
拱橋構造
一、概述
(一)拱橋力學特性及其優缺點
拱是具有水平推力的結構物,在豎向荷載作用下,拱圈內各截面主要產生軸向壓力N,也有剪力0和彎矩M。因此,拱是偏心受壓構件,截面上的應力分布較為均勻(圖1-
1-46a)。梁為受彎構件,在豎向荷載作用下,當邊緣應力達到極限值時,中性軸附近的應力還很小(圖1-1-46b),因而不能像拱圈那樣充分發揮材料的抗壓作用。
拱橋可用磚、石、混凝土、鋼筋混凝土和鋼等材料建造。用磚、石和混凝土材料建造的拱橋稱為圬工拱橋。雙曲拱橋多系根據施工和構造的需要配置鋼筋,也屬圬工拱橋。圬工拱橋的主要優點是:①能充分做到就地取材,與鋼橋和鋼筋混凝土橋相比,可以節省大量的鋼材和水泥;②耐久性好,而且養護費用少;③構造比較簡單,施工工藝易為群眾掌握;④外型美觀。
圬工拱橋的主要缺點是:①自重較大,相應的水平推力也較大,增加了下部結構的工程數量,對地基條件的要求較高;②與梁式橋相比,上承式拱橋的建筑高度較高;在平原地區修建拱橋,因橋面標高提高,而使兩岸接線的工程量增大。
圖1-1-46拱和梁的應力分布
(二)拱橋的分類
1.按拱圈橫截面型式可分為:
1)板拱橋
承重結構的主拱圈在整個寬度內砌成矩形,構造簡單,施工方便。但從力學性能方面來看,在相同截面積的條件下,實體矩形截面比其它型式截面的截面抵抗短小。
2)肋拱橋
將板拱劃分成兩條或兩條以上,并將其分離
成獨立的拱肋,肋與肋之間用橫系梁連接,這樣就可用較小的截面積獲得較大的截面抵抗矩,以節省較多的材料,減輕拱圈本身重力。
3)雙曲拱橋
雙曲拱橋主拱圈在縱向和橫向均呈曲線型,截面的抵抗矩較相同材料用量的板拱大得很多,因此可以節省材料。另外,雙曲拱橋還具有裝配式橋梁的特點。
4)箱形拱橋
箱形拱橋的外形和板拱相似,由于截面挖空,使箱形的截面抵抗矩較相同材料用量的板拱大很多,所以節省材料。又由于它是閉口箱形截面,截面的抗扭剛度大,橫向的整體性和穩定性均較好,適用于無支架施工。
2.按建筑材料可分為:
圬工拱橋、鋼筋混凝土拱橋和鋼拱橋。
3.按拱上建筑形式可分為:
1)實腹式拱橋
其構造比較簡單,施工方便,但重力大,常用于跨徑在20m以下的拱橋。
2)空腹式拱橋
其與工體積小,橋型美觀,但施工比較復雜,常用于跨徑在20m以上的拱橋。
4.按主拱圈線型可分為:
圓弧拱、懸鏈線拱和拋物線拱。
5.按靜力體系可分為:
1)三鉸拱
三鉸拱屬于靜定結構,溫度變化,墩臺沉陷不會在拱圈截面內產生附加內力。由于鉸的存在,使其構造復雜,施工困難,因此,主拱圈一般不采用三鉸拱,而常用于拱上的腹拱圈。
2)無鉸拱
無鉸拱屬于三次超靜定結構,在荷載作用下,拱的內力分布比三鉸拱好。由于沒有設鉸,其構造簡單,施工方便。但是,溫度變化、材料收縮、墩臺位移將使拱圈內產生附加內力。
3)兩鉸拱
兩鉸拱屬于一次超靜定結構,它的特性介于三鉸拱和無鉸拱之間。
(三)拱橋上部結構的組成部分
拱橋上部結構是由主拱圈和拱上建筑組成。拱圈是拱橋的主要承重結構。由于拱圈是曲線形,車輛無法直接在弧面上行駛,所以,在橋面系與拱圈之間需要有傳遞壓力的構件或填充物,以使車輛能在平順的橋面上行駛。橋面系和這些傳力構件或填充物統稱為“拱上結構”或稱“拱上建筑”。圖1-1-47為實腹式拱橋上部構造。
圖1-1-47實腹式拱橋上部構造
1-拱背;2-拱腹;3-拱軸線;4-拱頂;5-拱腳;6-起拱線;7-側墻;8-人行道;
9-欄桿;10-拱腔填料;11-護拱;12-防水層;13-盲溝拱圈最高處橫向截面稱為拱頂,拱圈和墩臺連接處的橫向截面稱為拱腳(或起拱面)。拱圈各橫向截面(或換算截面)的形心連線稱為拱軸線。拱圈的上曲面稱為拱背,下曲面稱為拱腹。起拱面與拱腹相交的直線稱為起拱線。一般將矢跨比大于或等于1/5的拱稱為陡拱;矢跨比小于1/5的拱稱為坦拱。
