课程负责人：钟新谷

授课教师：孙洪鑫、袁帅华、沈蛤燕、赵超

2020年11月24日，该课程被中华人民共和国教育部认定为“首批国家级一流本科课程”。 2100433B

拱桥由来

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。

拱桥特点

中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，但中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。

拱桥式样

拱桥是中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，中国的公路桥中7%为拱桥。由于中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。中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，是中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。双曲拱是中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，是中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。在中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；中国还修建了一些钢拱桥及斜腿刚架桥。

中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。