发布时间： 2016年08月04日
拱式桥在竖向荷载作用下，两拱脚处不仅产生竖向反力，还产生水平反力(推力)o
水平推力的作用使拱中的弯矩和剪力大大地降低。设计合理的拱主要承受拱轴压力，
拱截面内弯矩和剪力均较小，因此可充分利用石料或混凝土等抗压能力强而抗拉台邑力差的
圬工材料。由此可见，拱式桥是钢筋混凝土桥和圬工桥最合理的结构形式之一。拱式桥是
推力结构，其墩台基础必须承受强大的拱脚推力。因此拱式桥对地基要求很高，适建于地
质和地基条件良好的桥址。
拱桥按其结构体系分为：
1)简单体系拱桥。在简单体系拱桥中，拱桥的传力结构不与主拱形成整体共同承受
荷载。桥上的全部荷载由主拱单独承受，它们是桥跨结构的主要承重构件。拱的水平推力
直接由墩台或基础承受。
①主拱构造。石板拱宽跨比不应小于1/20，石料规格一般采用料石、块石、片石等
各种类型。根据受力特点，主拱的构造应满足下列要求：拱石受压面应选择较大的平整
面，并使拱石的大头向上，小头向下，受压面的砌缝应与拱轴线垂直;，当拱厚较大时，宜
采用2---4层砌筑，并应纵横错缝，错缝间距不小于100mm;砂浆砌缝宽度不应大于20～
30mm;拱圈与墩台及宽腹式拱墩连接处，应采用特制的五角石，以改善连接处的受力
状况。
②拱上建筑构造。拱上建筑按其采用的构造方式，可分为实腹式和空腹式两种。
实腹式拱上建筑由拱腔填料、侧墙、护拱和桥面系等部分组成，一般适用于小跨径
拱桥。
空腹式拱上建筑最大的特点是具有腹孔和腹孔墩。腹孔有拱式腹孑L、梁(板)式孔两
种形式。腹孑L跨径不宜过大，一般不大于主拱跨径的1/8～1/15，同时腹孔的构造应
统一。
③细部构造。为了防止不规则裂缝的出现，需在相对变形较大的位置设置伸缩缝，相
对变形较小的位置设置变形缝。桥面系均应在相应位置设置伸缩缝或变形缝，以适应主拱
的变形。
实腹式拱桥的伸缩缝通常设在两拱脚的上方，并需在横桥方向贯通全宽及侧墙的全
高。目前多将伸缩缝做成直线形，以使构造简单，施工方便。
对于空腹式拱桥，当采用拱式腹孔时，一般将紧靠墩台的第一个腹拱做成三铰拱，并
在靠墩台侧拱铰上方的侧墙内设置伸缩缝，其余拱铰上方可设变形缝。
2)组合体系拱桥。组合体系拱桥一般由拱和梁、桁架或刚架等两种以上的基本结构
体系组合而成，拱桥的传力结构与主拱按不同的构造方式形成整体结构，以共同承受荷
载。根据构造方式及受力特点，组合体系拱桥可分为桁架拱桥、刚架拱桥、桁式组合拱桥
和拱式组合体系桥等四大类。
①桁架拱桥又称拱形桁架桥，是由拱和桁架两种结构体系组合而成。
②刚架拱桥也是一种有推力的拱桥，主结构由拱肋构成主拱，拱上建筑取斜腿刚构的
形式，并联结成整体，故名刚架拱桥。刚架拱桥的外形与桁架拱桥相似，但构造比桁架拱
桥简单，整个桥跨没有竖杆，只有少量的斜杆(跨径小于30m时，可不设斜杆)o刚架拱
桥的上部结构由刚架拱片、横向联结系和桥面系等部分组成。
桁架拱桥和刚架拱桥均属于整体型上承式拱桥。
③桁式组合拱桥是由两端的悬臂桁架梁和中段的桁架拱组成的拱梁组合体系，也是一
种有推力结构。主孔桁架一般采用斜杆式，可分为三角形式、斜压杆式和斜拉杆式三种，
其中斜拉杆式是大跨径预应力混凝土桁式组合拱桥常用的形式。
桁式组合拱桥主跨是由两端的悬臂桁架、中段的桁架拱片、横向联结系和桥面系等部
分组成，主孔下弦杆的曲线一般采用二次抛物线形，矢跨比一般在1/6 -1/9，当边孔采
用桁式拱时，应根据主跨与边跨水平推力接近的原则来确定矢跨比。桁式组合拱上下弦杆
