桥梁工程拱桥题库含解答.doc

第一节  概 述
1．拱桥与梁桥相比在受力性能上有哪三点差异？
答 ：① 竖向荷载作用下，支承处存在水平推力H，且全拱均相等
② 由于水平推力使拱桥截面弯矩比同截面的梁桥小
③ 主拱重要承受弯压内力
2．拱桥按拱上结构的形式可分为哪两种类型？
   答 ：分为 ① 实腹式拱桥  ② 空腹式拱桥
3．拱桥按结构体系可分为哪两类？各自受力特点是什么 ？
答 ：如下表 
分 类
受  力  特  点
简朴体系拱桥
由主拱圈单独承受桥跨上的所有荷载作用
② 水平推力由桥墩直接承受
组合体系拱桥
由车行道梁和主拱圈共同承受桥跨上的所有荷载作用
② 水平推力的传递受组合方式的制约

 4．拱桥按主拱圈的横截面形式可分为哪四类？
   答 ：分为 ①板拱桥 ②肋拱桥 ③双曲拱桥 ④箱形拱桥
5．何谓计算矢跨比？何谓净矢跨比？
  答：计算矢跨比（D）：拱圈（或拱肋）的计算矢高（f）与计算跨径（l）的比值
    净矢跨比（D。）：拱圈（或拱肋）的净矢高（f。）与净跨径（l。）的比值

第二节  拱桥的构造与设计
 1.何谓板拱？
   答 ：主拱圈为矩形实体截面的拱桥，称为板拱
 2.何谓肋拱桥？其上部结构由哪几部分组成？
   答 ：肋拱桥是由两条或多条分离的平行拱肋，以及在拱肋上设立的立柱和横梁支承的形成部分组成的拱桥，其上部结构由横系梁、立柱、横梁、纵梁及桥面板组成。
 3.箱形拱的重要特点有哪五点？
   答 ：① 截面挖空率大，减轻了自重
        ② 箱形截面的中性轴大体居中，对于抵抗正负弯矩具有几乎相等的能力，能较好地适应主拱圈各截面的正负弯矩变化的需要
        ③ 由于是闭合空心截面，抗弯和抗扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均匀
        ④ 单条肋箱刚度较大，稳定性好，能单箱肋成拱，便于无支架吊装
        ⑤ 制作规定较高，吊装设备较多，重要用于大跨径拱桥
 4.箱形截面常用的组成方式有哪四种？各种的优缺陷是什么？
   答 ：① U型肋组成的多室箱形截面
           优点：预制不需要顶模，吊装稳定性好
           缺陷：浇筑顶层砼时需要侧模，安装不方便
        ② I型肋组成的多室箱形截面
           优点：无需浇筑顶层砼（不需要侧模），施工工序少
           缺陷：吊装稳定性差
        ③ 箱形肋组成的多室箱形截面
           优点：吊装稳定性好，抗弯、抗扭刚度大
           缺陷：吊装自重大
5.实腹式拱上建筑的特点是什么？
答 ：① 构造简朴 ② 施工方便 ③ 填料数量较多 ④ 恒重大
6.拱上侧墙、护拱的作用各是什么？
   答 ：侧墙的作用是承受拱腹填料及车辆荷载所产生的侧压力（推力）
        护拱的作用是加强拱脚段拱圈，同时便于在多孔拱桥中敷设防水层和排出积水
7.空腹式拱上建筑的特点是什么？
   答 ：空腹式拱上建筑的最大特点是除了具有实腹拱上建筑相同构造外，还具有腹孔和腹孔墩，减轻了拱桥恒重，同时增长了美观性
8.拱上腹孔的布置原则是什么？
答 ：① 应对称布置在靠拱脚侧的一定区段内
     ② 一般为奇数孔
        ③ 腹孔构造宜统一，以便与施工和有助于腹孔墩的受力
        ④ 腹拱高度应布置在主拱圈允许的高度内
        ⑤ 应尽量减轻贡上建筑恒重，不使腹孔墩过度集中或者过度分散
9.伸缩缝与变形缝的作用是什么？
答 ：① 符合受力图式   ② 避免不规则开裂
10．排除拱桥腹内积水有哪两个重要性？
答 ：① 避免含水量的增大，保证路面强度
     ② 防止雨水渗到重要结构内，使其发生冻胀破坏
11．拱桥中铰按性质可分为哪两种类型？
答 ：分为 ① 永久性铰 ② 临时性铰
12．拱桥的重要设计标高有哪四个？
答 ：① 桥面标高（重要有三个：桥梁起点、终点及跨中点的桥面标高）
     ② 拱顶底面标高
     ③ 起拱线标高
     ④ 基底标高
13．为什么说拱桥的主拱的矢跨比是拱轴设计中的重要参数之一？
答 ：① 拱桥的水平推力与垂直反力之比值，随矢跨比的减小而增大
     ② 当矢跨比减小时，拱的推力增大，反之则水平推力减小
     ③ 无铰拱随矢跨比减小其弹性压缩、温度变化、混凝土收缩及墩台位移产生的附加内力越大
     ④ 拱的矢跨比过大使拱脚段施工困难
     ⑤ 矢跨比对拱桥的外形及周边景观的协调产生影响
14．不等跨拱桥的重要受力特点是什么？在解决不等跨分孔时应注意控制的实质性问题是什么？如何作？
   答 ：不等跨拱桥的重要受力特点是：恒载产生的相邻跨的水平推力不等
        解决不等跨分孔时应注意控制的实质性问题是：尽量减小因恒载引起的不平衡推力对桥墩基底的偏心作用
        解决不等跨分孔的方法：采用不同的矢跨比；采用不同的起拱线标高；
15．什么是拱轴线？什么是合理拱轴线？拱轴线的种类有哪些？各相应哪种荷载模式？
    答 ：拱轴线是拱圈横截面形心点的连线
         将恒载作用下的压力线作为主拱圈的设计拱轴线则称为合理拱轴线
         圆弧拱轴线：等静水压力；
         抛物线拱轴线：均布荷载；
         悬链线：与竖坐标成比例的荷载。
16．拱轴线的型式与拱上建筑的布置一般有哪四点关系？
    答 ：① 小跨径实腹式拱桥采用圆弧线拱轴线。
         ② 小跨径空腹式拱桥采用悬链线拱轴线
         ③ 大、中跨径可采用空腹式近似悬链线拱轴线
         ④ 轻型拱桥或全透空的大跨径拱桥可采用抛物线拱轴线
第三节  拱桥的计算

