中华人民共和国行业标准公路圬工桥涵设计规范JTG D61—2005 2
5．2 拱桥构造
5．2．1 拱桥的矢跨比宜采用1／4-1／8；箱形板拱的矢跨比宜采用1／5-1／8。采用无支架施工或早期脱架施工的悬链线拱的拱轴系数m不宜大于3．5。
5．2．2 空腹式拱桥的腹拱，靠近墩台的一孔应做成三铰拱；大跨径拱桥根据跨径长度和当地温度变化情况，宜将靠近拱顶的腹拱做成三铰拱或二铰拱。在腹拱铰上面的侧墙、人行道、栏杆等均应设置伸缩缝或变形缝。
对于梁式和板式拱上建筑，可采用连续桥面。端腹孔的梁或板如支承于桥墩台身墙顶部时，应设置滚动支座或滑动支座。
当采用排架式拱上结构时，应加强柱底垫梁的刚度和强度。
5．2．3 多孔拱桥应根据使用要求及施工条件设置单向推力墩或采取其他抗单向推力措施。单向推力墩宜每隔三孔至五孔设置一个。
5．2．4 在软土地基上不宜修建拱式结构，当必须采用拱式结构时，宜采用三铰拱。设计时应注意下列事项：
1 宜选用适应墩台变位和轻型的上下部结构，跨径宜小，矢跨比宜大。
2 加强拱脚截面的局部承压能力。
3 宜采用无支架或早期脱架施工。
5．2．5 严寒地区修建拱桥应注意下列事项：
1 拱圈施工应严格控制合龙温度。
2 主拱圈的拱脚顶面及拱顶底面应增设钢筋网，拱脚顶面钢筋应伸入拱座。
3 加强拱脚截面的局部承压能力；对大跨径拱桥，宜采用变截面拱圈。
5．2．6 当拱桥由预制构件或预制与现浇构件组成时，应保证其组合截面的横向和纵向整体性，并应注意下列事项：
1 在构造上应采取措施，使预制与现浇、预制与预制构件之间结合良好。
2 拱肋与拱板必须紧密结合，可在拱肋顶部设置锚筋、键块或齿槽。
3 对预制组合成型的组合构件及预制构件与现浇构件间的连接，必须将预制构件的钢筋伸出混凝土外，以便组合时与对应钢筋连接；组合接头处混凝土应采取措施以加强组合构件的整体性。
4 分段吊装构件的接头，应构造简单，结合牢固，在安装时，能承受拱圈自重作用下的局部压力。
5 组合截面各部分的混凝土强度等级宜一致。接缝采用砂浆填筑时，砂浆强度等级不宜低于MIO；接缝如采用小石子混凝土填筑时，小石子混凝土强度等级不应低于被连接构件的强度等级。
5．2．7 箱形拱的主拱圈截面形式可采用单室箱或多室箱，箱形截面的挖空率可取50％-70％。
拱箱由底板、腹板及顶板组成，其中腹板和顶板可由预制构件和现浇混凝土层组合构成。底板厚度、预制腹板厚度及预制顶板厚度均不应小lOOmm。腹板的现浇混凝土厚度(相邻板壁间净距)及顶板的现浇混凝土厚度不应小于lOOmm。预制边箱外壁宜适当加厚。
箱形拱的拱箱内宜每隔2．5-5．Om设置一道横隔板，横隔板厚度可为100-~150mm，在腹孔墩下面以及分段吊装接头附近均应设置横隔板，在3／8拱跨长度至拱顶段的横隔板应取较大厚度，并适当加密。箱形板拱的拱上建筑采用柱式墩时，立柱下面应设横向通长的垫梁，其高度不宜小于立柱间净距的1／5。
箱形拱采用预制吊装成拱时，除按现浇混凝土要求处理接合面外，尚应设置必要的连接钢筋。
箱形拱应在底板上设排水孔，大跨径拱桥应在腹板顶部设通气孔。当箱形拱可能被洪水淹没时，在设计水位以下，拱箱内应设进、排水孔。
5．2．8 肋式拱桥可采用双肋式或多肋式结构，拱肋可采用实心矩形或箱形截面。最外侧拱肋间的距离，不宜小于跨径的1／15。
