荷载，也通常称为压溃荷载。钢管混凝土拱桥随着跨径的增大、材料强度的提高，在第二类失稳破坏时结构表现出大位移、大应变的特点。因此应考虑结构的几何非线性和材料非线性问题。

3.1几何非线性分析

对线性问题，一般是假设结构发生小位移，根据变形前的位置来建立平衡方程。几何非线性问题通常是由于结构的位移已相当大，以致必须按照变形后的几何位置建立平衡方程。严格地说，所有平衡问题都应采用变形后的几何位置写出其平衡方程。不过，如果位移很微小，使得变形或位移对平衡条件影响可以忽略时，则可利用变形前的几何位置来建立平衡条件。由于位移变化产生的二次内力不能忽略，放弃小位移的假设，从几何上严格分析单元体的尺寸、形状变化，整个结构的平衡方程应按变形以后的位置来建立，荷载一变形为非线性，此时叠加原理不再适用。

不同理论导出的两种方法T.L列式与U.L列式，分别是采用参照描述和相关描述的方法，都是以已知位形为基准的，都属于Lagrangian描述，只是选取的基准有所不同。写成T.L列式

（3-1）

式中大变形刚度矩阵，

由于U.L列式中，平衡方程中的积分在t时刻单元体积内完成，因此代表大挠度的刚度矩阵可以省略，这是T.L列式与U.L列式最大的区别

（3-2）

3.2材料非线性

材料非线性是由材料的非线性应力一应变关系引起基本控制方程的非线性问题。这种非线性特点是材料不满足胡克定律。结构在承受超载时部分材料应力超过比例极限，进入塑性变形范围，破坏与损伤从这些区域开始，导致最终结构失稳。应力超过弹性极限后，材料弹性模量E不再是常数，而是成为应力的函数，导致基本控制方程的非线性。研究材料非线性问题，对于分析结构极限承载力，解冷桥粱非绘性稳宁问题有着十分重要的煮义。

考虑材料非线性后，弹性矩阵［D］将不再是常数，而是应变{ε}的函数，从而也是位移{d}的函数

（3-3）

其表达式为

（3-4）

材料非线性问题分析求解时，单元的EI，EA随受力历程不断发生变化，因而[k]不为常量，结构的整体平衡方程是如下的非线性方程组

（3-5）

式中：——不平衡力；——与位移相关的刚度矩阵；——节点位移列阵；——节点荷载列阵。

3.3求解方法

求解非线性问题的方法基本可分为三类:迭代法，增量法和混合法。

（1）迭代法

迭代法(总荷载法)，即对总荷载进行线性化处理。采用循环减小内外不平衡力差值，不断逼近极限荷载，直到差值小到规定的值。其中有直接迭代法(割线法)、Newton-Raphson法(切线刚度法)、修正的Newton-Raphson法(初始刚度法)、拟Newton-Raphson法(割线刚度矩阵迭代法的主要应用)等等。

直接迭代法较为简单，但收敛速度慢，且可能出现迭代过程的不稳定，实际中较少采用此法。切线刚度法在求解下一个荷载步时会修正结构刚度矩阵，而初始刚度法则克服了在每次迭代过程中必须解全部新方程的困难，使用初始的刚度矩阵，但这样做收敛较慢。

用迭代法求解非线性问题时，一次施加全部荷载，然后逐步调整刚度，使基本方程得到满足。迭代法的计算量相对小一些，对计算精度也能加以控制。但迭代法不能给出荷载—位移过程曲线，适用范围也小一些。

在迭代法计算中，为了中止迭代过程，必须确定一个收敛的标准。实际应用中，有两种量是常用的:一个是用不平衡节点力;另一个是用位移增量。

（2）增量法

增量法(逐步法)，即对增量进行线性化处理。将整个荷载变形过程划分为一连串增量段，每一增量段中结构的荷载反应被近似地线性化。增量法实质是用一系列线性问题去近似非线性问题，用分段线性的折线去代替非线性曲线，逐步求解过程就是累积线性弹性解的过程。增量法的主要缺点是无法判断其解偏离精确解的近似程度。

常见的有荷载增量法、挠度增量法和曲率增量法，其中用后两种方法较易获得曲线的下降段。在荷载增量法中主要有:Euler-Cauchy法、修正的Euler-Cauchy法、半增量法等。

增量法的一个优点是适用范围广泛，即其通用性强;另一个优点是它可提供荷载—位移全过程曲线。但增量法不知道近似解与真解相差多少。

（3）混合法

混合法则是对同一非线性方程组混合使用增量法和迭代法。如Euler-Newton法、Euler-修正的Newton法、Euler-拟Newton法、Eule一次迭代法，等等。混合法综合了迭代法和增量法的优点，某种程度上克服了各自的缺点，虽然计算量更大，但计算精度提高了，而且可以判断每一增量步终了时刻解的近似程度，尤其在荷载，变形的全过程分析中，需要比较准确的输出每一荷载增量末的位移值，此时采用混合法是较好的选择。

