论拱桥的现状及发展,河北省的古建筑

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摘要:石桥撷趣 赵州桥又称安济桥,坐落在河北省赵县的洨河上,横跨在37米多宽的河面上,因桥体全部用石料建成,当地称做“大石桥”。建于隋朝年间公元595年-605年,由著名匠师李春设

  石桥撷趣

赵州桥又称安济桥,坐落在河北省赵县的洨河上,横跨在37米多宽的河面上,因桥体全部用石料建成,当地称做“大石桥”。建于隋朝年间公元595年-605年,由著名匠师李春设计建造,距今已有1400多年的历史,是当今世界上现存第二早(还有一座小商桥)、保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥。赵州桥凝聚了古代劳动人民的智慧与结晶,开创了中国桥梁建造的崭新局面。约1397年(也有些资料为大约700年)后,欧洲才建成类似的石拱桥。

论拱桥的现状及发展具体内容是什么,下面本网为大家解答。

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我要发布图片 2图片 3发布日期:2018-11-24 07:40:25来源:古建中国作者:秦半两核心提示:石桥营造技艺,浙江省绍兴市地方传统建筑技艺,国家级非物质文化遗产之一。绍兴的古桥营造技艺可以追溯到春秋战国之前,至汉代,石拱建桥技术日益成熟,唐宋时期桥梁营造技艺不断提高,清代,石桥营造技艺发展到鼎盛时期。

  古老的绍兴,物产丰富,雨量充沛,临近大海,分布着大量的湖泊与河流。全城面积仅6平方多公里,而纵横河道面积就达29800平方米,有29条河流,总长度超过60公里,是江南水乡泽国的代表。

1961年被国务院列为第一批全国重点文物保护单位,2015年荣获石家庄十大城市名片之一。它是中国第一座石拱桥,在漫长的岁月中,虽然经过无数次洪水冲击、风吹雨打、冰雪风霜的侵蚀和8次地震的考验,却安然无恙,巍然挺立在清水河上。

论拱桥的现状及发展,河北省的古建筑。我国建造拱桥的历史要比以造拱桥著称的古罗马晚好几百年,但我国的拱桥却独具一格。形式之多,造型之美,世界少有。有驼峰突起的陡拱,有宛如皎月的坦拱,有玉带浮水的平坦的纤道多孔拱桥,也有长虹卧波、形成自然纵坡的长拱桥。拱肩上有敞开的(如大拱上加小拱,现称空腹拱)和不敞开的(现称实腹拱)。拱形有半圆、多边形、圆弧、椭圆、抛物线、蛋形、马蹄形和尖拱形,可说应有尽有。

河北省的古建筑——赵州桥

石桥营造技艺,浙江省绍兴市地方传统建筑技艺,国家级非物质文化遗产之一。

  绍兴的石桥古老、众多,式样齐全。相传早在越王勾践时就造了灵汜桥,在绍兴府城东2里。《汉书》讲山阴灵文园中的桥就是此桥。唐朝李绅还赋了《灵汜桥》诗:“灵汜桥边多感伤,水分湖派达回塘;岸花前石闻幽鸟,湖月高低映绿杨。能促岁华惟白发,巧乘风马是春光;何须化鹤归华表,却数凋零念越多。”根据历史记载,汉顺帝永和五年 (140年)会稽郡太守马臻在主持筑鉴湖湖堤时,建造了“三大斗门”把水闸与桥结合在一起,是我国最早的闸桥。千百年来,在绍兴究竟造了多少石桥是难以估算的。从清光绪癸已 (1983年)的《绍兴府城衢路图》上看,已是桥梁处处,遍布全城。当时绍兴城市面积为7.4平方公里,城中共有桥229座,平均每平方公里就有31座桥,远远超过了世界闻名水城意大利威尼斯的桥梁数。威尼斯面积为567平方公里,第二次世界大战前有桥378座,平均每平方公里仅有桥0.66座,绍兴桥梁的密度为当时威尼斯城的45倍,稠密程度令人惊叹。

该桥是一座空腹式的圆弧形石拱桥,是中国现存最早、保存最好的巨大石拱桥。赵州桥是入选世界纪录协会世界最早的敞肩石拱桥,创造了世界之最。河北民间将赵州桥与沧州铁狮子、定州开元寺塔、正定隆兴寺菩萨像并称为“华北四宝”。

孔数上有单孔与多孔,多孔以奇数为多,偶数较少,多孔拱桥,如果当某孔主拱受荷时,能通过桥墩的变形或拱上结构的作用将荷载由近及远的传递到其它孔主拱上去,这样的拱桥称为连续拱桥,简称连拱;江浙水乡的三、五、七、九孔石拱桥,一般是中孔最大,两边孔径依次按比例递减,桥墩狭薄轻巧,具有划一格局,令人钦佩。由于桥孔搭配适宜,全桥协调匀称,自然落坡既便于行人上下,又利于各类船只的航运。杭州市城北的拱辰桥是三孔的一例,建于明崇祯四年(1631年)。有的桥孔多达数十孔,甚至超过百孔,如1979年发现的徐州景国桥,就有104孔,估计它是明清桥梁。多跨拱桥又有连续拱和固端拱,固端拱采用厚大桥墩,在华北、西南、华中、华东等地都可见到,连续拱只见于江南水乡。按建拱的材料分有石拱、木拱、砖拱、竹拱和砖石混合拱。

说起河北省的古建筑,最为有名的就是蔚县玉皇阁、定州贡院、赵州桥、定州开元寺塔等河北标志建筑。河北是中华民族的发祥地之一,省级以上文物保护单位达930处,居全国第一位。拥有长城、承德避暑山庄、清东陵和清西陵3项世界文化遗产;拥有邯郸、保定、承德、正定、山海关5个国家级历史文化名城。以下是中国本网为建筑人士整理相关河北建筑资料,具体内容如下:

绍兴的古桥营造技艺可以追溯到春秋战国之前,至汉代,石拱建桥技术日益成熟,唐宋时期桥梁营造技艺不断提高,清代,石桥营造技艺发展到鼎盛时期。

  近几十年来,由于建设事业的蓬勃发展和交通的现代化,绍兴城内河流已从过去的29条减为13条,很多古桥也被拆毁,数量大为减少。虽然如此,至今还是保留了不少古石桥。据初步调查,市与县还有3000~4000座石桥,始建年代自宋开始,历代都有。桥型众多,千姿百态,仍可算是我国古石桥的博物馆。

桥长50.82米,跨径37.02米,券高7.23米,两端宽9.6米,桥的设计完全合乎科学原理,施工技术更是巧妙绝伦。唐朝的张嘉贞说它“制造奇特,人不知其所以为”。这座桥的特点是:

以承受轴向压力为主的拱圈或拱肋作为主要承重构件的桥梁,拱结构由拱圈及其支座组成。拱桥可用砖、石、混凝土等抗压性能良好的材料建造;大跨度拱桥则用钢筋混凝土或钢材建造,以承受发生的力矩。按拱圈的静力体系分为无铰拱、双铰拱、三铰拱。前二者为超静定结构,后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台,结构最为刚劲,变形小,比有铰拱经济,结构简单,施工方便,是普遍采用的形式,但修建无铰拱桥要求有坚实的地基基础。双铰拱是在拱圈两端设置可转动的铰支承,结构虽不如无铰拱刚劲,但可减弱桥台位移等因素的不利影响,在地基条件较差和不宜修建无铰拱的地方,可采用双铰拱桥。三铰拱则是在双铰拱的拱顶再增设一铰,结构的刚度更差些,拱顶铰的构造和维护也较复杂,一般不宜作主拱圈。拱桥按结构形式可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱。拱桥为桥梁基本体系之一,一直是大跨径桥梁的主要形式。拱桥建筑历史悠久,20世纪得到迅速发展,50年代以前达到全盛时期。古今中外名桥(如赵州桥、卢沟桥、悉尼港桥、克尔克桥等)遍布各地,在桥梁建筑中占有重要地位,适用于大、中、小跨径的公路桥和铁路桥,更因其造型优美,常用于城市及风景区的桥梁建筑。拱桥是我国最常用的一种桥梁型式,其式样之多,数量之大,为各种桥型之冠,特别是公路桥梁,据不完全统计,我国的公路桥中7%为拱桥。由于我国是一个多山的国家,石料资源丰富,因此拱桥以石料为主。建于公元1990年,跨径120m的湖南乌巢河大桥,是当今世界跨径第一的石拱桥。我国建造的钢筋混凝土拱桥的形式更是繁花似锦,式样之多当属世界之最,其中建造得比较多的是箱形拱、双曲拱、肋拱、桁架拱、刚架拱等,它们大多数是上承式桥梁,桥面宽敞,造价低廉。