拱肋间应有足够的横系梁，横系梁可采用矩形或I形截面，其梁宽或腹板厚度不宜小于100mm，高度不宜小于800mm或与拱肋同高。横系梁除在腹拱立柱下设置外，在拱脚附近及拱顶段(31／8-l／2，l为拱的跨径)应予加密。当拱肋为箱形截面时，箱内横隔板应与横系梁对应设置。横系梁四周应设直径不小于16mm的构造钢筋。
5．2．9 混凝土构件在受拉区应设置不少于构件截面面积的0．05％的构造钢筋。
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5．3 拱桥施工阶段验算
5．3．1 拱桥应设置施工预拱度。预拱度应根据施工条件，按主拱圈的弹性与非弹性下沉、拱架的弹性与非弹性下沉、墩台位移、温度变化及混凝土收缩和徐变等因素产生的挠度曲线反向设置。预拱度的计算和设置，可参照附录B的方法确定。
5．3．2 安装或砌筑主拱圈及拱上建筑时，必须在纵横向保持对称均衡施工，多孔拱桥应考虑连拱影响。在施工过程中随时注意观测，控制拱肋或拱圈的变位。
1 当采用无支架施工或早期脱架施工时，应根据安装砌筑程序、最不利受力情况及拱脚的支承条件，对裸拱或裸肋进行截面强度和拱的整体"强度一稳定"验算；主拱圈及拱上结构构件在分段运输、吊装、合龙过程中应进行必要的强度和稳定验算，验算截面应根据实际情况确定；拱肋接头位置应准确，其接头强度不应低于被连接构件的强度。分段吊装时应设置缆风索。
2 当采用拱式拱架施工时，应根据拱架的结构形式及支承条件进行强度和稳定性验算。
3 当采用满堂拱架施工时，拱架上应设置纵、横撑及斜撑。对高而窄的拱架及在大风地区，应加强拱架的稳定措施。
4 当采用分环(层)砌筑时，拱架承受的荷载可按分环数(层数)不同而定。
5．3．3 采用缆索起吊构件时，应保证塔架、绳索和锚碇的整体性和稳定性。在正式施工前，应进行超载试吊，试吊重量不应小于最大吊重的1．2倍。
5．3．4 预制构件的吊环应采用R235钢筋制作，严禁使用冷加工钢筋。每个吊环按两肢截面计算，在构件自重标准值作用下，吊环应力不应大于50MPa。当一个构件设有四个吊环时，设计仅考虑三个吊环同时发挥作用。吊环埋入混凝土的深度不应小于35倍吊环钢筋直径，端部应做成180°弯钩，且与构件内钢筋焊接或绑扎。吊环内直径不应小于3倍钢筋直径，且不应小于60mm。
6 墩 台
6．1 一般规定
6．1．1 在有强烈流冰、泥石流或漂流物的河流中的墩台，其表面宜选用强度等级不小于MU60的石材或C4O混凝土预制块镶面。镶面砌体的砂浆强度等级不应低于M20。
累年最冷月平均温度低于或等于-10℃的地区，墩台表面应选用强度等级不低于MU50的石料或C30混凝土。
具有强烈流冰河流中的桥墩，应在其迎冰面设置破冰棱。破冰棱应高出最高流冰水位1．Om，并应低于最低流冰水位时冰层底面下0．5m。破冰棱的倾斜度宜为3：1-10：1(竖：横)。破冰棱迎冰面应做成尖端形或圆端形。混凝土破冰棱在迎冰表面应埋设钢板或角钢。破冰棱与桥墩应构成一体，自基底或承台底至最高流冰水位以上1．Om处，混凝土墩台应避免设水平施工缝，当不可避免时，其接合面应用型钢或钢筋加强。
6．1．2 在非岩石类的地基上修建带八字形翼墙的桥台，台身与翼墙之间宜设缝分开。在非岩石类的地基上，桥台宜每隔10-15m设置一道沉降缝。现浇混凝土桥台台身及基础，应根据当地气候条件及施工条件，每隔5～10m设置一道伸缩缝。
桥台应设置台背排水设施。
