如果在容器內的粉層中形成壹個能承受上粉壓力而不把壓力傳遞給下粉的面,這個面就叫拱橋。拱橋是向上的凸面,其最大主應力沿拱橋面作用,而沿拱橋垂直方向的最小主應力為零。拱橋的形成和解體可能在重力作用下的粉末流出過程中反復發生,稱為移動拱橋。
中國的拱橋建於東漢中後期,已有1800多年的歷史。它是由懸臂式木石梁橋和支撐橋逐漸發展而來的。在形成和發展過程中,受到墓葬、水管、城門等建築的影響。由於拱橋的主要承重構件呈彎曲狀,故古代常稱之為彎橋。在古代文獻中,還用“氣”、“氣”、“鬥”、“甕”等詞來表示牌坊。
拱橋造型優美,曲線圓潤,富有動感。單拱,如北京頤和園玉帶橋,有拋物線拱,橋體為漢白玉,橋形如虹如浪。多孔拱橋適用於跨度較大的寬闊水面,多為三孔、五孔、七孔。頤和園著名的十七孔橋長約150米,寬6.6米,連接南湖島,豐富了昆明湖的層次,成為萬壽山的對面景觀。河北趙州橋的“開肩拱”是中國首創的,並被許多園林模仿,如蘇州東園。
中國修建拱橋的歷史比以修建拱橋聞名的古羅馬晚了幾百年,但中國的拱橋卻是獨壹無二的。形形之美,世所罕見。有帶駝峰的陡拱,有似明月的平拱,有玉帶飄動的平多孔拱橋,有自然縱坡的長拱橋。有開拱(比如在大拱上加壹個小拱,現在叫空腹拱)和閉拱(現在叫實腹拱)。拱門有半圓形、多邊形、弧形、橢圓形、拋物線形、蛋形、馬蹄形、尖拱形,可以說應有盡有。
孔數有單孔和多孔,奇數孔多於偶數孔。如果壹個孔的主拱受到荷載,可以通過橋墩的變形或結構對拱的作用,將荷載由近及遠轉移到其他孔的主拱上。這種拱橋稱為連續拱橋,簡稱多拱。江浙水鄉的三孔、五孔、七孔、九孔石拱橋壹般中間孔最大,兩邊直徑依次按比例遞減。橋墩窄、薄、輕,格局統壹,令人欽佩。由於橋孔搭配得當,全橋對稱和諧,自然的坡降不僅方便行人上下,也有利於各種船只的航運。杭州城北的陳宮橋就是三孔的例子,建於明朝崇禎四年(1631)。有些橋有幾十個洞,甚至100多個洞。如1979年發現的徐州郭靖大橋,有104個孔。估計是明清時期的橋。多跨拱橋有連續拱和固端拱。定端拱采用粗墩,華北、西南、華中、華東都有,而連續拱只有江南水鄉才有。按牌坊建築的材料,有石牌坊、木牌坊、磚牌坊、竹牌坊和磚石混合牌坊。
以承受軸向壓力的拱圈或拱肋為主要承重構件的橋梁,拱結構由拱圈(拱肋)及其支座組成。拱橋可以用具有良好抗壓性能的材料建造,如磚、石和混凝土。大跨度拱橋是用鋼筋混凝土或鋼來承受彎矩的。根據拱圈的靜力體系,可分為無鉸拱、雙鉸拱和三鉸拱。前兩種是超靜定結構,後者是超靜定結構。無鉸拱的拱圈固定在兩端橋臺上,是最剛性的結構,變形小,比鉸拱經濟,結構簡單,施工方便。這是壹種廣泛使用的形式,但無鉸拱橋的建設需要堅實的基礎。雙鉸拱在拱圈兩端設有可轉動的鉸支座。雖然結構不如無鉸拱剛性大,但可以削弱橋臺位移等因素的不利影響。在地基條件較差,不適宜修建無鉸拱的地方,可采用雙鉸拱橋。三鉸拱是在雙鉸拱的拱頂上再加壹個鉸,使得結構的剛度變差,拱頂鉸的構造和維護也更加復雜,壹般不適合作為主拱圈。拱橋按其結構形式可分為板拱、肋拱、雙曲拱、箱型拱和桁架拱。拱橋是橋梁的基本體系之壹,壹直是大跨度橋梁的主要形式。拱橋建築歷史悠久,20世紀發展迅速,50年代前達到鼎盛時期。國內外著名的橋梁(如趙州橋、盧溝橋、悉尼港灣大橋、科爾克橋等。)遍布全國,在橋梁建設中占據重要地位。適用於大、中、小跨徑的公路橋梁和鐵路橋梁,因其造型美觀,常被用於城市和風景名勝區的橋梁建設中。