4结语

众所周知，实际拱的失稳大部分属于第二类稳定，二类失稳实际是非线性作用的结果，目前采用的线弹性理论会过高的估计安全系数。所以，精确地给出计入非线性后对稳定计算的影响是非常重要的。随着拱桥跨度越来越大，原有的计算方法已经不能满足工程需要，对拱桥稳定性考虑非线性计算，已成为桥梁学者研究的方向。本文只是简单地介绍了一下稳定性计算理论和方法。

参考文献：

1.李存权.结构稳定和稳定内力.北京：人民交通出版社，2003.3

2.李国豪.桥梁结构稳定与振动.北京：中国铁道出版社，1992.10

3.郭钰瑜.钢管混凝土拱桥非线稳定性分析.西南交通大学研究生学位论文，2007.5

4.林力成.大跨度拱桥稳定性研究.长安大学硕士学位论文，2007.6

5.沈尧兴等.大跨度钢管混凝土拱桥的稳定性分析.西南交通大学学报，2003，12

6.云迪.大跨径中承式钢管混凝土拱桥静力及抗震性能.哈尔滨工业大学工学博士论文，2008

7陈少峰.钢管混凝土拱桥施工监控方法研究及工程应用.北京工业大学博士学位论文,2008

8.徐波.哑铃形钢管混凝土拱桥爆管成因分析与构造改进研究.西南交通大学研究生学位论文,2008

拱桥范文篇9

一、素质教育目标

(一)知识训练点

1.学习按时间顺序说明事物的写法。

2.复习举例子、列数据的说明方法。学习作比较、打比方的说明方法。

(二)能力训练点

学习运用准确语言说明事物特征。

(三)德育渗透点

认识我国劳动人民的智慧和创造才能。

(四)美育渗透点

领略石拱桥的形式美。

二、学法指导

1.阅读时在抓住中国石拱桥的主要特点的基础上，列出文章的结构提纲，从而进一步领会文章的内容。

2.理解本文为了说明事物的需要综合采用多种说明顺序。(师引导生总结)

3.复习本文运用的多种说明方法。(通过练习的方法)

4.体会本文语言的准确性。(师范例、生举例说明)

三、重点难点疑点及解习办法

重点：1．按时间顺序说明事物的写法。

2．运用准确语言说明事物的特征。

难点：选取典型代表的实例说明事物的写法

解决办法：

1.讨论、比较、分析归纳等方法。

2.用课件展示“赵州桥”和“卢沟桥”的结构特点。

3.学生质疑问难。

四、课时安排

3课时

五教具学具准备

1.投影仪。2．录音机。磁带(《北京的桥》)

六、师生互动活动设计

1.充当解说员。结合课件介绍“赵州桥”和“卢沟桥”的结构特点。

2.拟题训练。

3.学生说话训练。

4.调查身边的各种桥梁，从图书馆、互联网上搜集有关的文字资料或图片资料。以“我所了解的桥”为题写成介绍性的文字。

第一课时

导入新课

在日常生活中见过许许多多的桥，你最喜欢的是哪一座桥，能生动地说出它的美丽风貌吗?你感到有特点的又是哪一座桥，能清楚地说出它的特征吗?(进行说话训练)下面请同学们在听读中抢答，下列内容描述的桥梁专家是谁?“他生于1896年，世界上著名的桥梁专家，中国科学院学部委员，教授。1920年主持建造我国第一座现代化大桥——钱塘江大桥。解放后又参加了武汉长江大桥的设计工作。他写过大量介绍桥梁的文章，编著过《中国桥梁史》。”今天我们就学习茅以升写的说明文——《中国石拱桥》。

(一)明确目标

1.理清文章写作思路。

2.概括中国石拱桥的特点。

3.认识我国劳动人民的智慧和创造才能。

(二)整体感知

学生朗读课文(学生自愿)并思考“本文的结构内容”。

《中国石拱桥》是一篇介绍石拱桥知识的说明文。作者在简朴的说明和淡雅的情趣之中，介绍了中国石拱桥的特点，历史上的辉煌成就，以及新中国建立后的发展。处处流露出对劳动人民的智慧和力量的赞美，对祖国悠久文化和新社会制度的歌颂，十分感人。全文简朴淡雅，理贯辞达，不失为说明文里的一篇佳作。

从全文的结构来看，这篇文章采用了有总述有分述的方法；先概括说明石拱桥的外形、结构和功用；接着，用例证说明和特征说明的方法，以赵州桥和卢沟桥为例，分别说明它们的独特构造和高度艺术水平；最后综述解放后我国桥梁事业，尤其是石拱桥的发展。以文章主体即介绍两桥的部分而论，总是以桥的地理位置、修建时代和功用，一直说到桥的每一具体特点及其作用。全文条分缕析，井然有序。这种明晰的条理，是客观事物自身各种关系的如实反映，也表明了作者对所说明对象有深刻明白的认识。