6．1．3 相邻墩台间均匀沉降差(不包括施工中的沉降)不应使桥面形成大于2‰的纵坡。
6．1．4 超静定结构桥梁墩台间的均匀沉降差除应满足本规范第6．1．3条要求外，尚应满足结构的受力要求。
6．1．5 各种桥梁墩台除应满足强度和稳定要求外，尚应满足构造和施工要求。
6．1．6 实体墩台基础的扩散角(刚性角)，对于片石、块石和料石砌体，当用强度等级为M5的砂浆砌筑时，不应大于30°；当用M51以上的砂浆砌筑时，不应大于35°；对于混凝土，不应大于40°。
6．1．7 空心墩台应设置壁孔，在墩台身周围交错布置，其尺寸或直径宜为0．2-0．3m。
6．1．8 当桥台锥坡和护坡采用浆砌或干砌砌体时，其砌体厚度不宜小于0．30m。
6．1．9 高速公路、一级公路和二级公路上桥梁的桥头宜设置搭板。搭板厚度不宜小于250mm，长度不宜小于6m。
6．1．10 混凝土墩台身宜设置表层钢筋网，其截面面积在水平方向和竖直方向分别不小于250mm2／m。
6．2 梁、板式桥墩台
6．2．1 桥梁的墩帽和台帽厚度，特大、大跨径桥梁不应小于0．5m；中、小跨径桥梁不应小于0．4m。在墩、台帽内应设置构造钢筋。
设置支座的墩帽和台帽上应设置支座垫石，在其内应设置水平钢筋网。与支座底板边缘相对的支座垫石边缘应向外展出0．1-0．2m。支座垫石顶面应高出墩、台帽顶面排水坡的上棱。墩、台顶面与梁底之间应预留更换支座时的空间。
墩、台帽出檐宽度宜为0．05～0．10m。
6．2．2 支座边缘至墩、台身顶部边缘的距离(图6．2．2)应视墩、台构造形式及安装上部构造的施工方法而定，其最小距离可按表6．2．2的规定采用。
6．2, ．3 实体桥墩侧坡可采用20：1～30：1(竖：横)，小跨径桥梁的桥墩也可采用直坡。
实体桥墩墩身的顶宽，小跨径桥梁不宜小于0．8m(采用轻型桥台的桥梁的桥墩不宜小于0．6m)；中跨径桥梁不宜小于1．0m；特大、大跨径桥梁应视上部构造类型而定。
6．2．4 U型桥台(图6．2．4)前墙顶面宽度不宜小于0．50m，其任一水平截面的宽度，不宜小于该截面至墙顶高度的0．4倍。 U型桥台前墙，可参照本规范第6．1．2条规定，设置沉降缝或伸缩缝。
U型桥台的侧墙顶面宽度不宜小于0．50m，其任一水平截面的宽度，对于片石砌体不宜小于该截面至墙顶高度的0．4倍；块石、粗料石砌体或混凝土不宜小于0．35倍；如桥台内填料为中、粗砂或砂砾时，则上述两项可分别相应减为0．35和0．30倍。
当U型桥台两侧墙宽度之和不小于同一水平截面前墙全长的0．4倍时，可按U型整体截面验算截面强度。当U型桥台前墙设有沉降缝或伸缩缝时，分隔的前墙和侧墙墙身或基础应分别按独立墙验算截面强度。
路基填土与U型桥台侧墙的搭接长度不宜小于0．75m。
6．2．5 埋置式桥台或岸墩，当验算截面强度和稳定时，可考虑来自桥台或岸墩后填土及桥台或岸墩前溜坡的两个方向的主动土压力。当溜坡可能被冲刷时，还应验算溜坡被冲刷时承受来自桥台或岸墩后面单向主动土压力的受力情况，此时，可按压实土的内摩擦角计算主动土压力。
6．2．6 跨径不大于13m、桥长不大于20m的梁(板)式上部结构，其下部构造可采用轻型桥台，但桥孔不宜多于三孔，桥台的台墙厚度不宜小于0．6m。轻型桥台上端与梁(板)铰接，下端在相邻桥台(墩)之间应设支撑梁(图6．2．6)。梁(板)端铰接钢销直径不应小于20mm。支撑梁应设于铺砌层或冲刷线以下，中距宜为2-3m，采用钢筋混凝土构件，其截面尺寸不宜小于0．2m(横)×0．3m(竖)，四角应设置直径不小于12mm的钢筋；如采用混凝土或块石砌筑，其截面尺寸不宜小于0．4m×0．4m。
