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拱桥论文

中国拱桥简史

摘要：

我国拱桥具有悠久的历史,是我国从古至今最常用的一种桥梁形式，其式样之多，数量之大，为各种桥型之冠，许多现存的古代拱桥是人类文明遗产的重要组成部分。

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。

在中国各个历史时期,拱桥因其适合于中国国情与国人的审美习惯而得到充分的发展,创造出令世界瞩目的拱桥技术与文化。

本文将简要地将拱桥按建筑材料分类，简要地叙述的中国拱桥的发展历史与已取得的成就,并展望中国拱桥今后的发展趋势。

关键词：

拱桥、建筑历史、桥梁

一、拱桥的概念

拱桥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（拱肋）及其支座组成。

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。

二、拱桥的分类

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。

按建拱的材料分有石拱、木拱、砖拱、竹拱和砖石混合拱。

本文将拱桥按建拱的材料分，以简述中国拱桥发展史。

三、中国石拱桥

中国石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。

在形成和发展过程中又受墓拱、水管、城门等建筑的影响。

因为拱桥的主要承重构件的外形都是曲的，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。

几千年来，石拱桥遍布祖国山河大地，随着经济文化的日益发达而长足发展，它们是我国古代灿烂文化中的一个组成部分，在世界上曾为祖国赢得荣誉。

迄今保存完好的大量古桥，可为历代桥工巨匠精湛技术的历史见证，显示出我国劳动人民的智慧和力量。

一座古桥，能经得起天灾战祸的考验，历千百年而不坏，不仅是作为古迹而被保存，而且仍保持其固有的功能不变，可以称作奇迹。

本文主要介绍两座闻名中外的两座石拱桥──赵州桥和卢沟桥。

1.赵州桥

赵州桥

赵州桥，又名安济桥,坐落在石家庄东南45公里赵县城南的洨河之上,因桥体全部用石料建成,当地俗称大石桥。

建于隋代开皇至大业年间（595年～605年）,由匠师李春建造。

赵州桥结构新奇,造型美观,古人说它"制造奇特,人不知其所以为"。

桥全长64.4米,宽9.6米,跨度37.02米,是一座由28道相对独立的拱券组成的单孔弧形大桥。

赵州桥最大的科学贡献就是它"敞肩拱"的创举。

在大拱两肩,砌了四个并列小孔,既增大流水通道,减轻桥身重量,节省石料,又增强了桥身稳定性。

这就有力地保证了赵州桥在1400年的历史中,经受住了多次洪水冲击,8次大地震摇撼,以及车辆重压,仍挺立在洨河之上。

赵州桥只用单孔石拱跨越洨河，由于没有桥墩，既增加了排水功能，又方便舟船往来，石拱的跨度为37．4米，连南北桥堍（桥两头靠近平地处），总共长50．82米。

采取这样巨型跨度，在当时是一个空前的创举。

石拱跨度很大，但拱矢（石拱两脚连线至拱顶的高度）只有7．23米。

拱矢和跨度的比例大约是1比5。

可见桥高比拱弧的半径要小得多，整个桥身只是圆弧的一段。

这样的拱，叫做“坦拱”。

坦拱降低了桥的坡度，方便往来的车马行人。

而更为高超绝伦的是，在大石拱的两肩上各砌两个小石拱，从而改变了过去大拱圈上用沙石料填充的传统建筑型式，创造出世界上第一个“敞肩拱”，的新式桥型。

这是一个了不起的科学发明，其优越性在于：

第一、减轻桥体的重量，节省填腹的材料。

经计算，四个小石拱留下的空洞，可以减少填料180立方米，合700多吨。

这不但省工省料，还减轻桥身净重的15．3％，从而降低了石桥对两岸地基的压力，相应增加了桥梁的安全系数11．4％，延长了桥梁使用的期限。