一般采用闭合的箱形截面，较为刚劲，所以拱片间距不宜过小，对于双车道桥梁，一般采
用两片桁式拱片。
④拱式组合体系桥是将拱肋和系杆组合起来，共同承受荷载，可充分发挥各构件的材
料强度。拱式组合体系桥可做成有推力和无推力两种形式，也可以做成上承式、中承式或
下承式三种形式。一般无推力中、下承式的拱式组合体系桥使用较多，无推力的拱式组合
体系桥常称为系杆拱桥，一般由拱肋、吊杆(或立柱)、系杆、横向联结系和桥面系等组
成，根据拱肋和系杆(梁)相对刚度的大小，可划分为柔性系杆刚性拱、刚性系杆柔性拱
和刚性系杆刚性拱三种体系。目前出现的大跨径系杆拱桥大多采用钢筋混凝土或钢管混凝
土结构，除单跨外，更多的是三跨飞燕式。
(3)刚架桥。刚架桥是由梁式桥跨结构与墩台(支柱、板墙)整体相连而形成的结构
体系，其梁柱结点为刚结。按照其静力结构体系可分为单跨或多跨的刚架桥，也可分为铰
支承刚架桥和固端支承刚架桥。
刚架桥的支柱做成直柱式称门形刚架桥，做成斜柱式称斜腿刚架。刚架桥可以全部采
用钢筋混凝土或预应力混凝土建造，也可以采用预应力混凝土的主梁和钢筋混凝土的
支柱。
刚架桥的主梁截面形式与梁式桥相同。主梁在纵向的变化可采用等截面、变宽截面和
变高截面等。有时为了适应内力的变化和施工方便，主梁可分段采用几种不同的截面
形式。
刚架桥的支柱有薄壁式和柱式。柱式又分单柱式和多柱式。支柱的横截面可以采用实
体矩形、工字形或箱形等。刚架桥支柱与主梁相连接处称为节点。对于板式刚架桥，可在
节点内缘加梗肋，并适当配筋，对于采用肋梁式主梁的刚架桥，其端节点可以采取多种方
式加梗肋，常用的加梗肋方法有仅桥面板加梗肋，仅梁肋加梗肋，两者均加梗肋，必要时
在主梁底缘可加设底板，使节点附近的主梁变为箱形截面。
支柱可采用与主梁相同的方法处理。
(4)悬索桥。悬索桥又称吊桥，是最简单的一种索结构，其特点是桥梁的主要承载结
构由桥塔和悬挂在塔上的高强度柔性缆索及吊索、加劲梁和锚碇结构组成。现代悬索桥一
般由桥塔、主缆索、锚碇、吊索、加劲梁及索鞍等主要部分组成，如图2.2.10所示。
1)桥塔。桥塔是悬索桥最重要的构件。桥塔的高度主要由桥面标高和主缆索的垂跨
比f/L确定，通常垂跨比fL为1/9 -1/12大跨度悬索桥的桥塔主要采用钢结构和钢
筋混凝土结构。其结构形式可分为桁架式、刚架式和混合式三种。刚架式桥塔通常采用箱
形截面。
2)锚碇。锚碇是主缆索的锚固构造。主缆索中的拉力通过锚碇传至基础，通常采用
的锚碇有两种形式：重力式和隧洞式。
3)主缆索。主缆索是悬索桥的主要承重构件，可采用钢丝绳钢缆或平行丝束钢缆，
大跨度吊桥的主缆索多采用后者。
4)吊索。吊索也称吊杆，是将加劲梁等恒载和桥面活载传递到主缆索的主要构件。
吊索可布置成垂直形式的直吊索或倾斜形式的斜吊索，其上端通过索夹与主缆索相连，下
端与加劲梁连接。吊索与主缆索连结有两种方式：鞍挂式和销接式。吊索与加劲梁联结也
有两种方式：锚固式和销接固定式。
5)加劲梁。加劲梁是承受风载和其他横向水平力的主要构件。大跨度悬索桥的加劲
梁均为钢结构，通常采用桁架梁和箱形梁。预应力混凝土加劲梁仅适用于跨径500m以下
的悬索桥，大多采用箱形梁。
6)索鞍。索鞍是支承主缆的重要构件，可分为塔顶索鞍和锚固索鞍。塔顶索鞍设置
在桥塔顶部，将主缆索荷载传至塔上;锚固索鞍(亦称散索鞍)，设置在锚碇的支架处，
把主缆索的钢丝绳束在水平及竖直方向分散开来，并将其引入各自的锚固位置。