二、主拱圈構造
(一)石拱橋(特點:可就地取材)
1.正拱圈構造
石拱橋的主拱圈通常做成實體的矩形截面。常用的拱軸線有等截面圓弧拱和等截面懸鏈線拱。按照砌筑拱圈的石料規格可以分為料石拱、塊石拱和片石拱等。
用來砌筑拱圈的石料,其標號不得小于30號。砌筑用的砂漿標號,對于大、中跨徑拱橋,不得小于7.5號;對于小跨徑拱橋,不得小于5號。
拱石的規格。片石厚度不得小于15cm,砌筑時敲去其尖銳凸出部分,砌縫寬度一般不大于4cm。塊石厚度20cm~30cm,形狀大致方正,寬度約為厚度的1~1.5倍,長度約為厚度的1.5~3倍,每層的石料高度大致一樣并錯縫砌筑,砌縫寬度一般不大于3cm。粗料石厚度為20cm~30cm,寬度為厚度的1~1.5倍,長度為厚度的2.5~4倍,表面凹陷深度不大于2cm,錯縫砌筑,砌縫寬度不大于2cm。
當拱圈用塊石或粗料石砌筑時,拱圈由貫穿截面高度的縫分割成許多楔塊,楔塊上下邊的長度差,當為塊石拱圈時,用加寬塊石上方的砌縫來調整;當為料石拱圈時,則直接加工成梯形拱石(圖1-1-48a)。
在較厚的拱圈中,每一楔塊需用幾塊拱石砌筑,這時兩相鄰的楔塊要保證不小于10cm的錯縫(圖1-1-48b)。錯縫的目的是避免剪力單純由灰縫承擔。當拱圈用片石砌筑時,應將石料大頭朝上,小頭朝下,并選用較大的面與拱軸垂直。
石塊的砌縫必須互相交錯。
墩臺、拱上橫墻與拱圈的連接,可采用特制的五角石把拱石的層次由傾斜變成水平。五角石不應有銳角,否則容易壓碎。
圖1-1-49a為墩臺與拱圈的連接;圖1-1-49b為橫墻與拱圈的連接。在水平推力很大的拱橋中,橋臺應砌成垂直于拱腳壓力線的斜行(圖1-1-49c),橋墩拱腳之間的石料砌縫應與水平面垂直(圖1-1-49d)。
圖1-1-48拱圈的砌縫尺寸單位:cm a)單層拱石砌縫;b)多層拱石砌縫
2.斜石拱圈構造
斜石拱圈按斜交形狀整體砌筑,在平面的投影為平行四邊形,在垂直于河流方向的立面投影為等截面拱圈,在行車方向的立面投影為橢圓。其跨徑、拱矢度與正交拱圈相同。整體式斜石拱圈的砌筑方法一般為正砌
(圖1-1-50),與正拱圈的砌法相同。為了加強斜拱圈的整體性,靠外側的拱石應選用較長的石料,并注意錯縫。另外,在拱圈石的鈍角處的橋墩、橋臺呈銳角形狀,因此,此處的五角石強度應高些。
圖1-149墩臺、拱上橫墻與拱圈的連接
圖1-1-50整體式斜石拱圈構造
由于三角形abc和def上有落空拱力及拱的側向扭轉(圖1-1-51),在鈍角處拱的水平推力較大,在銳角處拱的水平推力較小,橋墩受力不平衡,使橋墩在鈍角部位產生斜裂縫。同時,斜拱圈有向拱腳銳角方向爬移的趨勢,應在斜拱圈的銳角處設置防爬設施,提高防爬能力。
(二)雙曲拱橋(特點:可以裝配化)
1.結構型式
雙曲拱橋的主拱圈是由沿橋跨方向的拱肋、鋪設在拱肋之間的拱波和拱波上的拱板組成。為了加強整體性,在拱肋之間設置橫系梁
(圖1-1-52)。
2.雙曲拱橋的主拱圈構造
1)拱肋
拱肋是主拱圈的重要組成部分,它與預制拱波和現澆拱板共同受力,在施工中是砌筑拱波和澆筑拱板的支架。拱肋常用的截面型式和拱肋與拱波的結合方式如圖1-1-53所示。拱肋與拱波的結合面是主拱圈的薄弱環節,為了加強連接,常在拱肋頂部設置錨固鋼筋,其直徑不宜小于10mm,間距不宜大于直徑的40~60倍。同時,設置槽齒,槽長10cm,槽深2cm,齒長50cm~100cm(圖1-1-54)。
圖1-1-51斜石拱圈“落空拱力”
圖1-1-52雙曲拱橋上部構造
1-拱肋;2-預制拱波;3-橫隔板;4-防水層;5-填料;6-路面;7-人行道塊件;
8-側墻;9-腹拱;10-蓋梁;11-立柱;12-橋墩拱肋接頭,可用鋼板電焊接頭、法蘭螺栓對接接頭和環氧樹脂水泥膠卡砌接頭(圖1.