拱橋是我國最常用的橋型,在各種橋梁尤其是公路橋中居首位。據不完全統計,我國7%的公路橋梁為拱橋。由於中國是壹個多山的國家,石材資源豐富,拱橋主要由石材制成。湖南吳潮河大橋,建於1990,跨度120米,是當今世界上最大的石拱橋。我國建造的鋼筋混凝土拱橋形式更是豐富多彩,樣式之多為世界之最。其中有箱形拱、雙曲拱、肋形拱、桁架拱、剛架拱等。,大部分是橋面橋,橋面寬敞,造價低。
箱形拱主要用於大跨度。四川涪陵烏江大橋跨度200米,是中國最大的箱形拱橋。跨度420米的萬縣長江大橋正在設計中,它將是世界上最大的鋼筋混凝土拱橋。雙曲拱是我國首創並不斷完善的壹種新型鋼筋混凝土拱橋。起源於江蘇無錫,流傳全國。跨度最大的是河南何謙大橋,跨度為150米。桁架拱是為了減輕自身重量,改善拱上建築物與主拱圈的相互作用,利用桁架原理發展起來的壹種輕型鋼筋混凝土拱橋,適用於中小跨徑橋梁。采用預應力措施和懸臂拼裝方法,形成懸臂組合桁架拱橋。貴州的界河大橋主跨330米,是中國在建的最大的拱橋。四川宜賓小南門大橋為中承式肋拱,跨度240米,是國內此類橋梁跨度最大的壹座。剛架拱橋以簡化拱上建築為目的,利用斜撐將橋面最不利荷載位置的荷載轉移到拱腳,改善主拱受力。江蘇無錫建成3座跨京杭大運河100米的鋼筋混凝土剛架拱。我國也有壹定數量的下承式鋼筋混凝土肋拱,其中壹部分是系桿拱或剛拱剛梁組合拱,後者是跨度為100m的中承式無鉸拱;中國也修建了壹些鋼拱橋和斜腿剛構橋。
在我國建設鋼筋混凝土拱橋的實踐中,對拱軸線的優化、混凝土徐變對混凝土拱內力重分布的影響、多拱的計算、拱荷載的橫向分布、各種形式拱橋設計計算理論的建立和完善、裝配式混凝土拱橋的施工控制等進行了研究。為了適應軟土地基上混凝土拱橋的建設,提出了組合橋臺的形式及其計算理論。拱橋的施工方法也有壹些創新:如中小跨徑拱橋采用預制拱肋作為拱架,以少支座為主要施工方法,或采用懸臂施工方法;大跨度拱橋采用縱向帶、橫向節段、預制拱肋、無支架吊裝、組合拼裝、現澆的施工方法;此外,采用無支架轉體法施工拱橋也有不少成功的經驗。
中國現存最早、保存最完好的橋梁是隋代趙州的安濟橋,也稱為趙州橋。該橋為開放式圓形石拱,28拱並列,凈跨37.02米,矢高7.23米,總寬9米。主拱券厚度為1.03m,主拱券上有護拱。主拱票兩側分別開啟兩個凈距為3.8米和2.85米的小拱,以泄拱水,減輕自重。橋面呈弧形,橫杠望柱,雕有龍獸。橋的歷史始建於隋朝十五年(公元595年),完成於隋朝元年(公元605年),距今已有1387年的歷史。安濟橋制作精良,結構新穎,造型對稱美觀,雕刻細致傳神,受到歷代重視和保護。1991被列為世界文化遺產。