(5)组合式桥。组合式桥是由几个不同的基本类型结构所组成的桥。各种各样的组合
式桥所组合的基本类型不同，其受力特点也不同，往往是所组合的基本类型结构的受力特
点的综合表现。常见的这类桥型有梁与拱组合式桥(如系杆拱、桁架拱及多跨拱梁结构
等)、悬索结构与梁式结构的组合式桥(如斜拉桥等)o
斜拉桥是典型的悬索结构和梁式结构组合的，由主梁、拉索及索塔组成的组合结构体
系，如图2.2.11所示。这里以混凝土斜拉桥为例介绍其构造特点。
图2.2.11 斜拉桥示意图
1-缆索;2-塔柱;3-桥墩;4-桥台;5一主梁;6一辅助墩
1)拉索。拉索是斜拉桥的主要承重构件，多采用抗拉强度高、疲劳性能好和弹性受
力范围大的优质钢材制成。一般拉索的造价约占全桥的25%-30%，目前采用较多的有
平行钢丝束、钢绞线束和封闭式钢索，在某些桥上还有采用高强钢筋和型钢。平行钢丝束
目前使用非拉索在桥纵向的布置有许多方式，一般有如下几种：辐射式、竖琴式、扇式、
星式。拉索在桥横向布置通常有两种基本形式，即双面索和单面索。双面索一般设置在桥
面两侧，可布置为垂直索面或相向倾斜索面。单面索一般设置在桥梁纵轴线上，通常作为
桥面分车带。
2)主梁。混凝土斜拉桥常用的主梁结构形式有连续梁、悬臂梁、悬臂和连续刚构等。
3)索塔。索塔主要承受轴力，有些索塔也承受较大的弯矩。通常索塔可采用钢筋混
凝土、预应力混凝土或钢材建造，其结构有多种类型，主要根据拉索的布置要求、桥面宽
度以及主梁跨度等因素选用。常用的索塔形式沿桥纵向布置有单柱形、A形和倒Y形，
沿桥横向布置有单柱形、双柱形、门式、斜腿门式、倒V形，倒Y形、A形等。索塔横
截面根据设计要求可采用实心截面，当截面尺寸较大时采用工形或箱形截面，对于大跨度
斜拉桥采用箱形截面更为合理。索塔的高度通常与桥梁主跨有关，主梁的最大跨度与索塔
高度的比一般为3.1～6.3，平均为5.0左右。
3.桥梁支座
桥梁支座是桥跨结构的支承部分，它将桥跨结构的支承反力传递给墩台，并保证桥跨
结构在荷载作用下满足变形要求。
支座按其允许变形的可能性分为固定支座、单向活动支座，按其材料分为钢支座、聚
四氟乙烯支座.、橡胶支座、铅支座等。
虽然支座也是桥梁的一个重要组成部分，但它在整个桥梁工程的造价中所占比例
很小。
(三)桥梁下部结构
1.桥墩
(1)实体桥墩。实体桥墩是指桥墩是由一个实体结构组成的，按其截面尺寸、桥墩重
量的不同可分为实体重力式桥墩和实体薄壁桥墩(墙式桥墩)o
实体桥墩由墩帽、墩身和基础组成。大跨径的墩帽厚度一般不小于o.4m，中小跨梁
桥也不应小于0.3m，并设有50～100mm的檐口。墩帽采用C20号以上的混凝土，加配
构造钢筋，小跨径桥的墩帽除严寒地区外，可不设构造钢筋。在墩帽放置支座的部位，应
布置一层或多层钢筋网。当桥墩上相邻两孔的支座高度不同时，需加设混凝土垫石予以调
整，并在垫石内设置钢筋网。
(2)空心桥墩。空心桥墩有两种形式，一种为上述实体重力型结构。另一种采取薄壁
钢筋混凝土的空格形墩身，四周壁厚只有30cm左右。为了墩壁的稳定，应在适当间距设
置竖直隔墙及水平隔板。
空心桥墩墩身立面形状可分为直坡式、台坡式、斜坡式，斜坡率通常为50：1～
43：la
空心墩按壁厚分为厚壁与薄壁两种，一般用壁厚与中面直径(即同一截面的中心线直
径或宽度)的比来区分：￡/D≥1/10为厚壁，￡/D<1/10为薄壁。
空心桥墩在构造尺寸上应符合下列规定：
1)墩身最小壁厚，对于钢筋混凝土不宜小于30cm，对于素混凝土不宜小于50cmo