1-55a、c、e);也可用主筋對焊現澆混凝土接頭和鋼筋綁扎現澆混凝土接頭(圖1-1-55b、d)。
前者為干接頭,后者為濕接頭。
2)拱波
拱波不僅是主拱圈的組成部分,而且在澆筑混凝土拱板時又起到模板的作用。
拱波常用圓弧形,矢跨比為1/3~1/5。矢跨比太小則主拱圈截面挖空率小;太大則施工不便。拱波凈跨徑一般取1.2m~1.6m;厚度一般取6cm~8cm;寬度一般取30cm~
50cm(圖1-1-56a)。
為了加強拱波和拱助的結合,可將拱波腳的外側削角;為了加強拱波和拱板的結合,可將拱波的一側削角(圖1-1-56b)。
圖1-1-53拱肋截面型式和拱肋與拱波結合方式a)[形;b)L、上形;c)I字形
圖1-1-54加強肋波結合面的措施1-槽齒;2-錨固鋼筋
圖1-1-55拱肋接頭形式
3)拱板
拱板的截面形式有波形、折線形和平板式
三種(圖1-1-57)。平板式拱板施工方便,但波頂和波腳處的厚度和剛度相差很大,波頂薄
弱,很容易產生裂縫。波形截面波頂和波腳處的厚度和剛度相差小,中性軸大致居中,也省材料。為了便于施工,有時將波形截面改成折線形截面。波頂中設置縱向鋼筋,兩端錨固于墩臺帽內,以增加主拱圈上緣混凝土抗拉強度。
圖1-1-56拱波截面形式
4)橫向聯系
設置橫向聯系能使活載在主拱圈上分布均勻,并能承受拱波作用在拱肋上的水平推力,還能保證在無支架施工中裸拱的穩定性。
橫向聯系可用橫系梁和橫隔板做成(圖1-1-58)。設置的位置和數量與跨徑大小有關,一般在拱頂、拱跨L/4處附近、拱腳、柱式腹拱墩下面和拱肋接頭處設置。
5)主拱圈的截面形式
主拱圈的截面形式有單波、雙波、多波、懸半波、高低波(圖1-1-59)。
(三)鋼筋混凝土桁架拱橋(特點:外形輕巧美觀)
1.結構形式
鋼筋混凝土桁架拱橋是一種具有水平推力的拱形桁架結構。其形式有斜桿式
圖1-1-57拱板截面形式a)波形截面;b)折線形截面;c)平板式截面
圖1-1-58橫向聯系的形式
圖1-1-59主拱圈截面形式
(圖1-1-60)、豎桿式和圓孔拱片式。
2.斜桿式桁架拱橋的構造
1)桁架拱片
桁架拱片由上弦桿、下弦桿、腹桿和實腹段組成。上弦桿和實腹段的上緣構成桁架拱片的上邊緣。上弦桿的軸線是考慮橋面參加共同作用的截面重心線,它平行于桁架拱片的上邊緣線。拱片的下緣是拱形,有圓弧線、懸鏈線和二次拋物線三種。凈矢跨比一般為1/6~1/10。腹桿包括斜桿和豎桿,各桿件的軸線在結點處應相交于一點,以免桿件內產生附加彎矩。各桿件邊緣線在交角處宜用圓弧線連接,以避免應力集中。
桁架節間長度由端部向跨中逐節減小,以使斜桿大致平行。斜桿的斜度一般在30°~
50°之間。節間最大長度不宜超過5m,以免上弦桿截面增大。最后一節的三角形空間,最小邊長不宜小于0.5m。實腹段長度為(0.3~0.4)Lo(Lo為桁架拱橋的凈跨徑)。桁架拱片的間距為2m左右。
2)橫向聯系
