拱桥是我国公路上使用很广泛的一种桥梁体系。拱桥与梁桥的区别,不仅在于外形不同,更重要的是两者受力性能有差别。由力学知识知道,梁式结构在竖向荷载作用下,支撑处仅产生竖向支承反力,而拱式结构在竖向荷载作用下,支撑处不仅产生竖向反力,而且还产生水平推力。由于这个水平推力的存在,拱的弯矩将比相同跨径的梁的弯矩小很多,而使整个拱主要承受压力。这样,拱桥不仅可以利用钢、钢筋混凝土等材料来修建,而且还可以根据拱的这个受力特点,充分利用抗压性能较好而抗拉性能较差的圬工材料(石料、混凝土、砖等)来修建。这种由圬工材料修建的拱桥又称为圬工拱桥。
拱桥的主要优点如下:
(1)跨越能力较大。
(2)能充分做到就地取材,与钢桥和钢筋混凝土梁式桥相比,可以节省大量的钢材和水泥。
(3)耐久性好,而且养护、维修费用少。
(4)外形美观。
(5)构造较简单,尤其是圬工拱桥,技术容易被掌握,有利于广泛采用。(www.daowen.com)
拱桥的主要缺点如下:
(1)自重较大,相应的水平推力也较大,增加了下部结构的工程量,当采用无铰拱时,对地基要求高。
(2)拱桥(尤其是圬工拱桥)一般都采用在支架上施工的方法修建,随着跨径和桥高的增大,支架或其他辅助设备的费用大大增加,从而增大了拱桥的施工困难,提高了拱桥的总造价。另外,拱桥的施工工序较多,在圬工拱桥建筑中,目前还未能采用高度的机械化和工业化的施工方法,因而,需要的劳动力较多,建桥时间也较长。
(3)由于拱桥水平推力较大,在连续多孔的大、中桥梁中,为防止一孔破坏而影响全桥的安全,需要设置单向推力墩,增加了造价。
(4)与梁式桥相比,上承式拱桥的建筑高度较高,当用于城市立体交叉及平原区的桥梁时,因桥面标高提高,而使两岸接线的工程量增大,或使桥面纵坡增大,既增大造价又对行车不利。
拱桥虽然存在这些缺点,但由于它的优点突出,在条件许可的情况下,修建拱桥往往仍然是经济合理的。尤其是圬工拱桥有节省钢材的优点,符合我国目前的实际情况。
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