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  现存绍兴石桥中最古老的要数城东的八字桥了。桥石柱中刻有“时宝丙辰 (1256年)仲冬吉日建”,是南宋石梁桥,距今已有700多年。八字桥平面布置很有特色,桥东端紧沿河道由南北两个方向落坡,桥西端又从西南两个方向落坡,西端南面的坡道下还建一小孔,跨越小河。桥高5米,桥面条石并列,微微拱起,桥下设有纤道。这样布置,适应南去五云,北通泗门,从水陆两方面把城府与农村联系在一起的需要;同时,在桥梁建造中还可以不拆房屋,不改街道。布局如此巧妙,结构又十分简单,不愧为城市古桥中的佳例。

一、全桥只有一个大拱,长达37.4米,在当时可算是世界上最长的石拱。桥洞不是普通半圆形,而是像一张弓,因而大拱上面的道路没有陡坡,便于车马上下。

箱形拱主要用于大跨径。重庆涪陵乌江大桥,跨径200米,是我国已建成的最大跨径的箱形拱,跨径420米的万县长江大桥正在设计中,它将是世界最大跨径的钢筋混凝土拱桥。双曲拱是我国首创并不断改进的一种新型钢筋混凝土拱桥,它发源于江苏无锡,遍步各地,最大跨径当推河南前河大桥,跨径150米;桁架拱是在软土地基上为了减轻自重、改善拱上建筑与主拱圈共同作用,藉桁架原理逐步发展起来的一种轻型钢筋混凝土拱桥,适用于中小跨径桥梁。当采用了预应力措施和悬臂拼装的方法,就形成一种悬臂组合桁架拱桥,正在建造的贵州江界河大桥,主跨330米,是国内最大跨径的在建拱桥。四川宜宾小南门大桥为跨径240米的中承式肋拱,是我国该种桥型的最大跨径。刚架拱桥是从简化拱上建筑着眼,利用斜撑将桥面最不利荷载位置的荷载传至拱脚,以改善主拱的受力,在江苏无锡建成了跨越大运河的三座跨径100米的钢筋混凝土刚架拱。在我国也建有一定数量的下承式钢筋混凝土肋拱,其中有的是系杆拱或刚拱刚梁组合拱,后者是跨径100m米的中承式无铰拱;我国还修建了一些钢拱桥及斜腿刚架桥。

论拱桥的现状及发展,河北省的古建筑。河北省的古建筑——赵州桥

绍兴的古桥营造技艺应追溯到春秋战国之前的浮桥和木梁桥,越国时期,因铁质工具的出现,使石柱、石梁、石桥面等新构件运用到古桥营造中,进入了石梁桥的创始时期。至汉代,石拱建桥技术已经相当成熟,在绍兴的桥梁建设中也有应用。秦、汉时期,是绍兴桥梁的创建发展时期。唐、宋时期,当时绍兴的运河驿路畅通,工商业发达,使桥梁营造技艺不断提高,绍兴石桥的发展也同时进入全盛时期。

  城西北角环公路旁的光相桥,因桥畔原有光相寺而得名,始建于东晋,是座单跨石拱桥。桥拱圈采用纵向并列砌筑,莲花瓣望柱,似属宋元建筑。桥头望柱上刻着“隆庆元年(1967年),吉日重修”。桥下拱石上有莲花座图案,刻有“南无阿弥陀佛”等字样,说明桥与佛教有关。桥长20米,宽6米,两端桥面各有21级台阶。

二、大拱的两肩上,各有两个小拱。这是创造性的设计,不但节约了石料,减轻了桥身的重量,而且在河水暴涨的时候,还可以增加桥洞的过水量,减轻洪水对桥身的冲击。同时,拱上加拱,桥身也更美观。

我国在建造钢筋混凝土拱桥的实践中进行了拱轴线优化,混凝土徐变对混凝土拱内力重分布影响、连拱计算、拱桥荷载横向分布、各种形式拱桥的设计计算理论的创立与完善、组合装配式混凝土拱桥的施工控制等研究。为了适应在软土地基上建造混凝土拱桥,提出了组合桥台形式与其计算理论。在拱桥施工方法上也有所创新:如中小跨径拱桥以预制拱肋为拱架,少支架施工为主,或采用悬砌方法;大跨径拱桥则采取纵向分条,横向分段,预制拱肋,无支架吊装,组合拼装与现浇相组合的施工方法;此外,在采用无支架转体施工方法建造拱桥方面也有不少成功的经验。

赵州桥简介:

及至清代,石桥营造技艺发展到鼎盛时期。绍兴石桥已经颇具规模。据清光绪癸巳年绘制的《绍兴府城衢路图》所示,当时城内有桥梁229座,城市面积为7.4平方公里,平均每0.0231平方公里就有一座桥,石桥遍及城市各处,每走一小段路就会看到一座石桥,“无桥不成市,无桥不成路,无桥不成村”的描述丝毫不夸张。1993年年底,绍兴全市有桥10610座。

  八辽桥北面几十米的广宁桥,始建于南宋时期,至明万历二年(1574年年)重修。全长60米,宽5米,是浙江省特有的七边形石桥。桥心正对大善寺塔,为极好的“水上”对景,在桥上还可看城南诸山的山景。民谚云:“大善塔,塔顶尖,尖如笔,写尽五湖四海;广宁桥,桥洞圆,圆如镜,照见山会两县。”自南宋以来,广宁桥一直是纳凉、观景、聚谈之处。明修洁士朱亢宗曾作诗:“河梁风月故时秋,不见先生浅杖游;万叠远青愁对起,一川涨绿泪争流。”该桥属市级文物保护单位。

三、大拱由28道拱圈拼成,就像这么多同样形状的弓合龙在一起,做成了一个弧形的桥洞。每道拱圈都能独立支撑上面的重量,一道坏了,其他各道不致受到影响。

不同标准分类

赵州桥又称安济桥,坐落在河北省赵县洨河上,横跨洨水南北两岸,因桥体全部用石料建成,俗称“大石桥”。建于隋朝年间公元595年——605年,由著名匠师李春设计建造,距今已有约1500年的历史,是当今世界上现存最早、保存最完整的古代敞肩石拱桥。赵州桥凝聚了古代汉族劳动人民的智慧与结晶,开创了中国桥梁建造的崭新局面。约1397年(也有些资料为大约700年)后,欧洲才建成类似的石拱桥。

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  绍兴城内的七边形石桥,除广宁桥外,还有吕府 (江南最大的明朝宰相府,共有13厅)边上的谢公桥、迎恩桥、宝驹桥;五边形石桥有昌安桥、拜王桥等。它们均始建于后晋与宋朝,现存多属明清石桥。这种桥型介于石梁桥与石拱桥之间,是一种特殊梁桥。这种梁桥跨越能力比石梁桥大,用料比石拱桥少,石料加工也比石拱桥简单,但远远不及石拱桥坚固。中国已故桥梁专家罗英先生认为,正是这种桥型的出现,才使石梁桥逐步发展为石拱桥。到目前为止,在世界其他地方尚未发现过这种桥型和有关记载,可以说是浙江古代桥工的独创。

四、全桥结构匀称,和四周景色配合得十分和谐;桥上的石栏石板也雕刻得古朴美观。唐朝的张鷟说,远望这座桥就像“初月出云,长虹引涧”。赵州桥高度的技术水平和不朽的艺术价值,充分显示出了我国劳动人民的智慧和力量。赵州桥的设计构思和工艺的精巧,不仅在我国古桥是首屈一指,据世界桥梁的考证,像这样的敞肩拱桥,欧洲到19世纪中期才出现,比我国晚了一千二百多年。

①按拱圈结构的材料分:有石拱桥(见石桥)、钢拱桥、混凝土拱桥、钢筋混凝土拱桥。②按拱圈的静力图式分:有无铰拱、双铰拱、三铰拱。前二者属超静定结构,后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台,结构最为刚劲,变形小,比有铰拱经济;但桥台位移、温度变化或混凝土收缩等因素对拱的受力会产生不利影响,因而修建无铰拱桥要求有坚实的地基基础。双铰拱是在拱圈两端设置可转动的铰支承,铰可允许拱圈在两端有少量转动的可能。结构虽不如无铰拱刚劲,但可减弱桥台位移等因素的不利影响。三铰拱则是在双铰拱顶再增设一铰,结构的刚度更差些,但可避免各种因素对拱圈受力的不利影响。

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石桥特征:

  萧山至绍兴运河上的太平桥,是拱桥和高低石梁桥相结合的多跨桥梁的代表。桥离柯桥镇不远,始建于明天启二年(1622年),清乾隆六年、咸丰八年两次重建。桥头原有石牌坊等附属建筑,现已毁圮。桥由一孔净跨径10米的石拱桥和九孔净跨径3~4米的石梁桥组成。拱桥供大船航行,纤道沿拱脚贯穿而过;靠拱桥的3孔石梁桥较高大,可通较大的木船;低的石梁桥可让脚蹬手划的乌篷船通行。这种桥型省工省料,利于排洪和兼顾众多的大小船只通航。桥边还设有船码头,以便水运与陆运较好的衔接,是绍兴等地江南水乡的特点。

1979年5月,由中国科学院自然史组等四个单位组成联合调查组,对赵州桥的桥基进行了调查,自重为2800吨的赵州桥,而它的根基只是有五层石条砌成高1.56米的桥台,直接建在自然砂石上。

中国的拱桥始建于东汉中后期,已有一千八百余年的历史。它是由伸臂木石梁桥、撑架桥等逐步发展而成的。在形成和发展过程的外形都是曲的,所以古时常称为曲桥。在古文献中,还用“囷”、“窌”、“窦”、“瓮”等字来表示拱。

河北省的古建筑——赵州桥

绍兴石桥营造技艺独特,部分石桥的营造技艺为中国国内罕见,桥梁形式多样,形成了极为系统的技术体系,在各个不同时期都处于全国领先水平。而且石桥的营造技术非常科学,用料质量讲究,布局、选址合理,古石桥一般寿命能长达千年以上。

  太平桥西不远处,有一座建于清同治年间(1862~1874年)的百孔官塘桥,是国内外所罕见的。它跨萧绍运河,而与运河平行。全长达386.2米,共有115跨,每跨净跨径2米左右。桥面用三根条石拼成,宽1.5米。这座桥的建造,是因为运河河面甚宽,常受风涛,逆水行舟就需拉纤前行,所以专为拉纤修建了这座桥梁,俗称纤道桥。遇到较大风浪,船只还可通过桥孔进入浅水区躲避风浪,故有“避塘”之称。

这么浅的桥基简直令人难以置信,梁思成先生1933年考察时还认为这只是防水流冲刷而用的金刚墙,而不是承纳桥券全部荷载的基础。他在报告中写道:

拱桥。造型优美,曲线圆润,富有动态感。单拱的如北京颐和园玉带桥,拱券呈抛物线形,桥身用汉白玉,桥形如垂虹卧波。多孔拱桥适于跨度较大的宽广水面,常见的多为三、五、七孔,著名的颐和园十七孔桥,长约150米,宽约6.6米,连接南湖岛,丰富了昆明湖的层次,成为万寿山的对景。河北赵州桥的“敞肩拱”是中国首创,在园林中仿此形式的很多,如苏州东园中的一座。

赵州桥建筑结构:

数量多:绍兴有石桥704座,为中国国内一个地区内石桥数量之最。同时,绍兴也是中地市级中拥有文物保护单位石桥最多的地区之一。绍兴市全国重点文物保护单位的古石桥有:古纤道桥、八字桥、光相桥、广宁桥、泗龙桥、太平桥、谢公桥、题扇桥、迎恩桥、拜王桥、接渡桥、融光桥、泾口大桥、西跨湖桥,共有13座。省级文物保护单位的古石桥有6座,如三江闸桥等;县级文物保护单位的古石桥有38座,如跨龙桥等。

  除以上所介绍的桥型外,还有桥闸两用的“三江闸”。它始建于唐大和七年(833年),明嘉靖十六年重建。闸高3.3丈,长46丈,下有28个洞闸,上面可以通行。在丁字、丫字或十字形交叉的河道上,修建一种互通式的三接桥、四接桥,可以使一座桥跨越三段或四段河道,原来要造三四座桥的地方,造一座桥就够了。县城昌安门外和栖凫均有一座这种互通式的三接桥,昌安门外的一座,已在修筑公路时拆除。在人流、航行频繁的主要交通道上,还有“亭桥”、“廊桥”,以方便行人在亭廊中憩息,如绍兴西郊的望日亭桥及虹桥廊桥等均是。

“为要实测券基,我们在北面券脚下发掘,但河床下约70-81厘米,即发现承在券下平置的石壁。石共五层,共高1.58米,每层较上—层稍出台,下面并无坚实的基础,分明只是防水流冲刷而用的金刚墙,而非承纳桥券全部荷载的基础。因再下30-40厘米便即见水,所以除非大规模的发掘,实无法到达我们据学理推测的大座桥基的位置。”

几种拱桥的发展历史

赵州桥是一座空腹式的圆弧形石拱桥,是世界上现存最早、保存最好的巨大石拱桥。赵州桥是入选世界纪录协会世界最早的敞肩石拱桥,创造了世界之最。河北民间将赵州桥与沧州铁狮子、定州开元寺塔、正定隆兴寺菩萨像并称为“华北四宝”。

质量好:绍兴石桥拥有23个桥型,构成了一个完整的石桥系列,有些桥型为绍兴独存,在别的地方已不可见。比如在“石桥营造技术之最”中,始建于南宋的八字桥是中国现存最古老的城市桥梁,始建于南宋的广宁桥是中国最古老的七折边拱立交桥,迎仙桥、玉成桥是中国在明清时代最早出现的悬链线拱石桥群,古纤道桥是中国唯一的唐代始建、特长型顺河而建的多桥型组合桥等等。再比如“石桥部件的中国之最”中,绍兴湖塘出土的汉代湖塘桥的软土地基木桩密植基础的科学排列,是中国最早的软土地基木桩密植基础实例。

  绍兴名人辈出,晋代的大书法家王羲之,唐代诗人贺知章,南宋诗人陆游,明代书画家徐渭,直至近代的鲁迅和“鉴湖女侠”秋瑾等,他们的活动不少都与古桥有关。如兰亭桥是王羲之修禊处,题扇桥相传是王羲之为一老妇题扇处,春波桥是陆游与唐琬重逢的地方,等等。

其结构还是沿袭赵州桥,只是主拱上的小拱数量增加到一边5个,桥上有车轮印,膝盖印。

钢拱桥多数采用上承式或中承式双铰拱形式。无铰拱因必须有坚固的地基,使其应用范围受到限制。目前世界上跨度超过300米以上的8座钢拱桥中,只有一座是无铰箱形肋拱桥,即美国尼亚加拉瀑布上的刘易斯顿-昆斯顿桥,建于1962年,拱跨304.8米。三铰拱因拱顶有铰,变形时有转折点,对高速行车不利,且顶铰构造复杂,维修不便,故只用于较小跨度的钢拱桥。钢拱桥的拱肋一般可作成桁架形、箱形或板梁形,分别称桁拱、箱拱和板拱。

桥长50.82米,跨径37.02米,券高7.23米,两端宽9.6米,桥的设计完全合乎科学原理,施工技术更是巧妙绝伦。唐朝的张嘉贞说它“制造奇特,人不知其所以为”。这座桥的特点是:

长寿性:当代桥梁的设计寿命在一百年左右,而绍兴石桥一般寿命能长达千年以上。而这种长寿性源于绍兴石桥的科学建构技术,建桥石材质量的讲究和布局、选址的合理。比如石桥建设中所采用的木材,大多是有着“千年不烂水底松”之誉的松木,以松木作桥柱、桥桩可防腐。绍兴石桥基础中出土的木桩有远在汉代的,出土时还能保存完好的本质。

  有些古桥名与历史条件、传说、建桥过程有关。府山街道的五边形拜王桥,是因吴越王平董昌之乱后得胜回朝,文武官员在该桥朝拜迎接而得名。斗门花浦桥,相传是农民为方便卖布而集资修建的,因浦是布的地方谐音,故名花浦桥。柯桥镇的柯桥则因汉朝朱买臣在附近山上砍柴到桥上来卖的传说而得名,因绍兴方言柯是砍的谐音。

中国桥梁学家茅以升的《中国石拱桥》中也提到。

早在1874年美国建成第一座钢拱桥,即跨越密西西比河的圣路易斯桥(见桥梁工程发展史)。1931年美国建成跨度503.6米的贝永桥,1932年澳大利亚建成跨度503米的悉尼港桥,均为双铰桁架拱。

一、全桥只有一个大拱,长达37.4米,在当时可算是世界上最长的石拱。桥洞不是普通半圆形,而是像一张弓,因而大拱上面的道路没有陡坡,便于车马上下。

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  由于绍兴石桥众多,五步一登,十步一跨,所以多少也和当地风土民俗的形成有着一定的联系。过去绍兴民众迎亲时,花轿要先过桥、杀鹅,然后再拜堂。花轿过桥还要有一定的路线。城东北要经过“万安”“福禄”“长安”“宝祐桥”;城西北要经过“万安”“谢公”桥;城南要经过“五福”、