為了將各桁架拱片聯成整體,使之共同受力,并保證其橫向的穩定性,需在桁架拱片之間設置橫向聯系(圖1-1-61),其型式有橫系梁、橫隔板和剪力撐。橫系梁設在上、下弦桿的結點處和實腹段(間距3m~5m)。橫隔板設在實腹段與桁架部分的交界處和跨中,板的高度一般都直抵橋面。剪力撐設在L/4附近的上、下結點之間及跨徑端部。跨徑較大
的橋,應在下弦桿平面內設置一些水平剪力撐以增加橋梁的橫向剛度。
圖1-1-60斜桿式桁架拱橋a)斜壓桿式;b)斜拉桿式;c)三角形式
圖1-1-61橫向聯結系布置和橋面組成a)跨中截面;b)端部或L/4截面1-橫隔板;2-預制微彎板;3-混凝土填平層;4-拉桿;5-剪力撐;6-橫系梁
3)橋面
桁架拱橋的橋面由預制微彎板和現澆混凝土填平層組成。微彎板沿橫橋向擱置在桁架拱片的上弦桿和實腹段上。為了加強微彎板與桁架拱片的連接,可將上弦桿和實腹段設計成凸字形截面,并伸出錨固鋼筋。
4)上部結構與墩臺的連接
下弦桿與墩臺的連接,可在墩臺帽上預留10cm深的槽孔,將下弦桿的端頭插入,四周用砂漿填塞。上弦桿和橋面與墩臺的連接,有過梁式和伸入式兩種(圖1-1-62)。
(四)鋼筋混凝土剛架拱橋(特點:施工方便)
圖1-1-62上部構造和橋臺連接a)過梁式;b)伸入式
1.結構形式
剛架拱橋的外形與桁架拱橋相似,但構造比桁架拱橋簡單,整個橋跨只有兩根斜桿,外觀也比較整潔。剛架拱由拱圈、斜桿和弦桿組成(圖1-1-63)。
2.剛架拱橋的構造
剛架拱橋的拱肋截面多采用矩形;弦桿和實腹段拱肋與微彎板結合,需做成凸形。
拱肋一般分成3段或4段預制,段間的接頭多用干接頭,也可用濕接頭。拱圈、斜桿和弦桿之間的連接,除了斜桿上端與弦桿的連接,拱圈與弦桿的連接采用濕接頭之外,其余均用干接頭。
拱圈與弦桿的接頭處彎矩較大,往往發生裂縫,為了結構外表的美觀,在接頭處最好設置假縫。
為了使拱片之間連成整體,使之共同受力,并保證橫向穩定性,在拱片之間需設置橫向聯系。
圖1-1-63剛架拱橋
1-拱腿;2-實腹段;3-弦桿;4-斜桿;5-濕接頭;6-干接頭剛架拱橋的橋面構造和桁架拱橋相同,由微彎板和現澆混凝土填平層組成。
(五)鋼筋混凝土箱形拱橋(特點:穩定性好)
1.結構形式
箱形拱橋的主拱圈截面是由多個空心薄壁箱組成,其形式有槽形截面箱、I字形截面箱和閉合箱(圖1-1-64)。
2.槽形截面主拱箱構造
拱箱由鋼筋混凝土底板、橫隔板、蓋板以及連接用的角鋼組成(圖1-1-65)。
圖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)封閉箱
圖1-1-65槽形拱箱構造
1-底板;2-側板;3-橫隔板;4-蓋板;5-鋼板;6-排水孔;7-定位、連接角鋼;8-定位角鋼;9-連接角鋼;10-“馬蹄”
橫隔板的作用是增加拱箱的橫向剛度,加強主拱圈的整體性。橫隔板采用中間挖空的鋼筋混凝土板,以便施工人員通過。橫隔板沿拱軸線間距一般為2m~3.5m,在吊點、扣點處也應設置。
為了加強拱箱的整體性,將蓋板鋼筋伸出與拱箱側板頂面伸長的鋼筋互相連接。蓋板上面為現澆混凝土層,最好在上面鋪設縱橫間距為20cm~30cm的鋼筋網,以抵抗混凝土收縮和加強各預制塊件間的整體性。