“序”而多“变”。这从本文介绍赵州桥和卢沟桥的不同层次布局中可见一斑。介绍赵州桥，着重说明它“是世界上最伟大的古代石拱桥，也是造成后一直使用到现在的最古的石桥”。因此，突出其修建年代之古，突出其使用时间之久。并由此而引出了一大段特点说明，介绍其设计完全合乎科学原理和巧妙的施工技术。而介绍卢沟桥，除了一般说明它的修建年代、坚固等情况外，更重在介绍艺术上的价值和在中国人民斗争史上的纪念意义。这样在“大同”之中显现“小异”，于平稳之中又见起伏，避免了雷同、呆滞的弊病。

全文可分三部分：

第一部分(第1—2自然段)，概括介绍一般石拱桥的特点。

第二部分(第3-9自然段)，具体说明我国石拱桥的建筑特点以及在历史上的光辉成就，并分析取得成就的原因，赞颂我国劳动人民的智慧和创造力。

第一层(第3—8自然段)，先概括介绍我国石拱桥的光辉成就，然后以赵州桥、卢沟桥这两座不同形式的石拱桥作为典型例子加以说明。

第二层(第9自然段)，分析取得如此光辉成就的原因。

第三部分(第10自然段)，介绍解放后我国石拱桥建设技术的飞跃发展。

(三)教学过程

1.复习提问。

提问：阅读说明文应从哪些方面人手?

(对象、特征、顺序、方法、语言等)

2.查字典，给下边加粗字注音。

拱桥洨河和谐张鹜桥墩

3.具体研究文章内容。

(1)朗读课文理清文章的写作思路。

答：石拱桥一中国石拱桥一赵州桥、卢沟桥——原因一桥梁发展史

(2)作者选取了哪些有代表性的例子，层层深入说明中国石拱桥的特点?

答：文中作者选取了代表性例子赵州桥、卢沟桥。首先介绍世界卜石拱桥的一般特点，然后概括介绍中国石拱桥的特点，并具体举例进行说明。中国石拱桥的特点是形式优美，结构坚固。

(3)文中介绍了赵州桥的哪些内容?其结构特点怎样?是按照怎样顺序来写的?

答：文中介绍了赵州桥的位置，建造时间及解放后的修整；赵州桥的结构特点。结构特点：(一)全桥只有一个大拱，长达37．4米，桥洞不是普通半圆形而是像一张弓。(二)大拱的两肩上各有两个小拱。(三)大拱由28道拱圈拼成。(四)全桥结构匀称。介绍赵州桥的顺序是先概括说明，然后再具体解说桥各个构成部分。

(4)文中介绍了“卢沟桥”的哪些内容?结构特点怎样?

答：介绍了卢沟桥的位置、建造时间、规模，结构坚固、形式优美、特殊的历史价值。结构特点：由11个半圆形石拱组成，每个石拱长度不一，自16米到21．6米。每两个石拱之间有石砌桥墩，把11个石拱联成一个整体，是一座联拱石桥。

(5)这篇课文的标题是《中国石拱桥》，而课文主要写的是赵州桥和卢沟桥，这切题吗?

答：切题，因为赵州桥和卢沟桥就是中国石拱桥，是中国石拱桥的两个突出的代表。

(6)既然课文写的是中国石拱桥，并不是具体的哪一桥，一个例子都不举行不行?

答：不行，因为中国石拱桥是中国国土上无数座石拱桥的一个名称。它是看不见也摸不到的，只有通过一座座具体的桥来说明才能说明白。

(7)中国石拱桥数量不可胜数，为何只选赵州桥和卢沟桥加以介绍?

答：因为二者在我国成千上万座石拱桥中最具有代表性，前者是只有一个大拱的石桥，时间最久；后者是联拱石桥的杰作，且具有特殊历史意义。

(8)能不能说中国石拱桥，有的像赵州桥，有的像卢沟桥?

答：不能，因为赵州桥就是赵州桥，卢沟桥就是卢沟桥，中国石拱桥是多种多样的。赵州桥和卢沟桥既具有中国石拱桥的共同特点，又具有它们自己的特点。

(9)我国石拱桥取得光辉成就的原因?