轻型桥台的斜交角(台身与桥纵轴线的垂直线的交角)，不应大于15°。轻型桥台下端，两外侧应设置平行于桥轴线的支撑梁，中间应设垂直于桥台的支撑梁。
6．2．7 轻型桥台可设八字墙、一字墙或边柱带耳墙(见本规范图6．2．6)。带耳墙的轻型桥台的边柱除承受由耳墙重力产生的竖直荷载和弯矩外，尚应计算耳墙上水平土压力对柱身所产生的剪力和扭矩。耳墙与边柱接合处应加腋。
6．2．8 加筋土桥台可采用内置组合式或外置组合式(图6．2．8)。
6．2．9 加筋土桥台的盖梁、台柱应符合下列要求：
1 盖梁、台柱应按公路桥涵有关规范进行设计。
2 内置组合式桥台台柱与面板净距不宜小于0．4m，其值应以台柱尺寸、筋带种类以及压实方法等条件综合考虑决定。
3 外置组合式桥台，台柱与面板净距不应小于0．3m。
6．2．10 加筋土桥台应设置桥头搭板。外置组合式桥台的桥头搭板与加筋体面板顶部之间应留有0．05m的间距，并应填塞。
6．2．11 加筋土桥台加筋体的筋带应选用抗老化、耐腐蚀材料的筋带，加筋体筋带的截面面积、长度以及加筋体的稳定性，应通过加筋体内部、外部的稳定性分析确定。
加筋体内部稳定性，可按局部平衡法计算。
加筋体外部稳定性分析，应包括地基承载力、基底滑移和倾覆稳定，必要时增加整体滑动验算。筋带截面计算应考虑车辆荷载引起的拉力。筋带锚固长度计算可不计车辆荷载引起的抗拔力。
6. 3 拱桥墩台
6．3．1 等跨拱桥的实体桥墩的顶宽(单向推力墩除外)，混凝土桥墩可按拱跨的1／15-1／25、石砌桥墩可按拱跨的1／10-1／20拟定，但不宜小于0．8m。墩身两侧边坡可为20：1-30：1(竖：横)。
6．3．2 拱桥桥台可采用U型桥台、空心桥台(内填以砂砾材料)以及其他形式的桥台。
U型桥台的侧墙尺寸及计算要求可参见本规范第6．2．4条的有关规定。
台后的土侧压力宜采用主动土压力。
6．3．3 组合式桥台适用于以桩基或沉井作为基础的中、小跨径拱桥。组合式桥台由前台与后座两部分组成(图6．3．3)。前台桩基或沉井基础用作承受拱的竖直力；台后的主动土压力及后座基底摩阻力平衡拱的水平推力。在计算土侧压力时，其作用分项系数取为1．0；计算摩阻力时，其作用分项系数取为0．9。拱的推力和竖向力分项系数按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60---2004)的规定取用。
组合式桥台的前台和后座两部分之间必须密切贴合，其间应设置两侧既密贴又可相互自由沉降的隔离缝，以适应两者的不均匀沉降。后座的基底标高，在考虑沉降后应低于拱脚截面底缘标高。
地基土质较差时，后座式桥台应防止后座的不均匀沉降引起前台向后倾斜，而导致前台或拱圈开裂。
6．3．4 长度为3-4倍台高的台背填土应在拱圈合龙前完成。台后填土必须分层夯实，其密实度不应小于96％，并切实做好台后填土防护工程，防止受水流侵蚀和冲刷。
桥台或后座应在后台或后座的土侧压力作用下保持地基强度和结构稳定。
7 涵 洞
7．0．1 涵洞设计应符合如下要求：
1 涵洞设计时，应按水力性质选择其计算图式。新建涵洞应采用无压力式涵洞；当涵前允许壅水时，可采用压力式或半压力式涵洞。
