论拱桥的现状及发展

论拱桥的现状及发展具体内容是什么，下面鲁班乐标为大家解答。

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。

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。

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。

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。

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。

不同标准分类

①按拱圈(肋)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（肋）的静力图式分：有无铰拱、双铰拱、三铰拱（见拱）。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（墩），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。

　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。

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。

几种拱桥的发展历史

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。

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。

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。

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。

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。

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.

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。

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（头）兰（州）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（店）东（观）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(台)沙（城）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(图3),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。

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。

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。

（一）我国拱桥发展过程和现状

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（肋）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。

（二）我国拱桥的主要结构型式

1.石拱桥是我国修建最早，类型有肋拱、板拱等。

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.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。

（三）我国拱桥的施工方法

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：

1.缆索吊装法

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。

2.转体施工法

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。

3.悬臂桁架法

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。

4.刚性骨架和半刚性骨架法

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。

5.拱架施工法

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。

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。

（四）我国拱桥的发展方向

1.圈的轻拱型化

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：

（1）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。

（2）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。

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。