赵州桥建于公元605年距今1400多年,经历了10次水灾,8次战乱和多次地震,特别是1966年3月8日邢台发生7.6级地震,赵州桥距离震中只有40多公里,都没有被破坏,著名桥梁专家茅以升说,先不管桥的内部结构,仅就它能够存在1400多年就说明了一切。1963年的水灾大水淹到桥拱的龙嘴处,据当地的老人说,站在桥上都能感觉桥身很大的晃动。据记载,赵州桥自建成至今共修缮9次。

第二次世界大战后,栓焊结构(用高强度螺栓连接焊接构件的结构)逐步得到广泛应用,箱形截面的结构得到了发展。拱桥也不例外。如1956年在加纳建成的阿多米桥,为下承式新月形双铰桁拱桥,拱跨245米,拱的弦杆采用纵向高强度螺栓连接。捷克斯洛伐克在1967年建成的兹达科夫桥,为双铰钢箱拱桥,拱跨为330米,两片箱形拱肋支承在伸出26米的钢筋混凝土桥台上。

二、大拱的两肩上,各有两个小拱。这是创造性的设计,不但节约了石料,减轻了桥身的重量,而且在河水暴涨的时候,还可以增加桥洞的过水量,减轻洪水对桥身的冲击。同时,拱上加拱,桥身也更美观。

工艺流程

  “大庆”桥。

(备注:修缮过程中,在历史岁月中破损的建桥原料经过整理收集,大多数存放在赵州桥景区内的博物馆陈列。)

另一座较著名的拱桥为瑞典1961年建成的阿斯克勒峡湾(Asker? Fjord)桥。该桥的拱肋和拱上立柱均采用管形截面,拱肋为工厂焊接的直径3.8米圆管,在工地铆接而成,拱上立柱为0.32~0.75米的无缝钢管。因桥址处于海湾口,风速高达150公里/时,采用管状结构可减少风荷载。桥宽仅9米,为保证结构的横向稳定,曾进行了风洞模型试验以确定合理的风荷载。两端的引桥桥墩均采用钢筋混凝土管柱结构,以求全桥协调统一,颇为美观。可惜该桥已于 1980年1月18日凌晨在雾中被货轮撞毁。 目前,世界上最大跨度的钢拱桥是美国的新河峡谷桥,1977年建成,拱跨为518.2米,全长921米,桥面离峡谷底267米,桥面为公路4车道,是上承式双铰钢桁拱桥。

三、大拱由28道拱圈拼成,就像这么多同样形状的弓合龙在一起,作成了一个弧形的桥洞。每道拱圈都能独立支撑上面的重量,一道坏了,其他各道不致受到影响。

绍兴石桥一般的建筑程序为:绍兴古桥一般的建筑程序为:选址——桥型设计——实地放样——打桩——砌桥基——砌桥墩——安置拱圈架——砌拱——压顶——装饰——保养——落成。它的营造技艺包括各类浮桥、木梁桥、石梁桥、折边拱、半圆形拱、马蹄形拱、椭圆形拱、准悬链线拱等古桥建造技术。

  石拱桥技术

赵州桥的拱用于跨度比较小的桥梁比较合适,而大跨度的桥梁选用半圆形拱,就会使拱顶很高,造成桥高坡陡、车马行人过桥非常不便。二是施工不利,半圆形拱石砌石用的脚手架就会很高,增加施工的危险性。为此,李春和工匠们一起创造性地采用了圆弧拱形式,使石拱高度大大降低。赵州桥的主孔净跨度为37.02米,而拱高只有7.23米,拱高和跨度之比为1:5左右,这样就实现了低桥面和大跨度的双重目的,桥面过渡平稳,车辆行人非常方便,而且还具有用料省、施工方便等优点。当然圆弧形拱对两端桥基的推力相应增大,需要对桥基的施工提出更高的要求。

混凝土拱桥 是用混凝土代替石料修筑拱圈,其构造形式和石拱桥类同。钢筋混凝土拱桥 钢筋混凝土拱桥因铰的构造不易处理,多采用无铰拱,只在小跨度中使用双铰或三铰拱,以上承式或中承式居多。由于混凝土材料的可塑性,它比钢拱桥更易造型装饰,可建成各种造型的拱桥,如多跨的高架峡谷拱桥,不同曲线形(圆弧、椭圆、抛物线、悬链线等)的拱桥,以及脱离石拱桥传统形式的片拱、桁架拱等。

四、全桥结构匀称,和四周景色配合得十分和谐;桥上的石栏石板也雕刻得古朴美观。唐朝的张鷟说,远望这座桥就像“初月出云,长虹引涧”。赵州桥高度的技术水平和不朽的艺术价值,充分显示出了我国劳动人民的智慧和力量。赵州桥的设计构思和工艺的精巧,不仅在我国古桥是首屈一指,据世界桥梁的考证,像这样的敞肩拱桥,欧洲到19世纪中期才出现,比我国晚了一千二百多年。

绍兴石桥不但营造技艺高超,而且还有深厚的文化底蕴,显示出极高的美学价值,它在环境布局、结构装饰等方面所展露的美感令人充分领略到江南水乡文化特有的神奇魅力。“垂虹玉带门前来,万古名桥出越州。”绍兴石桥文化早已成为越文化的重要组成部分。

  在 1000多年的漫长历史年代中,石拱桥一直是我国特别重要的一种桥型,遍布全国各地城乡,其中不乏世界知名的佳构。值得注意的是:古桥之苑的这株娇艳的名花不仅怒放于神州本土,而且已结实于隔海邻邦。日本书刊的文章记述了1634年中国僧侣如定设计眼镜桥的事。该桥是二孔半圆拱,影映水中,虚实相连,酷似眼镜,故得此名,日本的史书赞美为“日本最古、最有名的石拱桥之一”。中岛川是长崎县内一条不大的河流,古代有20座桥雁列栉比,彼此相距不足百米,彼邦人士称此为“长崎石桥群”。当时长崎有唐人街。中国人侨居于此,多从事贸易及通译事务。上述20座桥中半数是中国人出资构筑的,眼镜桥还是中国人建造的。20年前发生大水灾,附近冲毁了钢筋混凝土桥梁,而眼镜桥安然无恙。当地掌管桥梁事务的官员大为“吃惊”,认为“不可思议”,甚至感到是“一次不得了的冲击”,从此,这座眼镜桥就作为国家重点文物得到修理、复原。长崎石桥群及眼镜桥的史事是我国古代人赞助邻国桥梁建设的一例,也是关于两国古代邦交敦睦、人民友好的一段佳话。

这是李春对拱肩进行的重大改进,把以往桥梁建筑中采用的实肩拱改为敞肩拱,即在大拱两端各设两个小拱,靠近大拱脚的小拱净跨为3.8米,另一拱的净跨为2.8米。这种大拱加小拱的敞肩拱具有优异的技术性能,首先,可以增加泄洪能力,减轻拱可洪水季节由于水量增加而产生的洪水对桥的冲击力。古代佼河每逢汛期,水势较大,对桥的泄洪能力是个考验,四个小拱就可以分担部分洪流。据计算四个小拱增加过水面积16%左右,大大降低洪水对大桥的影响,提高大桥的安全性。

20世纪上半叶,钢筋混凝土拱桥的施工方法从费用昂贵的落地支架现浇拱肋改成较为经济的木制或钢制的拱形支架现浇拱肋,既节省了施工费用,又为跨越宽阔的深河峡谷开拓了应用范围,使跨度纪录达264米。50~70年代由于成功地采用了悬臂拼装和悬臂灌筑的施工方法,大跨度钢筋混凝土拱桥得到进一步发展。如1964年建成拱跨304.8米的澳大利亚悉尼港的格莱兹维尔桥,4个箱形拱肋和拱上结构(立柱、横梁、桥道纵梁)全部用预制构件拼装;1966年南斯拉夫用悬臂灌筑法建成拱跨246.3米的希贝尼克桥。目前,世界上最大跨度的钢筋混凝土拱桥是1980年建成的拱跨390米的南斯拉夫克尔克桥,为上承式无铰拱公路、管道两用桥,拱肋为单箱三室截面,桥面下敷设了17条输油管、输水管和工业管道,采用预制构件,悬臂拼装施工.

