结构力学 第2版 素材 3-06 我国古代石拱桥简介.docx

我国古代石拱桥简介

拱结构在我国古代广泛被用作桥梁结构，例如举世闻名的赵州桥，历经千年屹立不倒，现在仍可使现其主要设计功能。（引自/html/2010/guqiao_0921/147.html，更多的相关文章可参考/html/guqiao）我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”[qūn逡]、“窌”[jiào叫]、“窦”[dòu豆]、“瓮”[wèng]等字来表示拱。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；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。

河北赵县的赵州桥，又名大石桥，是世界上第一座敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥，净跨37.02米，拱矢高度7.23米，矢高与拱跨相比，还不及1∶5，属于坦拱。大约于隋朝开皇末、大业初（605年），由著名匠师李春、李通等建成，到今天已有一千三百七十余年，是一座高度的科学性和完美的艺术性相结合的精品。英国李约瑟教授认为“李春显然建成了一个学派和风格，并延续了数世纪之久”。并指出“弓形拱是从中国传到欧洲去的发明之一”，“李春的敝肩拱桥的建造是许多钢筋混凝土桥的祖先”。千百年中，赵州桥一直是石拱桥最大跨度的保持者，直到法国于1339年建成净跨45.5米，宽3.9米的拱桥时才被打破，保持了七百三十余年，但该桥桥宽还不到赵州桥的一半；1959年建成的湖南黄虎港大桥跨度60米，才超过了赵州桥。石拱桥另一个技术指标矢跨比，赵州桥也保持了近千年的世界记录，直到佛罗伦萨的圣三一桥于1567年建成为止。用现代力学原理（十九世纪才形成的弹性拱理论）对赵州桥进行计算和验核，发现由于在拱肩上挖了四个小拱和采用30厘米厚的拱顶薄填石后，使拱轴线（一般就是拱圈的中心线）和恒载压力线甚为接近，造成拱圈各个横截面上均受压力或受到极小的拉力，这就充分发挥了拱圈石不怕压就怕拉的特性。二线要重合是现代拱桥设计的基础，千年以前的赵州桥能在实践中加以解决，令人惊愕。1979年有关单位对赵州桥的桥台及基础作了实地钻探勘查，发现桥基不是常说的承载力尚好的粗砂，而是承载能力只为34t/m2的轻亚粘土，也未发现桥台后面有长后座或用桥桩等方法加固桥台，厚仅为1.549米的料石桥台，直接搁置在天然地基上。桥位处老土（河床3.5米以下）为一般第四纪冲积层，地质稳定，土质均匀，修桥时未拢动原土层。如此大的石拱桥，仅用很小的桥台，又建在勉强能承载桥梁自重的地基上，竟能够维持千年不坠，这在古今中外的建桥史上所罕见。即便是今天要建造这样的大桥，也是十分困难的。经过数十年来的研究勘考，有不少问题至今还没有得到满意的解答，诸如桥的修建方法，小拱的出现与作用，桥为什么千年不坠，李春、李通的其人其事，赵州桥为何会在隋朝赵县的洨河上出现等等，就连日本等国学者也常常提出探讨。

宝带桥在苏州东南葑门外六里，始建于唐元和十一年至十四年（816年—819年），因唐剌史王仲舒捐献宝带资助建桥而得名，是驰名中外的多孔古石拱桥。全桥总长近317米，有53孔，共长249.8米，北端砌驳引道23.2米，南端砌驳引道43.8米。桥宽4.1米。桥堍为喇叭形，桥端宽6.1米。桥堍两端所存石狮、石塔为南宋时的物件，明朝正统十一年（1446年）的桥形就是今天的式样。宝带桥是隋朝开凿的大运河南段（名江南河）边上的一座纤道桥，元朝僧人善住经过此桥时，写下了这样的诗句：“借得他山石，还将石作梁。直从堤上去，横跨水中央。白鹭下秋色，苍龙浮夕阳。涛声当夜起，并入榜歌长。”既然是纤道桥，就不宜用江南常见的驼峰隆起的石拱桥，因而建成跨径小的多孔、狭长和平坦的桥型。为使较大的船舰通过，主航道上有三个大孔；其