拱桥的受力特点

拱桥通过一个水平推力把原本由荷载产生的弯矩应力变成压应力或者大部分转化为压应力，拱区别于梁的最大之处就是存在水平推力。

拱桥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。

扩展资料

拱桥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。

参考资料来源：百度百科-拱桥

石拱桥
石拱桥： (shi gong qiao) stone arch bridge
用天然石料作为主要建筑材料的拱桥，这种拱桥有悠久的历史，现在在石史料丰富的地区，仍在继续修建，但以向轻型方向发展。世界上最著名的割圆拱桥首推我国赵州桥。
赵州桥
赵州桥
赵州桥又名安济桥，位于河北省赵县城郊河上，它是世界上现存最早、保存最好的巨大石拱 桥，距今已有1400多年历史，被誉为“华北四宝之一”。建于隋大业(公元605-618)年间，是著名匠师李春建造。桥长64.40米，跨径37.02米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。因桥两端肩部各有二个小孔，不是实的，故称敞肩型，这是世界造桥史的一个创造（没有小拱的称为满肩或实肩型）。

赵州桥建成已距今1400年，经历了10次水灾，8次战乱和多次地震，特别是1966年邢台发生的7.6级地震，邢台距这里有40多公里，这里也有四点几级地震，赵州桥都没有被破坏，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1300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8次。

在主拱券的上边两端又各加设了二个小拱，一是可节省材料，二是减少桥身自重（减少自重15%），而且能增加桥下河水的泄流量。

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1.55米的桥台，直接建在自然砂石上。

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：

“为要实测券基，我们在北面券脚下发掘，但在现在河床下约70-80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，实无法进达我们据学理推测的大座桥基的位置。”

1991年9月，赵州桥被美国土木工程师学会选定取为第十二个“国际土木工程里程碑”，

并在桥北端东侧建造了“国际土木工程历史古迹”铜牌纪念碑。

为了保护赵州桥，上世纪末在赵州桥东100米处新建的桥梁，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。

〖设计创新〗：

（1）采用圆弧拱形式，改变了我国大石桥多为半圆形拱的传统。
我国古代石桥拱形大多为半圆形，这种形式比较优美、完整，但也存在两方面的缺陷：一是交通不便，半圆形桥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.O2米，而拱高只有7.25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。

（2）采用敝肩。
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敝肩拱，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。这种大拱加小拱的敝肩拱具有优异的技术性能，首先可以增加泄洪能力，减轻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，据计算四个小拱可增加过水面积16％左右，大大降低洪水对大桥的影响，提高大桥的安全性。其次敝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，敝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。

（3）单孔。
我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。这是我国桥梁史上的空前创举。

〖建造技术创造性〗：

（1）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，选择了佼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，自建桥到现在，桥基仅下沉了5厘米，说明这里的地层非常适合于建桥。

（2）赵州桥的砌置方法新颖、施工修理方便。
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.O3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。

（3）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。l）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。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。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。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。

（4）赵州桥的桥*具特色。
桥台是整座大桥的基础，必须能承受大桥主拱圈（桥身主体）轴而向力分解而成的巨大水平推力和垂直压力。赵州桥的桥台具有下述特点：l）低拱脚：拱脚在河床下仅半米左右；2）浅桥基：桥基底面在拱脚下1．7米左右；3）短桥台：由上至下，用逐渐略有加厚的石条砌成5米长、6．7米宽、9．6米高的桥台。这是一个既经济又简单实用的桥台。为了保障桥台的可靠性，李春采取了许多相应的固基措施。为了减少桥台的垂直位移（即由大桥主体的垂直压力造成的下沉），李春采取了在桥台边打入许多木桩的措施，以此来加强桥台的基础；这种方法在今天的厂房、桥梁的建造上也经常采用。为了减少桥台的水平移动（即由大桥主体的水平推力造成的桥台后移），李春采用了延伸桥台后座的办法，以抵消水平推力的作用。为了保护桥台和桥基，李春还在沿河一侧设置了一道金刚墙，一方面可以防止水流的冲蚀作用，另一方面金刚墙和桥基、桥台连成一体，增加了桥台的稳定性。由以上措施保证了大桥具有坚固的桥台，提高了大桥的坚实程度。

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