2 无压力式圆管涵应根据地基土的密实程度，设置砂垫层、灰土垫层、砌石基础或混凝土基础；建于砂砾地基上的圆管涵，可不设基础，但应对接缝处和进出水口处的地基予以处理，以避免管节间发生不均匀沉降和接缝漏水。
压力式和半压力式涵洞应设置基础，接缝应严密。
3 涵洞内径或净高不宜小于0．75m；涵洞长度大于15m但小于30m时，其内径或净高不宜小于1．Om；涵洞长度大于30m且小于60m时，其内径或净高不宜小于1．25m；涵洞长度大于60m时，其内径或净高不宜小于1．5m。
4 涵洞进、出洞口及洞外进、排水工程的形式与尺寸，应使水流能顺利通过，并满足两侧附近路堤的稳定要求，且不应对附近环境造成不利影响。
5 当有农田排灌需要，且路基填方较低时，可设置倒虹吸管。
7．0．2 除设置在岩石地基上的涵洞外，根据涵洞的涵底纵坡及地基土情况，应每隔4-6m设置一道沉降缝；高路堤路基边缘以下的洞身及基础应每隔适当距离设置沉降缝。沉降缝应采用弹性的不透水材料填塞。
7．0．3 涵洞的洞身和进出口，应视具体情况按如下要求作出处理：
1 涵洞进出口处，应设端墙。端墙与洞身应设缝隔开，缝内填以不透水材料。
2 设置于非岩石地基上的涵洞，洞内外应进行铺砌，洞外铺砌长度应视河沟纵坡、地基土、冲刷等条件而定，涵洞上游至少应在端墙(或锥坡)范围内铺砌，下游应铺出端墙以外3-5m(压力式涵洞应更长些)。对于无明显沟槽的河沟，出口铺砌的扩散平面宜采用等腰梯形，其铺砌扩散角可取为20°。涵洞锥坡、受水流淹没的路基坡面也应铺砌。
3 在纵坡陡、流速大的河沟，必要时还需设置急流槽、跌水及相应的消能措施，并应在端墙外端底部设置隔水墙。在沟床铺砌的端部，也应设置隔水墙。
4 在冰冻地区，端墙与端管节应采用整体的刚性基础。
7．0．4 涵洞洞底纵坡不宜大于5％，圆管涵的纵坡不宜大于3％。洞底纵坡大于5％时，涵底宜每隔3-5m设置消能横隔墙或将基础做成阶梯形。洞底纵坡大于10％时，洞身及基础应分段做成阶梯形，前后两节涵洞盖板或拱圈的搭接高度不应小于其厚度的1／4。
7．0．5 涵洞洞身两侧填土应分层夯实，其每侧长度不应小于洞身填土高度的一倍，压实度不应小于96％。现浇混凝土拱涵应沿拱轴线分段间隔浇筑或在拱顶预留合龙段最后浇筑。
7．0．6涵洞结构可按下列假定进行计算：
1 计算盖板式涵洞的涵台内力时，台身按上端与盖板不可移动的铰接、下端与基础固接计算。盖板按两端简支的板计算，可不考虑涵台传来的水平力。
2 拱涵的拱圈按无铰拱计算，其矢跨比不宜小于1／4。拱涵可不考虑温度作用效应和混凝土收缩效应。拱涵按本规范第5．1．4条计算时，可仅作拱的截面强度验算。
3 整体式涵洞基础底面的地基土的承压应力，可将涵长根据不同的填土高度分段计算。
附录A 石材试件强度的换算系数及石砌体分类
A．0．1 石材的强度等级，应用边长为70mm的立方体试块的抗压强度表示，当采用其他尺寸时，应乘以表A．0．1规定的换算系数进行换算。
A．0．2 石砌体分类如下：
1 细料石砌体。砌块厚度200~300mm的石材，宽度为厚度的1．0~1．5倍，长度为厚度的2．5~4．0倍，表面凹陷深度不大于10mm，外形方正的六面体，错缝砌筑。砌筑缝宽不应大于10mm。
2 半细料石砌体。砌块表面凹陷深度不大于15mm，缝宽不大于15mm，其他要求同细料石砌体。
