張子韻

【摘 要】拱橋作為中國傳統(tǒng)橋梁三大基本形式之一，在中國橋梁史上發(fā)揮著重要作用，基于拱橋的優(yōu)良的性能和優(yōu)美的外觀，在未來也將擁有著廣闊的發(fā)展前景。本文將從歷史作用與未來前景兩方面對拱橋進(jìn)行詳述。首先，本文將以時間為軸，按照時間發(fā)展的順序，簡述拱橋的產(chǎn)生，發(fā)展，高潮及近況，并對幾個典型的拱橋?qū)嵗募夹g(shù)特性進(jìn)行詳述，進(jìn)而得出其在中國橋梁發(fā)展史中發(fā)揮的作用；其次，本文將從力學(xué)，材料科學(xué)及技術(shù)施工三個方面入手，分別研究拱橋在未來發(fā)展中所受制約與發(fā)展空間；最后，本文將按橋梁的施工材料分類，分別闡述不同種類的拱橋的結(jié)構(gòu)，性能與作業(yè)技術(shù)條件，進(jìn)而對其未來發(fā)展前景進(jìn)行推測分析，從而得出本文的研究結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】拱橋； 時間軸；歷史作用；施工材料；發(fā)展前景

拱橋是指以拱作為主要承重結(jié)構(gòu)的橋梁。拱是曲線中最優(yōu)美的造型，拱橋的產(chǎn)生和應(yīng)用，在人類適應(yīng)自然、邁向文明的進(jìn)程中起了極其重要的作用，在世界橋梁史上書寫了光輝燦爛的拱橋文化。

橋梁按照結(jié)構(gòu)體系及受力特點(diǎn)，分為梁、拱、索三種基本體系和組合體系，其中，拱橋的歷史最為悠久?？梢哉f，拱橋是承載歷史，面向未來的。

一、拱橋的發(fā)展

1.1拱橋在古代的發(fā)展。中國的石拱橋最早出現(xiàn)在東漢，在宋代時石拱橋已在全國各地建造，而現(xiàn)存的石拱橋中，建于明清兩代最多。建橋技術(shù)已經(jīng)十分成熟。中國石拱橋的代表作首屈一指的則是河北趙縣的趙州橋，該橋始建于隋朝開皇十五年，完成于隋大業(yè)元年，是世界上首座敞肩式單孔圓弧拱形石拱橋。

1.2拱橋在現(xiàn)代的發(fā)展。到了現(xiàn)代，拱橋已經(jīng)作為我國的傳統(tǒng)橋梁之一出現(xiàn)，特別在山區(qū)的地質(zhì)、地形條件下，是十分經(jīng)濟(jì)合理的橋型。在建國初期，山區(qū)公路橋梁仍大量采用就地取材的石拱橋。1957年，我國進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)困難時期，少用水泥鋼材的圬工拱橋成為公路橋梁的首選橋型。這個時期，拱橋的跨度也有所發(fā)展。20世紀(jì)80年代末，一種用料省、安裝重量輕、施工簡便的新型拱橋——鋼管混凝土拱橋在國內(nèi)開始興起。鋼管混凝土拱橋在20世紀(jì)90年代迅速在全國各省推廣，代替了傳統(tǒng)的鋼筋混凝土拱橋。其主要代表作有：廣東南海三山西橋，四川綿陽涪江三橋，廣州丫髻沙大橋，重慶萬州長江大橋。

20世紀(jì)，中國的鋼拱橋建設(shè)長期落后于西方發(fā)達(dá)國家。到了21世紀(jì)初，中國橋梁工程界開始嘗試建設(shè)500米左右的現(xiàn)代鋼拱橋，以期改變中國在鋼拱橋方面的落后局面。這個時期的代表作主要有：上海盧浦大橋，重慶菜園壩大橋，重慶朝天門大橋。

因此，拱橋在中國古代橋梁中有著舉足輕重的地位。在現(xiàn)存的古代橋梁中，拱橋不僅在數(shù)量上占據(jù)絕對優(yōu)勢，在技術(shù)工藝上也優(yōu)于其他橋型，即使放到世界橋梁史中進(jìn)行比較，中國古代拱橋，尤其是石拱橋技術(shù)也是一枝獨(dú)秀。中國傳統(tǒng)的拱橋修建技術(shù)，在吸納了現(xiàn)代計(jì)算方法和現(xiàn)代施工工藝的基礎(chǔ)上，得到了飛速發(fā)展，創(chuàng)造了多種新穎結(jié)構(gòu)，使中國的拱橋技術(shù)始終站在世界前列。當(dāng)然除了石拱橋還有雙曲拱橋、鋼筋混凝土箱型拱橋、鋼筋混凝土肋拱橋、鋼筋混凝土拓架拱橋、鋼筋混凝土剛架拱橋、鋼筋混凝土拱橋、系桿拱橋、鋼拱橋等也得到了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。