拱箱底板兩邊外伸4cm~5cm的“馬蹄”,以便澆筑壁間的混凝土。兩拱箱“馬蹄”間留有4cm~6cm的空隙,便于調整吊裝時拱箱的橫向偏移。
拱箱合攏后填筑箱壁間的混凝土,將拱箱聯成整體。除此之外,每隔一個橫隔板應設置橫向連接,即在拱箱側壁下部預留孔洞,用鋼筋穿過,鋼筋兩端焊接在橫隔板的預埋鋼板上(或用螺栓夾緊)。
分段拱箱的箱壁和底板設有定位角鋼和連接角鋼。定位角鋼用螺栓夾緊,準確固定接頭位置后,再將定位角鋼、連接角鋼電焊。
拱腳與墩臺帽的連接,一般多在墩臺帽上預留深約40cm的凹槽,在凹槽與箱壁預埋鋼板或角鋼直接抵接,合攏定位后焊牢,現澆混凝土封填凹槽。插入槽內的拱箱應將箱壁加厚。
(六)鋼筋混凝土肋拱橋(特點:體積小)
圖1-1-66肋拱橋構造
1-拱肋;2-立柱;3-縱梁;4-行車道板;5-橫系梁
1.結構形式
肋拱是由兩條或兩條以上的分離拱肋和設置在拱肋上的立柱、橫梁、行車道板組成(圖1-1-66)。拱肋的數目、間距和截面形式應根據施工條件和經濟比較進行選用。
圖1-1-67空心兩鉸平板拱橋構造a)半縱斷面;b)半橫斷面
2.空心兩鉸平板拱構造
空心兩鉸平板拱在順橋向挖空,孔間設肋,頂板做成拋物線形或圓弧形,以改善受力情況。沿縱向設置橫隔板以加強整體性。跨徑在16m以內的,可在拱頂和兩拱腳處設置
2.肋拱構造
肋拱截面,對于小跨徑的,多采用矩形,肋高約為跨徑的1/40~1/60,肋寬約為肋高的0.5~2.0倍;對于較大跨徑的,多采用I字形,肋高約為跨徑的1/25~1/35,肋寬約為肋高的0.4~0.5倍,腹板厚度常采用0.4m~0.5m;對大跨徑的,多采用箱形。
為了保證拱肋的整體穩定性,肋與肋之間需設置橫系梁,兩側最邊緣拱肋之間的距離應不小于跨徑的1/20。
(七)鋼筋混凝土兩鉸平板拱橋(特點:節省鋼材)
1.結構形式
兩鉸平板拱的上部結構是一塊上平下曲的鋼筋混凝土板,板的兩端以斜面支承于墩臺帽的側面上,構成一次超靜定結構(圖1-1-67)。
橫隔板三道。對裝配式空心板拱,板與板之間可用鉸接,兩板連接處做成企口,待安裝后澆筑混凝土,并與橋面混凝土一次澆筑。
鉸的豎面用2層油毛氈隔開,鉸的斜面不墊任何材料,板拱與墩臺帽混凝土直接接觸。
墩臺帽的下前緣做成5cm~10cm寬的有足夠抗壓和抗剪強度的小平臺(圖1-1-67a),小平臺與拱腳下緣間的間距約0.5cm,中間墊以油毛氈,以控制上部結構下滑。
三、拱上建筑構造
(一)石拱橋拱上建筑構造
1.實腹式
實腹式拱上建筑由側墻、拱腹填料、護拱和橋面系等部分組成。
側墻承受填料和車輛荷載所產生的側向壓力,一般用塊石和片石砌筑。為了美觀,可用粗料石鑲面。側墻厚度由計算決定,通常頂寬為0.5m~0.75m,向下逐漸加厚,外坡垂直,內坡為4:1或3:1。
拱腔填料是用來支承橋面,并有傳遞荷載和吸收沖擊力的作用,一般采用粗砂、礫石、碎石及煤渣等透水性良好的散料,以防積水造成凍脹。在非冰凍區,可用普通土填筑。
拱圈一般都設置護拱,它是在拱腳的拱背上用低標號砂漿砌片石而成。由于護拱加厚了拱腳截面,因此能協調拱圈受力。為了便于排除橋面滲入拱腔的雨水,護拱一般做成斜坡式。
