拱桥主要尺寸的拟定

康翠力

(黑龙江农垦勘测设计研究院)

1 板拱桥

1.1 实体矩形板拱桥

实体矩形板拱桥的主拱圈采用整体实心矩形截面，一般用于实腹式拱桥。板拱桥的拱圈宽度主要取决于桥面宽度。当设人行道时，通常将人行道栏杆(宽约15～25 cm)悬出;当不设人行道时，则仅将防撞栏杆悬出5～10 cm。

对于多孔或大跨径实腹式拱桥，可将人行道宽度部分或全部布置在钢筋混凝土悬臂上，以减小主拱圈宽度和墩台尺寸。钢筋混凝土人行道悬臂的做法主要有两种:一种是设置单独的悬臂构件;另一种是采用横贯全桥的横挑梁，在挑梁上再安装钢筋混凝土人行道板，后者用钢量较大，但悬臂长度大，一般可悬出1～2.5 m，最大可悬出4 m。

当板拱用于空腹式拱桥时，拱圈宽度的拟定则随拱上建筑形式的不同而异。对拱式腹孔，拱圈宽度的拟定与实腹式拱相同;对梁式腹孔，拱圈宽度通常小于桥面宽度，而通过拱上立柱盖梁将人行道或部分行车道悬臂挑出拱圈宽度以外，以减小拱圈宽度和墩台尺寸，节省材料。通常把拱圈宽度小于桥面宽度的拱圈称为窄拱圈。

在拟定拱圈宽度时，要兼顾桥面悬臂长度和宽跨比。悬臂长度太长，虽然减小了拱圈宽度和墩台尺寸，但也相应增加了悬臂构件的用量，同时，过小的拱圈宽度，难以保证其横向稳定性的要求。

拱圈厚度可以是等厚度，也可以是变厚度，其值主要根据桥梁跨径、矢高、建筑材料、荷载大小等因素通过试算确定。

1.2 箱形扳拱桥

箱形板拱桥的拱圈截面由多室箱构成。箱形板拱桥的主拱圈高度主要取决于拱的跨径，一般通过试算确定，在初拟时可取拱圈高度为跨径的1/55～1/75，也可以按经验公式估算。

拱圈高度还与拱圈所用混凝土强度有很大关系，提高拱圈混凝土的强度，可以减小截面尺寸，从而减轻拱体本身的自重或加大跨径。目前，多数拱桥采用C35～C40混凝土，对于特大跨径拱桥应尽量采用更高强度等级的混凝土，如重庆万县长江大桥拱圈就采用了C60混凝土。

箱形板拱桥拱圈宽度的拟定与实体矩形板拱桥相似。为了节省材料，可以采用悬挑桥面，减小拱圈宽度，即采用窄拱圈形式。拱圈宽度一般可为桥宽度的0.6～1.0倍，桥面悬挑可达到4.0 m，但为保证其横向稳定性，一般要求拱圈宽度不小于跨径的1/20。对于特大跨径拱桥，其拱圈宽度通常难以满足该条件，只要横向稳定性能得到保证即可，如跨径420 m的万州桥其宽跨比为1/26.25;跨径390 m的克拉克桥其宽跨比为1/30。

箱形板拱是由一个个箱肋组成的，箱肋是预制吊装施工的箱形拱桥的基本构件。在确定拱圈宽度后，在横向划分为多少个箱肋，主要取决于(缆索)吊装能力。拱圈宽度一定时，箱肋宽度大，则箱肋数少，横向接缝少，整体性强，单箱肋安装时的横向稳定性好，但吊装重量增大，设计时必须充分考虑施工设备和起吊能力。

2 肋拱桥

2.1 矩形肋拱

矩形截面具有构造简单，施工方便等优点。但在受弯矩作用时不能充分发挥材料的作用。经济性差，一般仅用于中、小跨径的肋拱桥。初拟尺寸时，矩形拱肋肋高可取跨径的1/40～1/9，肋宽大致可取肋高的0.5～2.0倍。

2.2 工形肋拱

工形截面由于截面核心距比矩形的大，具有更大的抗弯能力，适合于拱内弯矩更大的大、中跨径的肋拱桥。工形拱肋肋高一般为跨径的1/25～1/35，肋宽约为肋高的0.4～0.5倍，腹板常为30～50 cm。工形肋拱虽在材料上比矩形肋拱经济，但也存在构造复杂、施工麻烦以及横向刚度小等问题。

2.3 箱形肋拱

箱形肋拱的拱肋截面采用箱形截面。它除具备箱形板拱的优点外，与箱形板拱相比更加节省混凝土用量，减轻了恒载重力，减少了墩台圬工数量，使造价降低。另外，在外观上，箱形肋拱桥线形清晰明快，轻盈美观，施工也比较方便(既可吊装，又可现浇，或预制与现浇相结合)，由于具有上述特点，箱形肋拱目前已在钢筋混凝土拱桥中被普遍采用。

箱形肋拱可以由双肋或多肋组成，肋间设置横系梁使之形成整体。对于拱肋，则视其跨径大小、荷载等级、桥宽(或肋数)、施工条件等可考虑由单箱肋构成，也可由双箱肋或多箱肋构成。

箱形肋拱的肋数主要根据桥梁宽度、肋型、材料性能、汽车荷载等级、施工条件、拱上结构以及技术经济等诸方面考虑决定，通常以采用少肋形式为宜。一般桥宽在20 m以内均可采用双肋式;桥宽大于20 m时，为避免由于肋中距增大而使肋间横系梁、拱上立柱、盖梁尺寸增大太多，可采用三肋或四肋式。由于多肋式拱受力复杂，且中肋长期处于高负荷状态，实际中较少采用。对高速公路上的拱桥，一般桥宽较大，通常都是采用分离的双肋式拱。

箱形肋拱拱肋由单箱肋构成时，肋宽较小，与拱上立柱尺寸较为协调，结构更加轻盈美观，一次性预制(或现浇)，整体性好，施工方便。其缺点是吊装施工时，吊装重量大。对此，可考虑先预制顶板为6～8 cm的箱肋，待吊装成拱后，再现浇顶板不足部分的混凝土。

对由双箱肋或多箱肋构成的拱肋，其构成方法和构造要求基本与箱形板拱相同。当其吊装能力有限时，同样先吊装顶板仅为6～8 cm的箱肋，待成拱后再现浇顶板厚度不足部分的混凝土。

箱形肋拱拱肋截面尺寸根据受力需要确定，初拟时一般肋高可取跨径的1/50～1/70，肋宽取肋高的1.0～2.0倍。在确定拱肋中单箱肋的尺寸时，不仅要考虑使用阶段的受力需要。同时也要考虑单箱肋在施工过程中的单箱肋吊运、悬挂和成拱时的强度和稳定需要。各细部尺寸拟定参见箱形板拱部分。

箱形肋拱通常采用等截面形式，以方便施工。但对于特大跨径的箱形肋拱，也可采用更为合理的变截面拱肋，通常采用变高度形式，也可根据其需要同时变化高度和宽度。

2.4 管形肋拱

管形助拱桥是指采用钢管混凝土结构作为拱肋的拱桥。钢管混凝土肋拱断面中钢管直径、钢管根数、布置形式等应根据桥梁跨径、桥宽及受力等具体情况确定。钢管混凝土具有强度高、质量轻、塑性好、耐疲劳和冲击等优点，已广泛使用在中、下承式拱桥中，在上承式肋拱上也已开始使用，尺寸可参照已建成的大桥进行拟定。