另外，充分利用小拱对大拱所产生的“被动压力”，从而大大增强了桥梁的稳定性。

第二、四个小拱留下的四个空洞，增加排水面积16.5％，在洪汛季节。

桥下过水面积增大、减轻了洪水对桥身的冲击。

第三、大拱之上加两对小拱，均衡、对称，给人一种轻盈的美感。

这个精巧的造型，使得赵州桥更加壮丽多姿。

赵州桥

再次，赵州桥的施工方案极为科学巧妙。

砌筑拱洞有两种砌筑法，一是横向联式砌筑法，另一是纵向并列式砌筑法。

横向联式砌筑的拱洞是一个整体，比较结实，但这种砌筑法要搭大木架，而且必须整个拱洞竣工才能拆除本架，施工期较长。

纵向并列砌筑法是把整个大桥沿宽度方向用28道独立拱券并列组合起来。

每道拱券单独砌筑，合拢后自成一体。

这样砌完一道拱后，移动承受拱券重量的木架，再砌相邻的一道拱，一道一道地砌筑。

这种砌筑法优点是，既节省搭木架的材料，又便于移动木架分别施工，并且以后容易维修。

因为每道拱券都能独立承受重压，28个拱券拼成一个大拱券，如果某一道拱券损坏了，可以部分施工维修，不影响整个桥身安全。

但是，纵向并列砌筑法，并列的拱券之间缺乏联系，整体结构并不结实。

李春建造赵州桥的时候，所以大胆采用纵向并列砌筑法是由于他充分考虑到洨河水文情况和施工进度的矛盾。

在当时的生产水平条件下，建造这座大石桥不可能短期竣工。

而洨河冬枯夏涨，如果采取横向联式砌筑法，工程进行到一半，遇上洪水，木架和已砌成的部分就要被冲毁，可是采取纵向并列砌筑法即使遇上洪水，也不会太受影响，李春为了克服纵向并联砌筑法整体结为不结实的缺点，先用9条两端带帽头的铁梁横贯拱背，串连住28道拱券，加强横向联系，再对两块毗邻的拱石，用双银锭形的腰铁卡住，然后在桥的两侧各有长1．8米，外头向下延伸五厘米的钩石六块，勾住主拱券，拱券外还有护拱石，这样，整个桥身结合在一起。

另外，利用拱脚比拱顶宽0．6米的少量“收分”来防止拱券倾斜。

经过1350多年的考验，证明这种施工方案是极其科学，极有成效的。

总之，赵州桥处处都体现着中国古代工匠们的聪明才智。

象赵州桥这样古老的大型敞肩石拱桥。

在世界上相当长的时间里是独一无二的。

在欧洲，公元14世纪时，法国泰克河上才出现类似的敝肩形的赛雷桥，比赵州桥晚了700多年，而且早在1809年这座桥就毁坏了。

隋代著名石匠李春的重人贡献在世界桥梁建筑史上永放光辉。

2.卢沟桥

北京宛平卢沟桥

卢沟桥亦作芦沟桥，在北京市西南约15千米处丰台区永定河上。

因横跨卢沟河（即永定河）而得名，是北京市现存最古老的石造联拱桥。

卢沟桥全长266.5米，宽7.5米，最宽处可达9.3米。

有桥墩十座，共11个桥孔，整个桥身都是石体结构，关键部位均有银锭铁榫连接，为华北最长的古代石拱桥。

卢沟桥是在金世宗统治的大定二十八年（公元1188年）五月，决定修建的。

不过尚未动工，金世宗就在第二年年初病逝了。

1189年六月，金章宗开始修建芦沟桥，三年后建成。

初名“广利桥”。

后因桥身跨越芦沟，人们都称它芦沟桥。

早在战国时代，芦沟河渡口一带已是燕蓟的交通要冲，兵家必争之地。

原来只有浮桥相连接。

1153年金朝定都燕京（今北京市宣武区西）之后，这座浮桥更成了南方各省进京的必由之路和燕京的重要门户。

车水马龙，行人相接，原有的浮桥显然已不能适应都城在政治上、军事上、经济上、交通上的需要。

金世宗才诏命建桥。

卢沟桥始建于公元1189年六月，明昌三年公元1192年三月完工。

两侧石雕护栏各有140条望柱，柱头上均雕有石狮，形态各异，据记载原有627个，现存485个。

石狮多为明清之物，也有少量的金元遗存。

“卢沟晓月”从金章宗年间就被列为"燕京八景"之一。

早在13世纪，卢沟桥就闻名世界。

那时候有个意大利人马可·波罗来过中国，他的游记里，十分推崇这座桥，说他“是世界独一无二的.并且特别欣赏桥栏柱上刻的狮子，说他们“共同构成美丽的奇观。

”