答：首先在于我国劳动人民的勤劳和智慧；其次我国石拱桥的设计施工有优良传统；再次我国富有建筑用的各种石料，便于就地取材。

(10)文章写完我国石拱桥取得光辉成就的原因后，完全可以结束了，但作者为什么非要来个第10自然段呢?请同学讨论。

答：文章的题目是《中国石拱桥》，而不是《中国古代石拱桥》，这就允许写现代石拱桥的情况。再者，解放后中国石拱桥的成就是辉煌的，有世界最长的独拱石桥，长达112．5米，远远超过了37．4米的赵州桥大拱，这的确是中国人民的骄傲。还有，我国在原有基础上又得到了进一步的发展，如“双曲拱桥”就是其一。这样写既丰富了文章内容，又展示了新中国桥梁事业的辉煌成就，令读者精神振奋。如果去掉最后一段，就不会产生这样的效果，对中国石拱桥的介绍就不够完整。

(11)具体文中的说明顺序?并说明其作用?

答：①由一般到个别。

全文按照“石拱桥——中国石拱桥——中国石拱桥的典型杰作——中国石拱桥的新发展”，由一般到特殊的逻辑顺序组织材料，使人对事物的了解由浅人深，由概括到具体，由过去到现在，能收到清晰、具体的效果。

②先整体，后局部。

赵州桥。抓住“著名”、“最古”两个词语，先介绍桥的地理位置、建桥时间；再介绍桥的长和宽，同时突出“单拱”的特点；然后逐一分析桥身的结构特点及其科学原理。

卢沟桥。先介绍桥的地理位置、建桥时间；再介绍桥的长、石拱数及石拱形状、石拱长度、桥的宽，突出其“联拱”特征；具体描写桥面和石栏石柱。

这样安排顺序，既突出重点，又给人以完整的印象，使读者对桥的形状、特征、作用等有了明确的认识。

③依照时间的先后。

在介绍我国的石拱桥时，按时间顺序，对有影响且有代表性的石拱桥作了有详有略的介绍。

“旅人桥”大约建成于公元282年；“赵州桥”建于公元605年左右；“卢沟桥”建于公元1189到1192年间；“长虹大桥”建于1961年。体现了由先到后的时间顺序。

(四)总结、扩展

本文以赵州桥和卢沟桥为例，生动具体的介绍了我国石拱桥的光辉成就，说明了我国石拱桥在设计施工上的独特创造和高超的技术水平和不朽的艺术价值，赞颂了我国古代劳动人民的智慧和创造力。另外文章所选取的代表性事物——赵州桥和卢沟桥，它们既有自身独有的特点，同时又有中国石拱桥的一般特点。它们独有的特点叫个性，它们具有的中国石拱桥的一般特点叫共性。个性存在于共性之中。请同学们记住这个道理。共性也就是一般，个性也就是个别。个性之中存在着共性，或者说个别之中存在着一般。这正如赵州桥和卢沟桥体现着中国石拱桥的共同点。如果你们今后在分析其他现象或问题的时候，能够从事物的个性看到一般的共性，那就深刻得多了。

第二课时

(一)明确目标

1.复习举例子、列数字等说明方法。

2.体会本文运用准确的语言说明事物的特征。

3.学习作者治学态度的严谨。

(二)整体感知

请同学们默读课文并感受文中的语言特色，找出文中运用的说明方法。

语言特色：简朴。简朴在遣词炼字方面很突出。如介绍赵州桥的成就，用“最伟大”；介绍其历史，用“最古”；说明其外形，用“横跨”、“雄伟”、“雄姿”；介绍其施工技术，用“巧妙绝伦”，无一字不自然贴切。简明朴实而妙趣横生，绰约多姿，准确和严密，这主要表现在运用词语、造句和组织句群上。关于运用词语，如在第一段的三句话中，分别用了“桥”“拱桥”和“石拱桥”这样三个范围大小不同的词语。在列数字说明时，数字准确，语气肯定，毫不含糊，这是准确的表现。文中也用了一些“概数”，如“这座桥修建于公元印5年左右”，“大约建成于公元282年”，“路面平坦，几乎与桥面平行”，这些句中的“左右”、“大约”、“几乎”是表示约略的词语，用上这些词语反而起到了准确说明的作用，也正体现了作者严谨的治学精神。关于造句，如说旅人桥“可能是有记载的最早的石拱桥了”。在这个句子中，用“可能”表示估计，用“有记载”表示确实存在，用“最早”表示程度，使全句的意思既准确又严密。再如说赵州桥“是世界上最伟大的古代石拱桥，也是造成后一直使用到现在的最古的石桥”，这个复句极为准确而严密地说明了赵州桥的最伟大、最坚固和最古老。关于组织句群。如第九段对于我国石拱桥取得光辉成就的原因的分析，用“首先”、“其次”、“再次”分条说明。这三条由人到物、由主到次，既严密又全面。再如第十段，除开头一句和最后一句以外，是一个用事实说明解放后我国桥梁事业飞跃发展的句群。这个句群可分为两个句组。第一、二句是一个句组，第三、四句是又一个句组。两个句组从量和质两方面准确而严密地说明了我国桥梁事业的飞跃发展。