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  我国拱桥始建于何时是一个使人很感兴趣的问题。据早年的史籍记载,晋朝太康三年 (282年)建造于洛阳七里涧上的旅人桥是已发现的我国历史上最早的一座石拱桥。到了1965年,河南省新野县出土的汉代(东汉中期或晚期)的画像砖刻有单孔拱桥图,桥上有骑马的、驾驷马车的和拿弓箭的人,桥下有船。由此证明,我国至迟在东汉已有拱桥。图上的这座拱桥只是裸拱,既无桥面也无栏杆,结构极为粗陋,当时的车马行人不得不直接在高耸陡曲的拱背上通过。为了保障车辆安全过桥,车上桥时有3个力士用绳索在前挽拽,下桥时则又有3个力士在后牵制。这幅图画可贵地提供了汉朝拱桥的实际形象。当时西方拱桥已相当发达,而我国拱桥还带有原始性,这有助于说明,石拱桥是我国土生土长的产物,不像是对一种已相当成熟的外来桥型的移植。

其次,敞肩拱比实肩拱可节省大量土石材料,减轻桥身的自重。据计算四个小拱可以节省石料26立方米,减轻自身重量700吨,从而减少桥身对桥台和桥基的垂直压力和水平推力,增加桥梁的稳固。第三,增加了造型的优美,四个小拱均衡对称,大拱与小拱构成一幅完整的图画,显得更加轻巧秀丽,体现建筑和艺术的完整统一。第四,符合结构力学理论,敞肩拱式结构在承载时使桥梁处于有利的状况,可减少主拱圈的变形,提高了桥梁的承载力和稳定性。

中国拱桥建筑历史悠久。在古代桥梁中,以石拱桥为主要桥型。无论在山谷、丘陵、平原和水网地区,至今仍存在各种风采的石拱桥。

河北省的古建筑——赵州桥

  多年来出土的两汉古墓中有大量的拱结构,也为今人研究古拱桥提供了很有价值的旁证,可以看到后来石拱桥的雏形。略举数例。

中国古代的传统建筑方法,一般比较长的桥梁往往采用多孔形式,这样每孔的跨度小、坡度平缓,便于修建。但是多孔桥也有缺点,如桥墩多,既不利于舟船航行,也妨碍洪水宣泄;桥墩长期受水流冲击、侵蚀,天长日久容易塌毁。因此,李春在设计大桥的时候,采取了单孔长跨的形式,河心不立桥墩,使石拱跨径长达37米之多。这是中国桥梁史上的空前创举。

20世纪50年代以来,中国工业迅猛发展,采用不同材料、不同体系的拱桥也得到迅速发展。在铁路拱桥建设中,1956年建成包兰线东岗镇黄河单线上承式钢筋混凝土肋拱桥,拱跨为3孔53米。1959年建成詹东线丹河上承式钢筋混凝土拱桥,拱跨增至88米,两者均为两片工字形截面拱肋。中国目前最大跨度的钢筋混凝土铁路拱桥为1966年建成的丰沙线永定河7号桥,为单线中承式,拱跨150米,拱肋为箱形截面,采用钢拱架拼装施工。 在公路、城市桥梁建设中,如1959年建成湘潭市湘潭桥,为8孔60米上承式拱桥,横向布置6片高1.6米的工字形拱肋,桥宽21米。70年代后拱桥向更大跨度发展,主要采用预制拼装的钢筋混凝土拱桥,如四川省的拱跨150米的宜宾马鸣溪桥,即采用无支架缆索吊装施工。目前,中国公路上最大跨度的钢筋混凝土箱形拱桥为建于1982年,拱跨170米的四川渡口宝鼎桥,最大跨度的公路钢箱形拱桥为建于1966年的四川渡口市区金沙江桥,跨度180米。1969年建成的渡口密地栓焊桁架拱桥,跨度也是180米。

赵州桥建筑原理:

  1956年在洛阳车站发现的西汉墓中有斜腿拱式刚架和曲线拱,此墓已移至洛阳市劳动人民公园内。

赵州桥桥址选择比较合理,使桥基稳固牢靠李春根据自己多年丰富的实践经验,经过严格周密勘查、比较,选择了洨河两岸较为平直的地方建桥。这里的地层是由河水冲积而成,地层表面是久经水流冲刷的粗砂层,以下是细石、粗石、细砂和粘土层。根据现代测算,这里的地层每平方厘米能够承受4.5到6.6公斤的压力,而赵州桥对地面的压力为每平方厘米5-6公斤,能够满足大桥的要求。选定桥址后在上面建造地基和桥台。建桥历经1400年,桥基仅下沉了5厘米,说明这里的地层非常适合于建桥。

在60年代,为适应广大农村地区发展农业的要求,曾创建一种采用简易机具施工的双曲拱桥。该桥型的主要特点是:拱圈结构化整为零,采用分段拼装式波形拱肋截面,因其结构简单,制造容易,安装方便,形式轻巧,在公路和城市桥梁中曾一度得到广泛使用。如建于1972年的湖南长沙湘江桥,为8孔76米的钢筋混凝土双曲拱桥。随着建桥技术的进步,施工机具的改进,起重能力的提高,为求得拼装构件更好的整体性,必然会向较大的拼装单元发展。因此70年代后期至今,中国在大跨拱桥中,钢筋混凝土箱形拱占优势,而在中、小跨拱桥中,桁架拱桥颇有发展。桁架拱桥是将拱上结构和拱肋组成桁式结构,常用跨度为20~50米。目前钢筋混凝土桁架拱桥已达60米,如苏州市郊觅渡桥。但预应力混凝土桁架拱桥最大跨度已达150米,如1985年建成的贵州剑河公路桥,系带悬臂的预应力混凝土桁架拱桥。

赵州桥桥址选择比较合理,使桥基稳固牢靠

  1976年6月洛阳发现卜千秋墓,考古工作者定为西汉昭帝—宣帝年间(公是拱形土洞,托以小砖砌成的拱圈。

赵州桥的砌置方法新颖、施工修理方便

拱桥是指以拱作为主要承重结构的桥梁。最早出现的拱桥是石拱桥,借着类似梯形石头的小单位,将桥本身的重量和加诸其上的载重,水平传递到两端的桥墩。各个小单位互相推挤时,同时也增加了桥体本身的强度。近现代的拱桥则更多的使用混凝土或钢材建造。最早存在的拱桥是西元前一千三百年前的迈锡尼文明的Arkadiko bridge 。历史上著名的拱桥包括罗马的输水道系统、中国建于隋朝的安济桥。

李春根据自己多年丰富的实践经验,经过严格周密勘查、比较,选择了洨河两岸较为平直的地方建桥。这里的地层是由河水冲积而成,地层表面是久经水流冲涮的粗砂层,以下是细石、粗石、细砂和粘土层。根据现代测算,这里的地层每平方厘米能够承受4.5到6.6公斤的压力,而赵州桥对地面的压力为每平方厘米5—6公斤,能够满足大桥的要求。选定桥址后在上面建造地基和桥台。建桥历经1400年,桥基仅下沉了5厘米,说明这里的地层非常适合于建桥。

  一些地方的东汉墓内已用阴阳榫作为拱砖之间的联结物。汉墓中有并列式的拱圈与纵联式的拱圈,从前者可以看到隋朝赵州桥并列拱圈构造法的萌芽状态。

李春就地取材,选用附近州县生产的质地坚硬的青灰色砂石作为建桥石料。在石拱砌置方法上,均采用了纵向(顺桥方向)砌置方法,就是整个大桥是由28道各自独立的拱券沿宽度方向并列组合而成;拱厚皆为1.03米,每券各自独立、单独操作,相当灵活。每券砌完全合拢后就成一道独立拼券砌完一道供券,移动承担重量的“鹰架”,再砌另一道相邻拱。这种砌法有很多优点,它既可以节省制作“鹰架”所用的木材,便于移动,同时又利于桥的维修,一道拱券的石块损坏了,只要嵌入新石,进行局部修整就行了,而不必对整个桥进行调整。