2)墩身内应设横隔板或纵、横隔板，通常的做法是：对40cm以上的高墩，不论壁
厚如何，均按6 ---10m的间距设置横隔板。
3)墩身周围应设置适当的通风孔与泄水孔，孔的直径不宜小于20cm;墩顶实体段以
下应设置带门的进入洞或相应的检查设备。薄壁空心墩按计算配筋，一般配筋率在0.5%
左右，也有只按构造要求配筋的。
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(3)柱式桥墩。柱式桥墩一般由基础之上的承台、柱式墩身和盖梁组成。柱式桥墩的
墩身沿桥横向布置，通常由1--4根立柱组成，柱身为0.6～1.5m的大直径圆柱或方形、
六角形等，使墩身具有较大的强度和刚度，当墩身高度大于6～7m时，可设横系梁加强
柱身横向联系。墩柱配筋的一般要求为：纵向受力钢筋的直径应不小于12mm;纵向受力
钢筋截面积应不小于混凝土计算截面的0.4%;纵向受力钢筋净距应不小于50mm，净保
护层不小于25mm;箍筋直径应不小于6mm;在受力钢筋的接头处，箍筋间距应不大于
纵向钢筋直径的10倍或构件横截面的较小尺寸，亦不大于40mm o
当用横系梁加强桩柱的整体性时，横系梁高度可取为桩(柱)径的0.8～1.0倍，宽
度可取为桩(柱)径0.6～1.O倍。横系梁一般按横截面积的0.10%配置构造钢筋即可。
构造筋伸人桩内与桩内主筋连接。
盖梁横截面形状一般为矩形或T形(或倒T形)，底面形状有直线形和曲线形两种。
(4)柔性墩。柔性墩是桥墩轻型化的途径之一，是在多跨桥的两端设置刚性较大的桥
台，中墩均为柔性墩。同时，在全桥除在一个中墩上设置活动支座外，其余墩台均采用固
定支座。
典型的柔性墩为柔性排架桩墩，是由成排的预制钢筋混凝土沉人桩或钻孔灌注桩顶端
连以钢筋混凝土盖梁组成。多用在墩台高度5.O～7.Om，跨径一般不宜超过13m的中、
小型桥梁上。
柔性排架桩墩分单排架和双排架墩。单排架墩一般适用于高度不超过4.O～5. Omo.桩
墩高度大于5. Om时，为避免行车时可能发生的纵向晃动，宜设置双排架墩;当受桩上荷
载或支座布置等条件限制不能采用单排架墩时，也可采用双排架墩。盖梁与梁的接触面之
间垫10mm的油毛毡。为使全桥形成框架体系，可用锚栓将上、下部构造连接起来，锚
栓的直径用25～28mm，预埋在盖梁内。两孔的接缝处用水泥砂浆填实，最好设置桥面连
续装置。桥台背墙与梁端接缝亦填以水泥砂浆，不设伸缩缝。
(5)框架墩。框架墩采用压挠和挠曲构件，组成平面框架代替墩身，支承上部结构，
必要时可做成双层或更多层的框架支承上部结构。这类空心墩为轻型结构，是以钢筋混凝
土或预应力混凝土构件组成。
除以上所述类型外，还有弹性墩、拼装式桥墩、预应力桥墩等。
2.桥台
按照桥台的形式，可分为以下几种：
(1)重力式桥台。重力式桥台主要靠自重来平衡台后的土压力，桥台本身多数由石
砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地浇筑的方法施工。重力式桥台依据桥
梁跨径、桥台高度及地形条件的不同有多种形式，常用的类型有U形桥台、埋置式桥台、
八字式和耳墙式桥台等，如图2.2.12所示。埋置式桥台将台身埋置于台前溜坡内，不需
要另设翼墙，仅由台帽两端耳墙与路堤衔接。
1)台帽与背墙。桥台顶帽由台帽和背墙两部分组成。台帽采用C20素混凝土或钢筋
混凝土，其中钢筋的布置和支座边缘到台身的最小距离与桥墩相同。实体式桥台背墙一般