四、中国木拱桥

用木材建造的拱桥称木拱桥。

中国的木拱桥始建于宋朝。

宋代·张择端的《清明上河图》，在画面高峰处有都城汴京（现河南开封）跨汴水的一座木拱桥，名为虹桥。

虹桥等木拱结构为中国所独创，为了漕运，水中无桥墩，桥采用了宋·明道年间（公元1032至1033年）有一守卒子发明的“贯木”架桥，即大木穿插叠架为木拱。

虹桥桥跨约18.5m，拱矢约4.2m，桥面总宽9.6m。

桥毁于金元之际，几百年来一直认为已是绝唱。

近十多年来调查研究发现，随着北宋南迁，在今浙江、福建山区中有数十座古木拱桥，结构与虹桥相类似且有所改进，桥跨增加到35m左右。

如浙江云和梅崇桥，桥建于清·嘉庆七年（公元1802年）。

又如浙江泰顺县的泗溪溪东桥。

桥长41.7m，跨径25.7m，矢高5.85m,桥宽4.86m。

桥上建有美丽的廊屋，为了保护木料，两侧钉有蓑衣式木板。

桥始建于明·隆庆四年（公元1570年）。

泰顺县的叶树阳桥竟存世511年。

浙江泰顺县的泗溪溪东桥

五、中国竹拱桥

竹拱桥，即用竹子建造的桥。

竹拱桥造价较低，具有易于建造便于维修的特点，因此中国古代竹拱桥主要存在于小城市和乡村。

由于竹拱桥承载力很低，在抗压方面不如其他类型的桥梁，而且较易腐朽，现存古代竹拱桥已极为少见。

随着科技的进步，我国拱桥在传承古代文化遗产上，不断推陈出新。

我国现代竹拱桥在造型、选材、工艺、建造等方面都得到了长足的发展。

日前，一座造型别致、结构精巧的竹拱桥在奉化大堰镇万三村落成。

该桥长21米，高4.8米，宽2.1米，桥上搭竹屋，成竹廊桥。

除桥脚外，都用毛竹建造，桥拱用6株毛竹捆绑扎成，桥面也用毛竹铺成阶梯状，飞檐翘角，十分壮观。

村民们称之为“浙东第一竹拱桥”。

奉化大堰镇竹拱桥

六、中国砖拱桥

砖拱桥就是全砖结构的拱桥。

此类桥较为稀见，因为砖拱桥造价较高，在抗压抗拉方面不如石桥，而且较易腐朽，但砖拱桥具有易于建造便于维修的特点，因此仍能存在。

北京大觉寺山门后有一座水院式拱桥，横跨放生池上，东西向，单孔砖拱，其墩台、金刚墙及栏板、桥面亦均为青砖砌成，惟有桥面的中心铺上了几条青石，起到了既美观又实用的作用。

北京大觉寺拱桥

七、中国砖石混合拱桥

半砖半石结构的拱桥即为砖石混用拱桥。

合理搭配使用砖与石材，既可体现出桥的美观，又可延长桥的寿命。

《明宫史》：

“护城河者，自北闸口分流，经内官监、白石桥、大高玄殿之东，北上西门之外半边石半边砖桥入。

此桥半用石者，防车轮耳……”，“北上西门”是明代景山的西南门。

此桥位于今大约景山前街及景山西街相交的丁字路口，水由北来，过桥下注入筒子河，桥东西向。

此处是一个交通要道，车驾常行之地，采用半砖半石的结构造桥，当然是为了坚固耐久。

清朝曾名鸳鸯桥，与它的特殊构造不无关系。

今桥已不存。

另外，位于今正义路附近的御河桥和北海琼岛东面的陟山桥，也都是砖石混用的拱桥，此二桥桥面以上用石，下部用砖垒砌。

而颐和园养云轩东侧的三孔旱桥，则又是栏板用砖其他用石的砖石拱桥。

北海琼岛陟山桥

八、中国现代拱桥

随着科技的进步，我国拱桥在传承古代文化遗产上，不断推陈出新。

在造型、选材、工艺、建造等方面都得到了长足的发展。

材料的突破，使现代拱桥开始向石拱桥、混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥等多元化方向发展，并取得了令世界为之瞩目的成绩。