为了把我国石拱桥的特点说得明晰、具体，特别要把赵州桥、卢沟桥的艺术价值说得生动形象，本文还适当的运用了一些描写方法。如对卢沟桥两旁石栏石柱头上石狮子的神态，寥寥几笔，就刻画得神态逼真、活灵活现。

说明方法。举例说明就是举出典型事例来进行说明。如为了说明我国石拱桥中有许多是惊人的杰作，就举了赵州桥和卢沟桥这两个典型的例子。这种说明方法给人的印象具体、深刻。数字说明就是用准确的数字来进行说明。比如对赵州桥存在的时间、长度、宽度、拱圈的道数等都用了具体数字。有的虽然只是概数，但也能收到很好的说明效果。比较说明就是用与同类的或相关的事物作比较的方法来进行说明，文中在说明卢沟桥的坚固时，讲到“永定河发水时，来势很猛，以前两岸河堤常被冲毁，但是这座桥却从没出过事”。这就是将卢沟桥和与之有关的两岸河堤作比较说明。这种说明方法，使人印象很深。

(三)教学过程

1.复习提问。

(1)说明文的语言有哪些特点?

(2)常见的说明方法有哪些?

回答明确：

(1)说明文的语言准确、简练、平实、生动。

(2)常见的说明方法有：举例子、作比较、列数字、打比方、分类别、下定义等。

2.研讨课文内容。

(1)阅读课文后总结课文最主要的写法。

答：①选取有代表性的事物来说明事物的特征。

②用准确的语言来说明石拱桥的特征。

(2)在第2自然段中有这样一句话，“这种桥不但形式优美，而且结构坚固”。“形式优美”与“结构坚固”是什么关系呢?如果删去“不但”“而且”，是不是可以呢?或者改为“不但结构坚固，而且形式优美”，是不是可以?

答：“形式优美”与“结构坚固”是递进关系。不可以删去。如果删去，就失去了原来的递进关系。先后次序不可以颠倒，颠倒后就会改变作者的原意。

(3)提问：作者在介绍赵州桥时都介绍了它什么内容?

答：作者在介绍赵州桥时，首先交代了它的位置——“横跨在汶河上”，接着介绍了它悠久的历史——“是造成后一直使用到现在的最古的石桥”。

提问：如果把此句中的“造成后一直使用到现在的”去掉，行不行?

答：不行。这是“石桥”的定语。有些桥历史更悠久，只不过没有保存下来罢了。这样写准确。

提问：如果把“石桥”改成“石拱桥”，行不行?

答：不行。赵州桥不仅在石拱桥中历史最悠久，而且在所有石桥中历史也是最悠久的。

介绍了赵州桥的位置和历史后，作者重点介绍了赵州桥的构造。这四个方面的特点非

常具体，给读者留下了深刻印象。在用词上也非常讲究。如“在当时可算是世界上最长的石拱桥”一句中，把“可算”换成“一定”行吗?

答：不行。那就太武断了，原句是表示估计，表现了作者严谨的态度。

再如：“像一张弓”、“两肩”、“各有”等也非常准确，写出了大拱的形状和小拱在大拱上的位置和数量。

提问：介绍赵州桥特点的四个方面，顺序能否颠倒过来?如先介绍“全桥结构匀称，和四周景色配合得十分和谐”，后介绍“全桥只有一个大拱”，行不行?

答：不行。因为(一)、(二)、(三)、(四)的顺序是按照主次重轻排列的。换句话说，之所以按此顺序安排，是由赵州桥的特点决定的。

提问：作者介绍完赵州桥后，为什么还要介绍桥的设计者李春?为什么不一开始介绍?

答：因为赵州桥是杰出的石拱桥，读者会很自然的联系到桥的设计者。这符合读者的心理。因为主要介绍的对象是桥而不是人，所以补充介绍。

(4)第9自然段对我国石拱桥取得光辉成就的原因的分析，能否调换顺序?

答：不能。因“首先”、“其次”、“再次”分条说明。这三条由人到物，由主到次，既严密又全面，层次清楚。所以不能调换。

(5)文中在说明事物时运用了哪些说明方法?请举例并说明其作用。

答：举例子：为了说明我国石拱桥的主要特征，作者举了赵州桥和卢沟桥的例子。作者在文中举这两个典型的例子，起到了互相对照和补充的作用。

列数字：如“赵州桥非常雄伟，全长50．82米，两端宽9．6米，中部略窄，宽9米。”这些精确的数字，准确说明了这座桥的规模。

打比方：文中对石拱桥的比喻很多，集中起来，就是比作为是虹，是弓。这两种事物既能表现石拱桥形式上的基本特征，给人以美的感受，又便于对石拱桥在建筑上的特点给以形象的说明。