我国拱桥发展过程和现状

赵州桥的砌置方法新颖、施工修理方便

  四川省德阳县黄许镇的汉墓在拱圈之上砌有拱伏,这也是其后的石拱桥常用的砌法。

在保持大桥稳定性方面采取了许多严密措施

在我国公路桥梁系列中,拱桥作为一种古老的桥式以其跨越能力大、承载能力高、可用地方材料、造价经济、养护维修费用少、造型美观等特有的技术优势而成为建筑历史最悠久、竞争力较强。并且常盛不衰,不断发展的桥梁形式。据统计,中国已建单跨100m以上的拱桥115座之多。拱桥仍是我国公路桥梁大跨度桥梁的主要桥型之一。我国公路拱桥的发展,可粗略地分为四个阶段。第一阶段是50年代到60年代中。绝大多数是中小石拱桥,当时也研究过片石混凝土拱桥等,但未能推广。最大跨度拱桥是1961年建成的云南南盘江上的长虹桥(单跨112.5m空胶式石拱桥)。第二阶段是60年代中至70年代,主导桥型是低配筋双曲拱桥。由于双曲拱桥耗用钢材少,施工中能化整为零,需要起重设备少,易于当时搞群众运动,因而得到飞速发展。当时也研究过中小跨径混凝土预制块拱、二铰拱等少筋拱桥。最大跨度是1968年建成的河南嵩县前河大桥(跨度150m,双曲拱桥)。第三阶段是70年代末到80年代,主导桥型是大中跨预制钢筋混凝土箱型拱桥。采用无支架吊装架设法建成的最大跨度是四川宜宾马鸣溪大桥(1979年建成,跨度150m),采用支架法建成的最大跨度是四川攀枝花市宝鼎大桥(1982年建成,跨度170m)。在这个时期,国外钢筋混凝土拱桥的最大跨度已达390m(南斯拉夫克尔克I桥KrK I,1980年建成)。第四阶段以1990年建成的四川宜宾南门金沙江大桥为标志。该桥系中承式劲性骨架混凝土肋拱桥,跨度240m.居当时中承式拱桥世界第一。宜宾桥采用劲性骨架成拱,悬挂模板,现浇拱肋混凝土,大大减轻了吊装架设重量,保证了成拱安全度。浇注过程中,采用水箱加载调整应力和变形,大大节省了钢材,应用现代电算技术和电测手段进行旅工仿真计算和施工监控,使拱桥施工决策走向了科学化。所取得的设计施工经验和科研成果,极大地推动了我国超大化拱桥技术进步。在随后的几年中。我国几十座跨度100m 以上的拱桥相继建成。1996年建成的广西邕宁邕江大桥跨度选312m,把中承式劲性骨架混凝土拱桥世界记录提高了72m.该桥采用千斤顶斜拉扣挂悬拼架设法悬拼劲性骨拱桁架、浇注拱肋混凝土、调整施工应力和变形,比水箱法更安全稳妥。四川万县长江大桥也是劲性骨架混凝土拱桥,该桥跨度420m,把上承式拱桥的世界记录由南斯拉夫KRK I大桥的390m提高了30m.在此期间,1995年贵州省建成了跨度330m 的江界河大桥,居预应力桁架拱桥世界第一。1995年广东省建成了跨度200m 的南海三山西中承钢管混凝十拱桥、居钢管混凝土拱桥世界第一。1991年湖南风凰县建成跨度120m 的鸟巢河大桥,居石拱桥世界第一这些跨度记录和取得的设计施工经验及科研成果说明,目前,我国拱桥已面跃居世界拱桥先进行列。

李春就地取材,选用附近州县生产的质地坚硬的青灰色砂石作为建桥石料。在石拱砌置方法上,均采用了纵向(顺桥方向)砌置方法,就是整个大桥是由28道各自独立的拱券沿宽度方向并列组合而成;拱厚皆为1.03米,每券各自独立、单独操作,相当灵活。每券砌完全合拢后就成一道独立拼券砌完一道供券,移动承担重量的“鹰架”,再砌另一道相邻拱。这种砌法有很多优点,它既可以节省制作“鹰架”所用的木材,便于移动,同时又利于桥的维修,一道拱券的石块损坏了,只要嵌入新石,进行局部修整就行了,而不必对整个桥进行调整。三)在保持大桥稳定性方面采取了许多严密措施 为了加强各道拱券间的横向联系,使28道拱组成一个有机整体,连接紧密牢固,李春采取了一系列技术措施。

  四川重庆市江北区70中学的校园中发现了一座东汉墓,拱圈是并列式的,相邻两列之间凭伸臂悬砌,以加强联系,由此可以看到后世的拱圈悬砌法的滥觞。

为了加强各道拱券间的横向联系,使28道拱组成一个有机整体,连接紧密牢固,李春采取了一系列技术措施。

我国拱桥的主要结构型式

1、每一拱券采用了下宽上窄、略有“收分”的方法,使每个拱券向里倾斜,相互挤靠,增强其横向联系,以防止拱石向外倾倒;在桥的宽度上也采用了少量“收分”的办法,就是从桥的两端到桥顶逐渐收缩宽度,从最宽9.6米收缩到9米,以加强大桥的稳定性。

  古石拱桥中联拱桥 (即多孔拱桥)甚多,在汉墓中已能找到这种联拱结构。例如武威雷台的一座东汉墓是多室拱墓,结构是多孔联拱。

1.每一拱券采用了下宽上窄、略有“收分”的方法,使每个拱券向里倾斜,相互挤靠,增强其横向联系,以防止拱石向外倾倒;在桥的宽度上也采用了少量“收分”的办法,就是从桥的两端到桥顶逐渐收缩宽度,从最宽9.6米收缩到9米,以加强大桥的稳定性。

1.石拱桥是我国修建最早,类型有肋拱、板拱等。

2、在主券上均匀沿桥宽方向设置了5个铁拉杆,穿过28道拱券,每个拉杆的两端有半圆形杆头露在石外,以夹住28道拱券,增强其横向联系。在4个小拱上也各有一根铁拉杆起同样作用。

  在特定的情况下,也有采用高耸拱圈的,其矢跨比大于 1/2。在不宽的河面筑拱,如要满足充裕的通航净空要求,可采用这种形式,桃子形的尖顶拱即是常见的一种。但也有不陡之拱采用尖顶式的。关于为什么构筑成尖顶的问题,众说纷坛。一说,为了筑成陡于半圆的拱,每半拱仍以取圆弧线为便,这样,两圆弧线在拱顶相交点就不可能有公切线,势必形成尖项。二说,尖项比平顶美丽,优于椭圆形之类的陡拱。即便并非陡拱,尖顶仍较别致。三说,尖顶是从外国古建筑和石拱桥吸取来的艺术风格。此问题还难作定论。矢跨比大于 1/2的拱桥也有采用大于半圆的圆弧线的,建于清同治年间

2.在主券上均匀沿桥宽方向设置了5个铁拉杆,穿过28道拱券,每个拉杆的两端有半圆形杆头露在石外,以夹住28道拱券,增强其横向联系。在4个小拱上也各有一根铁拉杆起同样作用。

2.钢拱桥:我国在90年代后坍发展为世界最大产钢国以前,钢材相对不多,钢拱桥也修建较少。跨度最大的公路钢拱桥是四川攀枝花市3003桥。跨度为181m(1969年)。

3、在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖有护拱石一层,以保护拱石;在护拱石的两侧设有勾石6块,勾住主拱石使其连接牢固。

  (1862~1874年)的绍兴阮社桥就是这样。

3.在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖有护拱石一层,以保护拱石;在护拱石的两侧设有勾石6块,勾住主拱石使其连接牢固。

3.混凝土拱桥类型有箱形拱、桁架拱、板拱、肋拱、刚架拱、桁式组合拱、双曲拱、系杆拱、中承式拱、钢管混凝土拱等。其中不少桥型已居世界先进水平。

4、为了使相邻拱石紧紧贴合在一起,在两侧外券相邻拱石之间都穿有起连接作用的“腰铁”,各道券之间的相邻石块也都在拱背穿有“腰铁”,把拱石连锁起来。而且每块拱石的侧面都凿有细密斜纹,以增大摩擦力,加强各券横向联系。这些措施的采取使整个大桥连成一个紧密整体,增强了整个大桥的稳定性和可靠性。

  偶而也有椭圆形拱桥。苏州有这样的例子。镇东美桥,明朝成化廿一年 (1485年)建,据说该桥属于这一类。

4.为了使相邻拱石紧紧贴合在一起,在两侧外券相邻拱石之间都穿有起连接作用的“腰铁”,各道券之间的相邻石块也都在拱背穿有“腰铁”,把拱石连锁起来。而且每块拱石的侧面都凿有细密斜纹,以增大摩擦力,加强各券横向联系。这些措施的采取使整个大桥连成一个紧密整体,增强了整个大桥的稳定性和可靠性。

我国拱桥的施工方法

平拱即扁弧形拱的形式,既增加了桥的稳定性和承重能力,又方便了人畜在桥上通行,还节省了石料;李春在大石拱的两肩又设计了两个敞肩小拱,增强了桥的泄洪能力,减轻了桥的自重。

  拱圈石的连接方式大致分为下面3种:无铰链接;多铰链接——无铰石的和有铰石的;双腰铁连接。

平拱即扁弧形拱的形式,既增加了桥的稳定性和承重能力,又方便了人畜在桥上通行,还节省了石料;李春在大石拱的两肩又设计了两个敞肩小拱,增强了桥的泄洪能力,减轻了桥的自重。

施工方法是大跨径拱桥最关键的技术。无支架施工是大跨径拱桥的发展方向。目前我国拱桥主要施工方法有:

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  石拱桥拱圈是由若干块折扇扇面形的拱 (圈)石拼合而成的。拱石间的连接方式有多种。

“券”小于半圆

1.缆索吊装法

  拱石两端用榫卯拱石而没有榫卯类似于铰链的叫做无铰链的拱石,依靠各块拱石相互挤紧形成完整的拱圈。与相邻的拱石连接起来的称为多铰式。

中国习惯上把弧形的桥洞、门洞之类的建筑叫做“券”。一般石桥的券,大都是半圆形,但赵州桥跨度很大,从这一头到那一头有37.04米。如果把券修成半圆形,那桥洞就要高18.52米。这样车马行人过桥,就好比越过一座小山,非常费劲。赵州桥的券是小于半圆的一段弧,这既减低了桥的高度,减少了修桥的石料与人工,又使桥体非常美观,很像天上的长虹。

缆索吊装施工方法是我国修建大跨度拱桥的主要方法之一。也就是用塔架、缆索和扣索扣挂悬臂拱段,直至合拢。我国一般采用3~7段悬拼,个别多到11段,而且广泛用于多孔。四川宜宾马鸣溪金沙江大桥,为净跨150m钢筋混凝土箱拱,分5段吊装,块件重达70吨。福建南平玉屏山大桥,净跨lOOm肋拱,分5段吊装,块件重达59.1吨。四川万县长江大桥(L=420m)也采用缆索吊装,分11段,段长40m,吊重50余吨。

  无铰式与多铰式相比,各有千秋。当万一墩台发生一定的位移时,无铰式的各拱石不复相互挤紧,此时拱圈的整体性将成问题。与之对比,多铰式的拱石间有榫卯联系,情况要好一些。在墩台发生不大的位移时,多铰式的拱圈呈现出几何可变结构的特点,用榫卯连接起来的拱石能发生微小的移动和转动,直至达到新的平衡为止。在温度有显著变化和桥上有沉重车辆驶过时也出现这样的情况(各拱石连接处有足够大的接触面,且相互间存在着压力,榫卯的作用并不等于理想的铰链,各拱石的移动和转动是受到牵制的)。有人说:“多铰式的拱桥好似倒置的悬桥,拱圈石好似悬索。”这个说法是有道理的。悬索是能够大大调整外形以保证只受拉力的可变结构,多铰式拱是能够稍微调整外形以保持与外力平衡的微变结构。两者在自动调整外形以求适应外力这一点上确有相似之处。

在主拱券的上边两端又各加设了两个小拱。一、可节省材料。二、减少桥身自重(减少自重15%),而且能增加桥下河水的泄流量。三、使桥身更加美观。

2.转体施工法

  至于在墩台无位移和单纯随恒载的情况下,无铰式的拱石全部横断面都能承受压力,而多铰式的拱石由于卯孔削减了有效面积,就不及前者。再说,琢制多铰式的拱石是一件很精细和烦难的事,费工较多,对技术的要求也较高,因此它的使用范围受到客观限制。

“撞”空而不实

半跨拱圈现场浇注,绕拱座作水平或竖直旋转合拢。其中平转施工拱桥是我国独创。转体施工法近几年在我国发展很快,被广泛用于拱桥施工中,且有所发展: 三峡对外公路卜的黄柏河、下牢溪大桥为有平衡重的平转法,转体总重达3500吨和3600吨,转体重量为目前最大吨位,箕转动球铰采用、下两个经过精密压旋加工的半球型钢板。河南安阳文峰路立交桥在桥轴线反方向预制,竖转到要求标高后,再平转180度合拢。

  赵州桥是由28列拱圈并立而成,拱圈上各拱石的端部和侧面都用两块腰铁相互连接起来。无铰式的拱石属于无联系的挤紧,多铰式的拱石端部的一个榫卯只相当于赵州桥的一个腰铁,而赵州桥却有2个腰铁。这种双腰铁的连接法基本上能使每圈全部拱石形成整体,整个拱圈差不多等于一根并非拼接而成的原来就相当完整的曲杆。何况,拱石的侧面也有腰铁,将各圈连接为一个整体。赵州桥拱圈的高度整体性应是该桥经历1300余载而犹岿然不动的重要原因之一。

券的两肩叫“撞”。一般石桥的撞都用石料砌实,但赵州桥的撞没有砌实,而是在券的两肩各砌一两个弧形的小券。这样桥体增加了四个小券,大约节省了一百八十立方米石料,使桥的重量减轻了大约500吨。而且,当洨河涨水时,一部分水可以从小券往下流,既可以使水流畅通,又减少了洪水对桥的冲击,保证了桥的安全。

3.悬臂桁架法

  多铰式的拱又可分为两种:一是无铰石的,也就是将相邻的拱石直接榫接起来的;二是用长铰石作为中介的。有铰石的多铰式拱,拱石的两端被琢成榫头,插入铰石的卯槽内,铰石是一条长度与桥宽相等的长石,两侧都有卯槽,以便联锁上下两排拱石。苏州一带的石桥工称长铰石为龙筋。龙筋除了能使并列的各条拱石沿横向形成整体,有利于石拱桥的侧向稳定性外,且能使桥上的重车荷载较均匀地分布到并列的各拱石,以免轻重悬殊。现代桥梁的横隔梁,其作用与此相似。多铰式的拱从无铰石的发展到有铰石的,应该说是一个进步。宋朝名画汴京繁华图上的石拱桥是没有铰石的。从上海郊县和苏州的石拱桥看,宋桥也是无铰石的,而明清石拱桥大多是有铰石的,大致可以看出这种发展变化的趋势。

它用二十八道小券并列成9.6米宽的大券。可是用并列式砌,各道窄券的石块间没有相互联系,不如纵列式坚固。为了弥补这个缺点,建造赵州桥时,在各道窄券的石块之间加了铁钉,使它们连成了整体。用并列式修造的窄券,即使坏了一个,也不会牵动全局,修补起来容易,而且在修桥时也不影响桥上交通。

将拱圈、立柱、临时或永久的斜拉杆和上弦杆组成的桁架,悬臂施工直至合拢。我国主要用于组合桁拱,均采用悬拼,不需临时杆件,但要用临时预应力筋。跨径330m 的江界河桥用钢人字桅杆作吊机,最大吊重120吨。

  诸拱石是否能形成具有整体性的全桥,这不仅决定于榫卯、腰铁而且还决定于砌置的方式。

1961年3月4日:中国国务院公布为全国第一批重点文物保护单位,所以不能通车。

4.刚性骨架和半刚性骨架法

  最基本的砌置方式有两种:一是并列砌置;二是纵联砌置,其他还有多种派生的砌法。按纵联砌置的,拱石纵列交错,较易保持全桥的整体性,但在施工时须有满堂脚手架。这种砌置法最为普遍,如清代重建的江西抚州文昌桥即属此类。

1991年:美国土木工程师学会选定为世界第十二处“国际土木工程历史古迹”,并在桥北端东侧建造了“国际历史土木工程古迹”铜牌纪念碑。

用型钢做成拱形骨架,围绕骨架浇注混凝土,形成拱嘲我国很少采用烈性骨架法,主要采用半刚性骨架,一般骨架合拢成拱后,分底、腹、顶板三层,自拱脚向拱顶浇注混凝土,为防止骨架失稳,需在拱顶区段压重,随混凝土浇注至拱顶区段而逐步卸载。万县长江大桥和邕宁邕江大桥,用半刚性骨架法施工,但其骨架角隅,加直径40cm的钢管,骨架合拢后,管内混凝土。以加大骨架刚度。万县长江大桥采取了把每层混凝土分成6段,对称并同时浇筑,使骨架下挠均匀,避免了一般自拱脚向拱顶浇筑时反复变形较大、拱顶部位需压重及预拱度呈马鞍形等不利因素,是该法的一次重大改进。

  介乎上述两法之间,后来又出现有其他砌法,较简单的有分节并列和纵联分节并列。看来,由于错缝的存在,在横向整体性这一点上说,分节并列优于全拱并列,由于联石的存在,纵联分节并列的横向整体性又优于分节并列。这里略见古桥工砌拱技术的精益求精。

1999年:被定为省级爱国主义教育基地。

5.拱架施工法

  由于艺术上的需要,也有在纵联砌置的拱桥两外侧用高级石料镶嵌成一个独立拱圈的,如北京颐和园玉带桥等。此外还有框式纵联砌置法,如卢沟桥即属于此类。

地位:是世界上保存最完好、最古老的一座单孔大石桥。

我国主要利用贝雷架,在上弦加些小杆件形成贝雷拱架,进行施工。如:湖南用单层贝雷拱架,并用斜拉索扣挂加劲,拼装建成跨径133m的缆子湾沅水大桥。

  清朝《文昌桥志》在叙述砌筑拱圈的工序时说:“空其中一石以待合龙,一石紧而全瓮之石皆紧矣。”这种建拱传统技术至今仍在使用,称为尖拱法。

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综上所述可知:目前我国有许多先进且切实可行的施工方法,况且已形成了一套有自己特色的拱桥无支架施工方法即是以缆索吊装为主,结合转体施工法、半刚性骨架法及悬臂桁架法。当然,还须进一步发展和完善。