二、拱橋的發(fā)展前景

拱橋作為中國古代橋梁中極其重要的一支，在過去，已經(jīng)發(fā)揮出了它極大地作用，充分證明了其在中國橋梁史上的重要地位。那么，從古發(fā)展而來的拱橋，在現(xiàn)代橋梁中，又有著怎么的發(fā)展前景呢？

2.1整體分析。從整體上講，拱橋和其它橋梁一樣始終受力學(xué)、材料科學(xué)和施工技術(shù)的制約. 首先要從橋梁的的受力來研究。幾乎所有的材料，受拉、壓的效能都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于受彎的效能。拱結(jié)構(gòu)就是轉(zhuǎn)化為受壓的例子，受壓構(gòu)件有個很致命的穩(wěn)定問題，跨度大了之后，穩(wěn)定問題就會很突出了。

其次是從材料科學(xué)角度分許。拱橋作為壓彎結(jié)構(gòu)，隨著跨徑的增大，自重較大，高強(qiáng)材料的應(yīng)用受到穩(wěn)定問題的制約，也制約了大跨徑拱橋的發(fā)展。 在未來拱橋的發(fā)展中，材料結(jié)構(gòu)將不斷向高強(qiáng)、輕質(zhì)和多功能的要求發(fā)展。

最后，是施工技術(shù)，早期橋梁的發(fā)展著重于橋梁結(jié)構(gòu)材料的輕型化，隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，現(xiàn)今制約拱橋很重要的因素就是施工了。施工技術(shù)對拱橋的發(fā)展影響相當(dāng)大，理論上合理的橋梁往往因?yàn)槭┕ど系碾y題不能成功。

2.2按類型分析

2.2.1石拱橋。由于石拱橋勞動生產(chǎn)率低，支架費(fèi)用大，對地質(zhì)條件要求高，修建時間長等原因，石拱橋并不代表中國拱橋的發(fā)展方向。但是在地形地質(zhì)條件合適的山區(qū)，石拱橋仍是一種具有一定經(jīng)濟(jì)競爭力的橋型。

2.2.2鋼筋混凝土拱橋。鋼筋混凝土拱橋在相當(dāng)長的一段時間成為我國的主導(dǎo)橋型。自重較大， 跨越能力比不上鋼拱橋， 但因?yàn)榫哂袖摻罨炷凉皹蛟靸r(jià)低， 養(yǎng)護(hù)工作量小， 抗風(fēng)性能好等優(yōu)勢，至今仍被廣泛采用，特別是我國的西南地區(qū)，經(jīng)過分析我們認(rèn)為鋼筋混凝土拱橋的發(fā)展趨勢為：拱圈輕型化、長大化以及施工方法多樣化。

2.2.3鋼拱橋。鋼拱橋在中國起步較晚，應(yīng)用規(guī)模還比較小，但是近幾年來數(shù)量不斷增多，拱橋跨徑不斷增大，設(shè)計(jì)、制作、架設(shè)等經(jīng)驗(yàn)不斷積累，研究工作也相應(yīng)有了進(jìn)展。特別對于大跨、高速鐵路橋梁對剛度與跨越能力的要求，鋼拱橋較之其他橋型有著較大的競爭力。剛拱橋在我國的發(fā)展主要受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的限制，鋼橋的建設(shè)投資大，后期維護(hù)與管理費(fèi)用更高，因此盲目建設(shè)大跨度，輕型鋼拱橋不適合中國現(xiàn)在的國情。剛拱橋的設(shè)計(jì)理論方面還有很多問題要研究，我們現(xiàn)在應(yīng)該做的是消化吸收國外剛拱橋的研究與實(shí)踐已得到的成果，再次基礎(chǔ)上展開研究。鋼橋在大跨度的發(fā)展上前景十分廣闊，但是發(fā)展的時期將會在我國的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件水平達(dá)到的時候。

綜上，由我們對拱橋未來發(fā)展的設(shè)想看來，拱橋雖然存在這樣或者那樣的問題，但是總的趨勢是向前的，它在我國橋梁結(jié)構(gòu)體系中占據(jù)著重要的地位，存在的缺點(diǎn)也會在以后的理論研究和實(shí)踐經(jīng)過中進(jìn)一步地得到解決。我國目前的拱橋向著新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展。我國作為拱橋的發(fā)源地之一，古代曾對世界拱橋的普及、發(fā)展產(chǎn)生過不可低估的重要作用。事實(shí)已經(jīng)證明，走進(jìn)新世紀(jì)的中國拱橋，同樣在引領(lǐng)世界拱橋新潮流當(dāng)中具有舉足輕重的地位。

參考文獻(xiàn)：

[1]項(xiàng)海帆.《中國橋梁史綱》. 同濟(jì)大學(xué)出版社. 2009.

[2]羅英.《中國石拱橋研究》.人民交通出版社.1993.

[3]中國公路學(xué)會橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會.《面向創(chuàng)新的中國現(xiàn)代橋梁》.人民交通出版社.2009.