作比较：第6自然段，用“卢沟桥两岸河堤常被冲毁而桥本身却从没出过事”作比较，说明桥的坚固。

(6)学生质疑问难。

第三课时

(一)明确目标

1.围绕说明文知识点进行拟题训练。

2.培养学生良好的学习能力。

(二)整体感知

1.出示课件进一步展示赵州桥和卢沟桥的结构特点，并请同学充当解说员介绍。

赵州桥：

(1)展示赵州桥全景，横跨在汶河上。

(2)展示全桥大拱及形状。

(3)展示大拱两肩上的小拱，并闪动小拱。

(4)展示并列式拼成的28道拱圈，分别置于大小拱中。

(5)赵州桥全桥结构和四周景色。

卢沟桥：

(1)卢沟桥全景。

(2)展示全桥由11个半圆形石拱及桥墩组成。

(3)展示石栏柱头上雕刻的不同姿态的狮子。

(4)展示卢沟桥全景。

2.总结梳理。

对象——中国石拱桥

特征——形式优美、结构坚固、历史悠久

顺序——由一般到个别、概括到具体、整体到局部、时间顺序

方法——举例子、作比较、列数字、打比方

语言——准确严密、生动

(三)拟题训练

1.复习提问

阅读说明文应从哪些方面人手?

(对象、内容、特征、顺序、方法、语言)

2.教师出示第9自然段拟题示例

为什么我国的石拱桥会有这样光辉的成就呢?首先，在于我国劳动人民的勤劳和智慧。他们制作石料的工艺极其精巧，能把石料切成整块大石碑，又能把石块雕刻成各种形象。在建筑技术上有很多创造，在起重吊装方面更有意想不到的办法。如福建漳州的江东桥，修建于800年前，有的石梁一块就有二百来吨重，究竟是怎样安装上去的，至今还不完全知道。其次，我国石拱桥的设计施工有优良传统，建成的桥，用料省，结构巧，强度高。再次，我国富有建筑用的各种石料，便于就地取材，这也为修造石桥提供了有利条件。

(1)这段文字的说明对象是

(2)这段文字的说明顺序是＿＿＿＿＿＿，表示说明顺序的词语是

(3)这段文字使用的说明方法有

(4)我国石拱桥的设计施工有优良传统，建成的桥有什么特点?(用原文中的话回答)

(5)指出文中表现说明文语言准确性的词语＿＿＿、＿＿＿＿。

(6)文中举“福建漳州的江东桥”的例子是用来说明＿＿＿＿。

3.男、女分成两组，根据说明文阅读知识点进行拟题训练，然后交换回答。

赵州桥非常雄伟，全长50．82米，两端宽9．6米，中部略窄，宽9米。桥的设计完全合乎科学原理，施工技术更是巧妙绝伦。唐朝的张嘉贞说它“制造奇特，人不知其所以为”。这座桥的特点是：(一)全桥只有一个大拱，长达37．4米，在当时可算是世界上最长的石拱。桥洞不是普通半圆形，而是像一张弓，因而大拱上面的道路没有陡坡，便于车马上下。(二)大拱的两肩上，各有两个小拱。这个创造性的设计，不但节约了石料，减轻了桥身的重量，而且在河水暴涨的时候，还可以增加桥洞的过水量，减轻洪水对桥身的冲击。同时，拱上加拱，桥身也更美观。(三)大拱由28道拱圈拼成，就像这么多同样形状的弓合拢在一起，做成一个弧形的桥洞。每道拱圈都能独立支撑上面的重量，一道坏了，其他各道不致受到影响。(四)全桥结构匀称，和四周景色配合得十分和谐；就连桥上的石栏石板也雕刻得古朴美观。唐朝的张鹭说，远望这座桥就像“初月出云，长虹饮涧”。赵州桥高度的技术水平和不朽的艺术价值，充分显示了我国劳动人民的智慧和力量。

如：(1)这段文字选自《》，作者是＿＿＿＿。

(2)这段文字说明的内容是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(3)这段文字主要运用的说明方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(4)文中引用张嘉贞和张骛的话的作用是什么?＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(5)根据赵州桥的第(二)个特点，归纳这种桥拱的作用。＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(6)句子“在当时可算是世界上最长的石拱”中“最长”能否去掉，为什么?

①永定河上的卢沟桥，修建于公元1189年到1192年间。桥长265米，由11个半圆形的石拱组成，每个石拱长度不一，自16米到21.6米。桥宽约8米，路面子坦，几乎与河面平行。每两个石拱之间有石砌桥墩。把11个石拱联成一个整体。由于各拱相联，所以这种桥叫做联拱石桥。永定河发水时，来势很猛，以前两岸河堤常被冲毁，但是这座桥却从没出过事，足见它的坚固。桥面用石板铺砌，两旁有石栏石柱。每个柱头上都雕刻着不同姿态的石狮子。这些石刻狮子，有的母子相抱，有的交头接耳，有的像倾听水声，千态万状，惟妙惟肖。

②早在13世纪，卢沟桥就闻名世界。那时候有个意大利人马可·波罗来过中国，他的游记里，十分推崇这座桥，说它“是世界上独一无二的”，并且特别欣赏桥栏柱上刻的狮子，说它们“共同构成美丽的奇观”。在国内，这座桥也是历来为人们所称赞的。它地处人都要道，而且建筑优美，“卢沟晓月”很早就成为北京的胜景之一。

如：(1)选文的说明对象是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(2)给选文分层并概括内容。

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(3)选文②段中马可·波罗的话“是世界上独一无二的”指的是什么?