橋面系包括行車道、人行道和兩側欄桿。
圖1-1-68橫向腹孔布置
2.空腹式
空腹式拱上建筑一般做成橫向腹孔的形式,不設腹孔部分的構造與實腹拱相同。
石拱橋的腹孔常用圓弧形的小拱,稱為腹拱,其拱圈稱為腹拱圈,支承腹拱圈的拱墩稱為腹拱墩。
腹孔的布置都是對稱的,每邊2~5孔,視主拱圈的跨徑大小而定。腹孔大多數做成等跨的形式,一般設置在主拱圈的拱腳到1/4~1/3跨徑范圍內(圖1-1-68)。
腹孔跨徑的大小應根據主拱圈受力和美觀等方面的要求確定。跨徑小,拱上建筑減輕的重力少,但主拱圈受力較為均勻;跨徑大,拱上建筑減輕的重力多,但腹孔墩處集中荷載大,主拱圈受力不均勻。因此,腹拱圈跨徑一般不大于主拱圈跨徑的1/8~1/15(其比值隨主拱跨徑增大而減小)。腹拱矢跨比為1/3~1/6。石砌腹孔圈厚度為30cm~45cm。
石拱橋腹拱墩的型式有實體橫墻式和空腹橫墻式兩種。
腹拱
墩的厚度一般應大于60cm。腹拱墩側面可以是直立的,也可以設30:1的斜坡。腹拱在墩臺處的支承形式如圖1-1-69所示。靠近墩臺附近的腹孔應做成三鉸拱,大跨徑拱橋靠近實腹段的腹孔也可做成二鉸拱,以免主拱圈變形時引起腹拱圈開裂。腹拱鉸可用油毛氈隔開。
圖1-1-69腹孔在墩臺處支承方案
(二)雙曲拱橋、箱形拱橋和肋拱橋拱上建筑構造實腹式雙曲拱拱上建筑的構造同實腹式石拱橋一樣。
空腹式雙曲拱橋、箱形拱橋和肋拱橋拱上建筑的構造和腹孔的布置原則同空腹式石拱橋基本相同,不同之處是腹拱除了采用圓弧拱的小拱之外,還采用微彎板和簡支板等形式。腹孔布置的范圍比石拱橋大些,以便更多地減輕拱上建筑的重力。腹孔的跨徑可以比石拱橋大一些。腹拱墩除用橫墻式外,還用立柱式。立柱式減輕結構重力較多,橫墻式能增強主拱圈橫向整體性并把活載較均勻地分布在主拱圈的全寬上。
設置立柱的腹拱墩,立柱的鋼筋向上伸入蓋梁,向下伸入主拱圈。立柱較高時,柱間應設橫系梁。蓋梁沿橋的橫向可做成兩端懸臂,以減小主拱圈寬度。
腹孔在墩臺處的支承方式和腹拱鉸的設置,當采用拱式結構時與石拱橋相同;當采用板式結構時,在主拱腳處設置腹孔墩,板鉸支承在腹孔墩上以適應主拱圈的變形。
四、拱橋的細部構造
(一)拱上填料、橋面和人行道
拱上建筑填料起著擴大車輛荷載分布面積的作用,同時還能減少車輛荷載的沖擊作用。無論是實腹式拱橋還是空腹式拱橋,主拱圈及腹拱圈的拱頂處填料厚度(包括路面厚度),對石拱橋不小于50cm;對雙曲拱橋不小于30cm。當填土厚度超過上述數值時,可不計汽車荷載對拱圈的沖擊力。
拱橋行車道部分的橋面鋪裝類型,應根據橋梁所在地區的公路等級,交通量的大小等條件綜合考慮。目前采用較多的是瀝青混凝土橋面和水泥混凝土橋面。
行車道兩側,應根據需要設置人行道和欄桿,其構造和梁橋相似。
(二)伸縮縫和變形縫
在活載作用、溫度變化、混凝土收縮等因素影響下,主拱圈將產生撓度,拱上建筑也隨著變形,這時側墻或腹拱圈與墩臺連接處將形成裂縫。為了防止這種不規則裂縫的出現,而設置伸縮縫和變形縫。
實腹式拱橋的伸縮縫通常設在兩拱腳的上方,并需在橫橋方向貫通全寬及側墻的全高。目前多將伸縮縫做成直線形(圖1-1-70),以使構造簡單,施工方便。