不设钢筋，悬臂式桥台顶帽采用钢筋混凝土，并按计算布置受力钢筋。
2)台身。实体式桥台台身前后设置斜坡呈梯形截面，外表面斜坡可取用10：1，内
侧斜坡取8：1-6：l台身顶的长度与宽度应配合台帽，当台身为圬工结构时，并要求
台身任一水平截面的纵向宽度不小于该截面到台顶高度的0.4倍。埋置式桥台，由于作用
在桥台上的水平力较U形桥台小些，在拟定尺寸时，台身底部可略大于顶部尺寸。
3)翼墙及耳墙o U形桥台的翼墙，外侧呈直立，内侧为3：1～5.1的斜坡。八字式
和一字式的翼墙，根据近年的设计经验，墙顶宽取0.4m，外侧用10：1斜坡，内侧可用
8：1-10：1，翼墙的长度根据实地地形确定，尾端应保持一个相当高度。埋置式桥台的
挡土采用耳墙，耳墙长度不宜太长，一般不超过3～4mo厚度为0.15～0.3m，度高为
0.5～2.5m，耳墙应将主筋伸人台帽或背墙借以锚固。
(2)轻型桥台。轻型桥台一般由钢筋混凝土材料建造，其特点是用这种结构的抗弯能
力来减少圬工体积而使桥台轻型化。常用的轻型桥台有薄壁轻型桥台和支撑梁轻型桥台。
轻型桥台适用于小跨径桥梁，桥跨孔数与轻型桥墩配合使用时不宜超过三个，单孑L跨径不
大于13m，多孔全长不宜大于20mo为了保持桥台的稳定，除构造物牢固地埋入土中外，
还必须保证铰接处有可靠的支撑，故锚固上部块件之栓钉孔、上部构造与台背间及上部构
造各块件间的连接缝，均需用与上部构造同标号的小石子混凝土填实。
(3)框架式桥台。框架式桥台是一种在横桥向呈框架式结构的桩基础轻型桥台，它所
承受的土压力较小，适用于地基承载力较低、台身较高、跨径较大的梁桥。其构造形式有
柱式、肋墙式、半重力式和双排架式、板凳式等。
框架式桥台均采用埋置式，台前设置溜坡。为满足桥台与路堤的连接，在台帽上部设
置耳墙，必要时在台帽前方两侧设置挡板，以防溜坡土进入支座部位。
(4)组合式桥台。为使桥台轻型化，桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平
力，而台后的土压力由其他结构来承受，形成组合式的桥台。常见的有锚定板式、过梁
式、框架式以及桥台与挡土墙的组合等形式。
3.墩台基础
(1)扩大基础。这是桥涵墩台常用的基础形式，属于直接基础，是将基础底板设在直
接承载地基上，来自上部结构的荷载通过基础底板直接传递给承载地基。其平面常为矩
形，平面尺寸一一般较墩台底面要大一些。基础较厚时，可在纵横两个剖面上都砌筑成台
阶形。
(2)桩与管柱基础。当地基浅层地质较差，持力土层埋藏较深，需要采用深基础才台邑
满足结构物对地基强度、变形和稳定性要求时，可用桩基础。桩基础依其施工工艺不同分
为沉人桩及钻孑L灌注柱。当水文地质条件较复杂，特别是深水岩面不平，无覆盖层或覆盖
层很厚时，采用管柱基础比较合适。管柱基础的结构可采用单根或多根形式，主要由承
台、多柱式柱身和嵌岩柱基三部分组成。
(3)沉井基础。桥梁工程常用沉井作为墩台的梁基础。沉井是一种井筒状结构物，依
靠自身重量克服井壁摩擦阻力下沉至设计标高而形成基础，通常用混凝土或钢筋混凝土制
成。它既是基础，又是施工时的挡土和挡土围堰结构物。
沉井形式各异，但在构造上均主要由井壁、刃脚、隔墙、井孑L、凹槽、封底、填心和
盖板等组成。
此外，，还有地下连续墙基础、组合式基础等。
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