(4)选文①段所使用的最主要的说明方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(5)文中介绍桥面时，却说“约八米”，“约”字能否去掉，为什么?

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(6)文中说卢沟桥“坚固”是根据什么作出的结论?(用原文的话回答)

拱桥范文篇10

关键词：双曲拱桥病害加固锚喷混凝土

一、桥梁加固改造设计的原则

旧桥加固设计仍然以现行的桥梁理论为基础，采用桥梁《规范》为标准进行设计。旧桥加固改造方案的确定，首先要根据桥梁的现有技术状况，存在的病害，车辆通行的需要，以及将来交通发展的趋势，对加固改造的必要性和可能性作出分析判断。然后对各种加固改造方法的技术经济效益进行比较，选择合理的加固方案。设计时特别要注意以下几点：

1.1加固后的桥梁，在使用荷载作用下，原有的结构和新增加的结构各部分的强度、刚度和裂缝，均应符合现行设计规范的要求。

1.2当仅要求提高活载能力时，加固改造工作可以在原结构保持恒载应力状态下进行。此时，原有结构的全部恒载和加固改造后所增加的恒载，均由原结构承担，活载由原结构和新增加的构件或加大后的截面共同承担。

1.3如果通过检测和计算，原结构的工作应力已接近或已超过允许值，需要减小原桥的恒载应力，应采取一定的卸载措施。

1.4采用增大截面法进行旧桥加固改造时，由于新旧结构的材料性质或混凝土之间收缩率的不同，引起结构内力的重分布，在新旧材料或新旧结合面处将出现较大的拉应力，极易出现裂缝而影响结构的整体性。因此，必要时应该进行收缩应力的计算；在新旧材料或者新旧结构之间的结合面处采用增加纤维和采用性能相近的材料进行补强。

二、桥梁加固改造的基本途径

桥梁加固一般是指：通过对构件的补强和结构的性能改善，以恢复或提高现有桥梁的承载力，延长使用寿命，适应现代交通运输的要求。目前，国内外对桥梁进行加固改造的技术途径主要有以下五种：

2.1加强薄弱构件在桥梁上，对于有严重缺陷的部位，或者因要通行重型车辆而不能满足承载要求的部位，如：梁桥的跨中部位、支座部位、承受负弯矩的部位；拱桥的拱顶、拱脚、1/4拱跨部位；以及其也变截面处等．采取加强措施，进行铺强。在桥梁结构中，特别要注意的是：桥梁的薄弱处一般在受拉区范围内，受压区的情况则比较少。所以，对于薄弱处补强方法，往往采用喷射混凝土、粘贴钢板、玻璃钢，增大主梁或主拱圈截面的方法，增加其强度，以及采用高等强度混凝土或环氧混凝土砂浆封填裂缝，增设预应力钢筋或粘贴附加构件对缺陷进行处理。

2.2增加辅助构件在桥梁承载力不足或因为某种原因致使桥梁遭受破损时，可以在原有的结构上增加新的受力构件，如：梁桥中增设主梁、横隔梁；简支梁之间加设辅助构件，使其成为连续梁的工作状态；梁下部采用八字支撑方式，增加跨孔改变受力状态；拱桥中采用梁式结构替代回填料等。

2.3改变结构体系根据桥梁的实际状况，采用梁式结构改为拱式结构；拱式结构改为梁式结构；简支梁改为连续梁；单跨结构改为多跨结构；增加支点；铰接支撑改为刚性连接等，通过这些手段达到改善结构薄弱处的受力状态，提高整体桥梁的承载能力。

2.4减轻恒载减轻桥梁上部结构的恒载，改善原桥梁的受力状态，提高桥梁的承载能力，特别是在桥梁基础承载力受到限制，不能满足加固上部结构和提高活载承载力时，通过减轻桥梁恒载的办法来提高承受活载的能力，乃一种经济有效的措施。

2.5加固桥墩、台及基础在桥梁结构中，有相当的一些缺陷是由桥梁墩、台和基础的病害引起的，因此，需要从其着手进行加固处理。通常采用的办法是：用钢筋混凝土套箍并施加外部预应力加固墩身。对于基础加固措施，常采用加校法和扩大基础法进行处理。