空腹式拱橋,一般將靠墩臺的第一個腹拱圈做成三鉸拱,并在靠墩臺的拱鉸上方的側墻上也相應地設置伸縮縫,在其余兩拱鉸上方的側墻上可設變形縫(圖1-1-71)。在大跨徑拱橋中,由于靠近拱頂的腹拱圈做成兩鉸拱,所以拱鉸的上方側墻仍需設置變形縫。伸縮縫的寬度一般為2cm~3cm,縫內用瀝青麻絮填塞。變形縫不留縫寬,設縫時用
圖1-1-70實腹式拱橋伸縮縫型式
圖1-1-71空腹式拱橋伸縮縫和變形縫1-伸縮縫;2-變形縫;3-三鉸腹拱;4-二鉸腹拱
干砌或低標號砂漿砌縫或用油毛氈隔開。
人行道、欄桿、緣石和混凝土橋面,在腹拱鉸的上方或側墻有伸縮縫和變形縫處,均應設置貫通的伸縮縫和變形縫。
(三)橋面排水和防水設施
水分滲人砌體,易于溶解混凝土和砂漿中的游離石灰,在寒冷地區還會造成凍脹,因此,要求橋面雨水能迅速排除,而且,要求將透過橋面鋪裝層滲入拱腹內的雨水也能及時排除。
1.橋面排水
行車道應根據不同的路面材料設置1.5%~3%的橫坡,人行道設置向行車道一側傾斜1%的橫坡。拱橋橋面的縱向排水和泄水管的布置與梁橋相同。
2.防水設施
透過橋面鋪裝層滲入到拱腹內的雨水,應由防水層匯集到預埋在拱腹內的泄水管排出。防水層和泄水管的敷設方式與拱上建筑形式有關。
實腹式拱橋,防水層應沿拱背護拱、側墻鋪設。對單孔橋,可不設泄水管,積水沿防水層流至兩橋臺后面的盲溝,然后沿盲溝流出路堤。對于多孔橋,可在1/4跨徑處設泄水管(圖1-1-72)。
空腹式拱橋,防水層沿腹拱上方和主拱圈實腹段的拱背鋪設,泄水管宜布置在1/4跨徑附近(圖1-1-73)。
圖1-1-72多孔實腹式拱橋拱背排水1-泄水管;2-防水層;3-填料;4-橋面鋪裝;5-伸縮縫
圖1-1-73空腹式拱橋拱背排水1-泄水管;2-防水層;3-填料;4-橋面鋪裝;5-腹拱
泄水管可以用鑄鐵管、混凝土管和塑料管。泄水管的內徑一般為6cm~8cm,在嚴寒地區需適當加大。管頂應做成喇叭形并加罩鐵篩蓋,在篩蓋周圍堆放碎石或礫石,雨水通過碎、礫石過濾后經泄水管排出。施工時,將泄水管四周用水泥砂漿填筑密實,并將防水層伸入喇叭口內少許,以防止滲漏。管節伸出拱圈10cm~15cm(圖1-1-74)。
防水層在全橋范圍內不宜斷開,當通過伸縮縫或變形縫應妥善處理,使其既能防水又可以適應變形(圖1-1-75)。
防水層有粘貼式和涂抹式兩種。前者用2~3層油毛氈與瀝青膠交替貼鋪而成,效果較好,但造價高,后者用瀝青涂抹于砌體表面,施工方便,造價低廉,但效果較差。當要求較低時,也可在拱背上鋪一層厚8cm~10cm的石灰三合土或鋪筑厚2cm的防水砂漿。
圖1-1-74泄水管構造
1-泄水管;2-鐵篩蓋;3-三合土或砂漿抹平;
4-防水層;5-水泥砂漿抹面(鐵絲網);
6-碎石;7-拱圈
圖1-1-75伸縮縫處防水層構造
1-伸縮縫或變形縫;2-白鐵皮;3-防水層;
4-水泥砂漿;5-涂油脂粗繩;6-瀝青;7-混凝土
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