  尖拱法是压紧组成拱圈的各块拱石,使能形成整体,脱离支架,悬空腾起,达到独立承载的一种施工方法,也是检查拱圈石有无缺点,试验拱圈石强弱和稳定性的特殊方法。刹尖是与拱圈的合龙和封顶密切相关的。古代筑拱都有拱架,在拱架上从两端拱脚处开始自下而上放置拱石,最后在拱顶预留空档以待合龙。尖拱是在空档内反复打入木楔,使整个拱圈处于受压挤紧状态,然后以石代楔。在尖拱以前各块拱石松散地和放置在拱架的曲拱形支托面上,支托面须略低于施工完毕石拱圈底面所保持的高度。成功的尖拱能使拱石挤密、离架隆起,实现拱的作用。然后就能在其上砌筑拱上建筑了。如虽经尖拱,各块拱石仍脱离不开拱架的支持,形成不了独立承载的结构,则证明这次尖拱是失败的,须重新砌筑。尖拱的成败主要决定于尖拱力的大小及其着力点的位置。古时要凭丰富的实践经验和熟练的操作技巧。分批加楔和以石代楔的过程都是很难的。先在甲乙空档打楔 (木制),紧密后再在丙空档打楔,当丙处之楔更紧时,甲乙楔必松,再加紧之,如此类推,交替进行。然后采用紧此松彼的方法分批以石代楔,达到拱顶处的合龙。

我国拱桥的发展方向

  上述的尖拱法只适用于不大的跨度。因为尖拱力大致等于主拱圈既成之后拱上建筑未砌之时的拱脚水平推力,倘是大跨度,所需要的尖拱力甚大,难以用上述方法获致。在此情况下通常采用的方法是在拱架上预先垫高各拱石,挤紧到一定程度,然后卸架使拱石下降,达到充分挤紧而合龙。

1.圈的轻拱型化

  古石拱桥施工采用的尖拱法是将拱石有效地装配成拱的方法,至今尚在使用。尤为可贵者,它是调整拱圈内力的一种科学方法,有许多高明的桥工善于巧妙地控制尖拱力的大小及着力点的位置,以求调整主拱圈内力,使之尽量合理,这里利用了预应力的概念。尖拱法是我国先代桥工发明的一种砌拱的极有价值的方法。现在拱桥工程中利用埋置在拱内的千斤顶进行内力调整,虽所用机具大为精巧,但其基本原理仍与尖拱法相同。

拱圈轻型化,可减轻对吊装能力的需求,节省上、下部构造工程量,节省造价。我国箱形拱,受吊重的限制,愎板多而厚,其体积可占主拱圈的20~25% ,而受力上并不需要。因此拱圈轻型化除减薄板件厚度外,还向宽箱,少箱发展,以减少腹扳体积,出现了双箱加顶、底板形成三室箱的拱圈,也出现了向肋拱发展的趋势,或用箱肋,工用矩形肋甚至工字形肋。拱圈的轻型化,对设计和施工也提出了更严的要求:

  在拱背上两边砌筑边墙,两墙之间填以碎石灰土之类,其上铺设桥面,这是大多数古石拱桥的砌法。拱上的边墙、填料、桥面等统称拱上建筑。由于填料充满拱背之上桥面以下的空间,故称这一类拱上建筑为实腹式的,以区别于赵州桥那样的空腹式拱上建筑。拱上建筑能支承平坦的桥面避免车马行人直接在弯曲陡峻的拱背上通行,这固然是拱上建筑显而易见的功能,但古代桥工并不满足于此,他们还设法使拱上建筑对主拱圈兼起巩固和加强的作用。

设计中应考虑大变形理论,用挠度理论或非线性有限元理论来计算内力。

  以创建于元朝的苏州灭渡桥为例。在两拱脚处桥台之上,与边墙垂直的方向上用石料各砌间壁一道,横贯全桥的宽度。填料被包围在拱背之上、边墙和间壁之中,而且构筑边墙的石块有若干长短不一的,伸入填料之中,好似钉靴踩入泥土一样。又在边墙中段与拱跨中心对称之处,再设置长度等于桥宽的长系石,用以联系两侧的边墙。这样,本来松散的填料就与边墙、间壁形成一定的联系,遇石拱受载变形时能在一定程度上限制石拱变形,能增大主拱圈的强度与刚度。也有的石拱桥,间壁代之以明柱,虽不如间壁那样横贯桥宽,但柱之上下都有横贯桥宽的长系石,一对明柱加一对系石即对拱上建筑形成一个矩形的框箍。尚有其他措施,不胜枚举。古代桥工不仅考虑到主拱圈对拱上建筑的支持作用,而且有意识地利用拱上建筑对主拱圈的支持作用。这是一种令人赞赏的构思。福建省长汀县的宋庆元年间(1195~1200年)所建的古石拱桥名水东桥,现时可通汽车,而拱圈厚度仅40厘米,比同跨度、同荷载的现代标准石拱桥的拱圈还要薄得多。这样薄的拱圈而能承受重荷,其原因就是拱上建筑帮助了主拱圈。如何很好地利用拱上建筑对主拱圈的支持作用,仍是今天的桥梁设计者精心思考的问题。例如,正在推广中的桁架拱桥就是能充分发挥拱上建筑对主拱圈的支持作用的一种桥型。

施工中的稳定,特别是肋拱的平面外稳定问题突出。因此往往采用多边段吊装,单中段合拢的施工措施,保证稳定。

  据苏州的老桥工谈:清朝的拱架主要有满堂的和空心的两种:一般在宽度小、通航量少的河道上施工,用满堂式的支架;而在河道宽度大、通航量大的情况下,采用空心式的支架,以便在施工时仍能维持航运,这个原则至今仍未过时。可惜古拱架的实物已无法看到,但因为基本特点未变,从现在重建古石拱桥时所用的两种拱架中,还可以今推古。现在我们在苏州一些古石拱桥的桥台临水的襟边上,偶尔还能发现成行的方形卯孔,宋朝建筑的新造桥即为一例。据老桥工考据;这是当年用来插置拱架支柱的。古拱桥施工拱架的立柱一般是支承在桩顶之上的,但也有支承于横梁之上的做法。清朝光绪年间修建江西万年桥时所用的拱架即属此类,有古人当时所绘的示意图可考。若干横梁,两端插在墩台的预留孔内,称为过江梁,拱架的长柱立足于此梁之上。在长柱之间又架有短的横梁,横梁之上又竖立短柱。柱顶高低不一,恰形成拱圈下缘的曲线,以便支托各块拱石,构筑拱圈。

2.施工阶段拱圈的轻型化

直接影响减少吊装能力的需求。一些大跨径拱桥施工阶段采用钢—混凝土组合杆件,或钢管混凝土,合拢后再浇注拱圈,可大大减轻吊装重量。带有钢管的半刚性骨架很可能成为特大跨径拱桥最有前途的施工方法。施工阶段拱圈轻型化后,施工阶段稳定性是关键性技术问题应对各步骤的实际结构,考虑几何非线性和物理非线性的影响,计算每一步骤的稳定系数,保证施工万无一失。

3.系杆拱、中承拱有较多采用的趋势

系杆拱由于是无推力结构,对墩台要求,较低,整个桥型结构简便、轻巧,桥面视野开阔,广泛用于公路桥梁。

在城市桥梁和平原地区通航河流上,中承拱往往颇受青睐因为它可降低桥高,矢跨比大,可减少推力;桥面建筑高度小,可缩短桥长;造型美观,为城镇增添景色;造价也较低。目前发展趋势较快。

4.钢管混凝土拱桥迅速发展

用钢管、或者钢管桁架,架设成拱在钢管内填充砼而形成的拱桥叫钢管砼拱桥。钢管混凝土作为钢—混凝土组台材料的一种,一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性,提高钢管的抗腐蚀性和耐久性,另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用。提高了混凝土的抗压强度和延性。将钢材和混凝土有机组合起来;在施工方面。钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板,施工吊装重量轻,进度快,施工用钢量省。由于在材料和施工方法上的优越性,将这种结构用于以受力为主的拱桥是十分合理的。钢管混凝土的出现解决了拱桥材料和施工的两大难题。所以钢管混凝土拱桥目前在我国的发展势头迅猛。

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