三、双曲拱桥上部结构主要病害

双曲拱桥上部结构的病害较多，主要有：拱波纵向开裂；拱肋升裂；横系梁(横隔板)开裂或脱落；拱顶下沉；侧墙鼓胀外倾等。

3.1拱波纵向开裂拱波的纵向开裂是双曲拱桥最常见的病害。发生在施工及运营阶段。由于建设时钢材十分紧张，拱波配筋很少，脱模起吊时稍有不慎都会造成拱波开裂，在荷载作用下，其裂缝将进一步地扩张。再加之双曲拱桥的横向联系刚度太小，活荷载横向分布较差，拱肋受力不均匀，造成各拱肋变形存在较大差异，改变了拱波的受力状态，加剧了拱波的裂缝产生。

3.2拱肋开裂拱肋的横向开裂、拱顶下沉一般同时产生，原因主要有3个方面：一是拱肋截面过小，钢筋含量过少，拱肋的承载能力和抗开裂能力不高；二是拱肋受力的不均匀性，导致单肋受力过大；三是基础下沉及倾斜造成的。拱肋的接头也是病害问题较多的部位，容易出现接头钢板锈蚀、混凝土破碎等现象。

3.3拱肋与拱波结合处开裂主拱圈环向缝是产生在拱肋、拱波（拱板）结合面上，平行于拱轴线的裂缝。主拱圈环向缝又可分为法向拉力环向裂缝和剪力环向裂缝两种；法向拉力环向缝出现在拱顶附近正弯矩较大的区段，主拱圈截面下部出现拉应力，拱波的结合面位于受拉区，当结合面的拉应力大于结合面的极限拉应力时，即出现法向拉力环向缝。

3.4横系梁开裂或脱落双曲拱桥的横系梁(横隔板)，一般尺寸都较小，强度和刚度也相应较弱，与横肋联结处的抗剪能力也偏小，当承受较大的外荷载作用时，产生较大的内力和变形，导致横系梁开裂、脱落，无法有效地横向分配荷载，并引起拱肋的受力与变形不均匀，加剧了横系梁的病害产生。横系梁(横隔板)开裂或脱落。

四、双曲拱桥加固方法

4.1增大截面法实腹式拱桥存在实腹段，而拱顶截面承载力不足时，如果采取拆除拱上实腹部分加固主拱圈拱背难度大，费工、费时，工程费用高，又要中断交通，在桥下净空容许、或根据水文资料，桥下泄水面积容许缩小时，可在原拱圈下面喷射钢筋网混凝土或紧贴原拱因下面浇注钢筋混凝土新拱圈。

4.2改变结构体系方法加固不同的结构体系的受力特点不同，利用这一特点，通过改变原桥上部结构的结构体系，改变结构的内力分布，达到改善结构受力、提高承载力的目的。改变结构体系加固是一种主动加固的方法，适合于双曲拱桥的加固。目前，已经采用不少改变结构形式的方法加固双曲拱桥，典型的有将双曲拱桥改变为衍架拱桥（刚架拱桥）、将双曲拱桥改变为箱型拱桥和改变拱上建筑的结构形式几种方法。

4.3粘贴加固方法与技术在荷载作用下，主拱圈产生拉应力，如果超过其承受限度时，将导致主拱圈开裂、破损，丧失承载力，甚至坍塌；除了前述可以通过增大截面法减小主拱圈承受的拉应力，提高原桥承载力的途径外，还可采用环绕砂浆在主拱圈的受拉区段粘贴钢板钢筋，或用环氧脏浆粘贴玻璃纤维布(玻璃钢)、碳纤维布、芳纶纤维布等高强材料，增加主拱圈的强度，提高桥梁的承载力。

五、工程实例

重庆市开县某桥为5孔一13m，矢跨比1/2的石拱桥。桥面净宽7m，是清朝道光年间修建的古为今用的老石拱桥，主拱圈厚宽为60cm，用糯米石灰浆砌筑，石料强度为50号。运营上百年后有三跨主拱圈下缘出现多处纵向贯穿性裂缝，成为危桥。由于重庆市开县白鹤电厂运送发电机等重型设备，荷载重量达到240t左右，需通过该桥，2004年6月28日采用环氧砂浆粘贴钢板进行了加固。加固方法是：在全拱圈范围内，用两层6条宽1m。厚0.6m的钢板采用环氧砂浆分段分层粘贴加固，每段钢板长1.2m，设计采用了少量异形钢板，让每条钢板肋的钢板接缝位置错开，第二层钢板与第一层钢板错开粘贴。粘贴钢板前先用环氧胶浆灌注裂缝，对裂缝进行封闭处理后，再粘贴钢板补强。

六、结论及建议

双曲拱桥由于其自身的特点，产生的病害特征基本一致，在地基承载力许可的条件下，基本可以通过加固提高其承载力。

参考文献：