3 粗料石砌体。砌块表面凹陷深度不大于20mm，缝宽不大于20mm，其他要求同细料石砌体。
4 块石砌体。砌块厚度200-300mm的石材，形状大致方正，宽度约为厚度的1．0-1．5倍，长度约为厚度的1．5-3．0倍，每层石材高度大致一律，并错缝砌筑。
5 片石砌体。砌块厚度不小于150mm的石材，砌筑时敲去其尖锐凸出部分，平稳放置，可用小石块填塞空隙。
A．0．3 混凝土预制块砌体各项规格、尺寸同细料石砌体。
附录B 拱桥预拱度的计算与设置
B．0．1 施工预拱度的计算
预拱度的大小应按无支架和有支架两种情况，并分别考虑下列因素进行估算。
1 无支架施工的拱桥
1)主拱圈及拱上建筑自重产生的拱顶弹性下沉δu1
3)混凝土主拱圈由混凝土收缩和徐变产生的拱顶下沉δu3
整体施工的主拱圈，可按温度降低15℃所产生的下沉值计算，分段施工的主拱圈，可按温度降低5-15℃所产生的下沉值计算，即在本条第(B．0．1-3)公式内，整体施工的主拱圈取(tl-t2)=-15℃，分段施工的主拱圈取(tl-t2)=-5~-15℃。
4)墩、台水平位移产生的拱顶下沉δu4
5）施工过程中裸拱变形（如接合点压密等），拱顶下沉可按l/1000估算。
6）对于无支架施工的拱桥，本款内1）~4）项可估算为，当墩台可能有位移时取较大值，当无水平位移时取较小值。
2 满布式拱架施工的拱桥
满布式拱架受载后，主拱圈拱顶产生的弹性及非弹性下沉，本条第1款的1)-4)项仍然适用。满布式拱架本身的下沉可按下列项目估算：
2)非弹性变形δs2
非弹性变形各类缝隙压密量可按下列估计：顺木纹相接，每条接缝变形取2mm；横木纹相接时取3mm；顺木纹与横木纹材料相接取2．5mm；木料与金属或木料与圬工相接取2mm。对于扣件式钢管拱架，扣件拉柱滑动或相对转动可引剧(架非弹睦变形，按经验估算断。
3)砂筒的非弹性压缩量δs3
可按经验估算：一般200kN压力砂筒取4mm，400kN压力砂筒取6mm，筒内未预先压实时取10mm。
4)支架基础在受载后的非弹性下沉δs4
支架基础非弹性下沉可按下列值估算：枕梁在砂类土上取5～10mm，枕梁在粘土上取10-20mm，打入砂土的桩取5mm，打入粘土的桩取10mm。
拱顶处的预拱度，根据上述各种下沉量，按可能产生的各项数值相加后得到，施工时应根据以上计算值并结合实践经验进行调整。一般情况下，有支架施工的拱桥，当无可靠资料时，预拱度可按l/600-l/800估算。
B．0．2 预拱度的设置
预拱度应根据上述各项因素产生的挠度曲线反向设置；可根据以往的实践经验按下述方法之一设置：
1 按抛物线设置
2 按推力影响线的比例设置。
3 对于不对称拱桥或坡拱桥，按拱的弹性挠度反向比例设置。
本规范用词说明
为便于在执行本规范条文时区别对待，对于要求严格程度不同的用词说明如下：
1 表示很严格，非这样做不可的用词：
正面词采用"必须"，反面词采用"严禁"。
2 表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：
正面词采用"应"，反面词采用"不应"或"不得"。
3 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：
正面词采用"宜"，反面词采用"不宜"。
表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词采用"可"。