2001年建成的山西晋城晋焦高速公路丹河大桥，跨径146米，为迄今世界上最大跨度的石拱桥。

丹河大桥四川宜宾马鸣溪大桥

我国混凝土拱桥的建造，从上个世纪70年代末开始，获得了一系列重大突破。

1979年，我国采用缆索吊装架设法建造成的四川宜宾马鸣溪大桥，主跨首次达到150米。

1982年，采用拱架法建成的四川攀枝花宝鼎大桥，跨径170米。

1990年，采用转体法施工的重庆涪陵乌江大桥，主跨达到了200米。

同年采用劲性骨架建成的宜宾金沙江大桥，主跨240米。

1996年建成的广西邕宁邕江大桥，再次改进工艺，使主跨达到了312米。

1997年建成的贵州江界河大桥，以主跨330米成为世界上最大跨度混凝土桁梁架拱桥。

资料显示，目前，世界上已建成的跨径超过300米的混凝土拱桥仅有5座，而中国就占了3座。

尤为引人注

四川攀枝花宝鼎大桥重庆万县长江大桥

目的是，1997年建成的重庆万县长江大桥，主跨则达到420米，跃居世界拱桥跨度和规模之首位，大桥运用了现代非线性分析和施工控制等技术，它标志着中国作为建造拱桥最多的大国，终于跃居到了世界领先水平的宝座。

钢管混凝土拱桥，在我国始于上个世纪90年代，在10余年的发展历程中，我国已建成此类桥梁近百座。

其中，跨径大于120米的就超过了40座，主跨超过200米的已建成13座。

其代表性大桥有，广西三岸邕江大桥跨径270米，武汉江汉三桥主跨达到280米。

2000年建成的广州丫髻沙珠江大桥，以主跨360米为世界第一中承式钢管混凝土拱桥。

巫山长江大桥，以主跨460米再次刷新世界纪录，成为世界最大跨度的钢管混凝土拱桥。

丫髻沙珠江大桥巫山长江大桥

钢拱桥尽管我国建的不多，但在世界上却具有重要地位，如四川攀枝花3002桥主跨达180米，2003年6月建成的上海卢浦大桥，主跨直径一下达到550米，居世界同类桥梁之首，被誉为“世界第一钢拱桥”。

所运用的技术达到国际领先水平。

上海卢浦大桥重庆菜园坝长江大桥

近几年，我国在其他结构形式拱桥上，也进行了有益探索。

正在中铁工程山桥集团有限公司制造的浙江义乌斜靠式钢管拱桥，主跨达88米，为世界第二座高科技观瞻拱桥。

宜万铁路万州长江大桥，为我国第一座单拱连续钢桁梁铁路桥。

大桥主跨360米，为目前国内铁路大桥跨度之最，居同类桥梁世界领先水平。

重庆菜园坝长江大桥，是目前国内最大的公共交通和城市轻轨两用大跨径拱桥，主跨420米，是集钢管拱、钢箱梁、钢桁梁各种新型桥梁结构形式和科技成果为一身的现代化桥梁，这种结构形式不仅在我国绝无仅有，而且在世界桥梁中也具有独特的地位。

九、中国拱桥发展展望

我国作为拱桥的发源地之一，古代曾对世界拱桥的普及、发展产生过不可低估的重要作用。

在现代,拱桥是一种经济美观的桥梁型式而得到大量的应用,新结构、新材料、新的施工方法为断推动着拱桥的技术进步。

事实已经证明，走进新世纪的中国拱桥，同样在引领世界拱桥新潮流当中具有举足轻重的地位。

在未来的拱桥发展历程中，中国人民必将继承和发扬先进的中国拱桥文化，用他们的勤劳和智慧为世界拱桥的发展做出更大的贡献。