1．什么是联合作用？其大小与拱上建筑结构的类型存在什么样的关系？
   答 ：联合作用是指拱上建筑与主拱圈共同承担荷载的作用
        其大小与拱上建筑结构类型的关系：
          ① 当拱上建筑为腹拱时，联合作用较大；当拱上建筑为梁板时，联合作用较小
          ② 当腹拱圈、腹拱墩对主拱的相对刚度越大，联合作用越大
          ③ 腹拱越坦，其抗推刚度越大，联合作用越大
          ④ 拱脚与四分之一跨的截面联合作用较拱顶大
2．拱轴系数的定义是什么？
   答 ：拱轴系数是指拱脚的恒载强度与拱顶的恒载强度之比值，即
3．悬链线拱桥的拱轴系数m与y1的变化特性是什么？
   答 ：y1随m的增大而减小，拱轴线抬高；随m的减小而增大，拱轴线减少

      由于两个四分点水平距离为l /2 = 55 m，可知计算跨径l= 110 m
      又   所以   

4．何谓五点重合法？空腹式拱桥采用悬链线作拱轴线的控制条件是什么？
   答 ：五点重合法 ：对于空腹式拱桥，在求其拱轴系数时认为拱顶、拱脚及四分点压力线与拱轴线完全重合的方法
控制条件是 ：
5．已知某等截面悬链线空腹式拱桥恒载产生的弯矩∑M1/4 =2480 KN·M，
∑Mj = 10980 KN·M，试求其拱桥轴线系数m。
解 ：
∴
代入数据求得
6．试绘出拱桥主拱弹性中心计算的两种基本结构图式，并对的标明各基本结构的坐标系及其三个内力的正值方向。在拱桥受力计算中其三个内力正负号的符号有何规定？
   答 ：如图所示 图（a）为悬臂曲梁式，图（b）为简支曲梁式

 在拱桥计算中内力符号采用以下规定：（如下图所示）
① 拱中弯矩以使拱腹受拉为正  ② 拱中剪力以绕脱离体逆时针转动为正
    ③ 轴力以使拱圈受压为正

7．何谓拱的弹性压缩？弹性压缩对无铰拱有何影响？
   答 ：拱的弹性压缩是指拱圈在结构自重作用下产生弹性压缩，使拱轴线缩短的现象
        由于无铰拱是超静定结构，弹性压缩会在拱中产生附加内力

8．拱桥在荷载作用下其拱圈的内力计算可分为哪两大步后再叠加？试绘出恒载作用下主拱内力计算的分解、叠加图式。
   答 ：可分为 ① 不考虑弹性压缩的内力（纯压）计算
               ② 有弹性压缩引起的内力（弹压）计算
        然后再进行叠加，求得总内力
        恒载作用下内力计算图式如下：

9．何谓合拢温度？
   答 ：合拢温度是指施工时主拱圈封拱（合拢）时的桥位气温（t1）
10．当桥位平均温度大于或小于施工合拢温度时，拱桥轴线各有什么变化？主拱各承受何核种附加内力？
   答 ：如下表
合拢温度与施工温度关系
拱轴线变化
附加内力类型
t > t1
△t> 0, △l> 0
伸长
压应力
t < t1
△t< 0, △l< 0
缩短
拉应力
11．拱桥有哪三类变位？
    答 ：① 相对的水平位移
         ② 不均匀沉降
         ③ 拱脚截面相对转动