由於南北河流性質不同,陸路交通工具不同,中國石牌坊的重建也有所不同。北方的橋多為平橋(或平坡橋),墩厚拱厚。南部水網區為駝峰式薄墩薄拱。
北京宛平盧溝橋在北京廣安門外30英裏處,橫跨永定河。該橋始建於金大定二十八年(公元1188),完成於金明昌三年(公元1192)。橋梁全長212.2米,有* * 11孔,凈跨度從11.4米到13.45米不等,橋寬9.3米..橋墩寬度從6.5米到7.9米不等。拱形券幾乎是半圓形的。橋墩的水前表面有壹個引水尖,尖部有三角鐵柱,後表面倒角成方形。橋面有***269石欄桿,每根柱子上都雕有石獅。金代的原始物件簡單統壹,歷朝歷代都有變化。石獅子制作精良,造型各異,還有很多小獅子,充滿了趣味性和舒適感。橋上的石獅和華表柱上的石獅成為欣賞的焦點,是統壹變化美學原理的具體運用。盧溝橋早已被列為全國文物保護單位。
南方江浙壹帶水網地區,以周循環為主。潮汐河流,軟土地基,所以即使是石拱橋也是盡可能的修建成薄墩薄拱。橋孔數量從單孔到85孔不等(江蘇吳江虹橋已經坍塌,還剩8孔)。
薄拱最小拱厚僅為拱跨的1/66.7,而平均拱厚約為1/20。唐章季名詩《楓橋夜泊》中現存的楓橋(建於清代)也是壹座薄拱門。
薄墩薄,相鄰兩拱相連,尤其是三拱薄墩橋,中間孔大,邊孔小,兩岸踩橋。這座橋呈駝峰狀,外形美觀。如浙江杭州的陳宮橋,始建於明崇禎四年(公元1631),重建於清光緒十壹年(公元1885)。中間孔凈距為15.8m,兩側孔凈距分別為11.9m。拱券石厚30cm,為拱跨的1/52.7和1/39.7。中墩厚約1m,為大孔的1/15.8。現存最長的薄連拱薄墩連拱是江蘇蘇州。
這座橋建於唐朝,歷代多次重修。現有橋梁53孔,總長316.8米。中間有3孔可通行船只,橋寬4.65,438+0米。橋頭有石獅、石亭、石塔。
石拱橋在我國古典園林中也很常見,它不僅起著交通的主導作用,而且與景觀有機結合,或作為主景,或作為背景。比如在揚州瘦西湖,就是壹個傑作。
中國的木拱橋始於宋代。宋代張擇端的《清明上河圖》在畫面的最高點畫了壹座橫跨汴水的木拱橋,名為虹橋。為了運水,水裏沒有橋墩。該橋采用宋、年間(公元1032-1033年)壹卒發明的“通木”橋,即大樹穿插堆疊成木拱。虹橋跨度約18.5米,拱矢約4.2米,橋面總寬9.6米。該橋毀於金元,數百年來壹直被認為是絕唱。近十年來,人們發現,隨著北宋王朝的南遷,在浙閩山區有幾十座古代木拱橋,其結構與虹橋相似,並進行了改進,橋跨增加到35米左右。比如浙江雲和梅沖大橋,建於清嘉慶七年(公元1802)。另壹個例子是浙江泰順縣的泗溪董熙大橋。橋長41.7m,跨度25.7m,矢高5.85m,橋寬4.86m..橋上有美麗的走廊。為了保護木頭,兩邊釘上麻纖維板。該橋建於龍四年(公元1570)。泰順縣的葉樹養橋已經存在了511年。
虹橋等木拱式結構是中國獨創的,還有其他獨特的竹拱橋,與世界同類橋梁不同。
十七孔橋在頤和園。這座橋有十七個拱門。