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拱桥的施工方法有哪些,适用什么场合?

时间:2010-2-27 专题:李春
拱桥的施工方法有哪些,适用什么场合?
石拱桥:(shigongqiao)stonearchbridge
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。
按结构材料分类,桥梁主要有石桥和木桥两种,依跨数有单跨与多跨之别,依结构型式则有拱桥与梁桥。拱桥大都是石桥,也有个别为木结构,称叠梁拱桥;梁桥又有平梁与悬臂梁之别,前者可能是石结构也可能是木结构,后者都是木结构。在所有桥的桥面上都可以建造桥廊或亭阁一类建筑,构成特别美丽的形象,称为廊桥。总之,为满足不同场合下的不同需要,桥梁有多种类型。
中国石拱桥特点.:
1.历史悠久(记载的最早的石拱桥“旅人桥”大约建成于公元282年)2.几乎到处都有(即多而且分布广)3.大小不一,形式多样,有许多是惊人的杰作--多样杰出
石拱桥是我国传统的桥梁三大基本型式之一。石拱桥这一体系,又是多种多样的。本文所写的这两座桥,乃是千百万座石拱桥中杰出代表之作。几千年来,石拱桥遍布祖国山河大地,随着经济文化的日益发达而长足发展,它们是我国古代灿烂文化中的一个组成部分,在世界上曾为祖国赢得荣誉。迄今保存完好的大量古桥,可为历代桥工巨匠精湛技术的历史见证,显示出我国劳动人民的智慧和力量。一座古桥,能经得起天灾战祸的考验,历千百年而不坏,不仅是作为古迹而被保存,而且仍保持其固有的功能不变,可以称作奇迹。当然,还应归功于历代的辛勤修缮,这类修缮活动又往往是出自民间的爱桥护桥,这一社会风尚,在我国桥梁史上,有不少故事,是值得传颂的。我国素有多桥古国之誉,这种史的观念和数量上的概念,以及有实物可按的直觉印象,都是为理解中国石拱桥所须涉及到的知识面。如果抽掉这些生动史实,则不仅内涵空虚,一两座孤立的躯壳,又能说明什么问题呢?
其次,石拱桥在我国桥梁发展史上,出现较晚,但它一经出现,便得到迅猛发展,即在1880年近代铁路公路桥梁工程技术传入中国以后,它仍然保持其旺盛的生命力,结合现代的工程理论和新的建筑材料,取得了更大的发展。本文所介绍的两座桥,赵州桥已历时一千四百年,卢沟桥雄踞在湍流奔突的永定河上,也经历了近七百年,它们都称得上雄伟坚固,迄今仍保持着初创风貌,可以通行重车,在中外石桥中是罕见的。赵州桥敞肩式的创造,早于西方七个世纪,它们之所以能够经久不坏,说明设计与施工是符合科学道理的。再如赵州桥的浅基础、短桥台,不少现代工程师表示惊叹,因为经过多次地震洪水而屹立无恙,这决不是偶然的,唐张嘉贞的《石桥铭序》中所云:“制造奇特,人不知其所以为?!闭庖黄兰?,几乎和二十世纪工程界学者异口同声,技术高超,于此可见。本文在大量史实中,用“用料省,结构巧,强度高”,来概括古代石拱桥技术上的成就,这是古今中外桥梁以及任何建筑物所一致追求的目标,在六世纪初,我国的能工巧匠发挥智力,大胆创新所取得的光辉成就,是值得自豪的。
再次,跨水架桥,意境之美,雕琢装饰,千姿百态,也是体现我国审美观的一种民族传统。建筑不论大小,工艺必须精益求精,如同一幅画图,不许有一处败笔。自从石窟造像盛行,古代石工,都有一套过硬本领,都具有一定的美工水平,赵州桥的栏板,卢沟桥的石狮,都以艺术珍品而闻名于世,这也是中国石拱桥在艺术方面一个可贵的传统,对于现代石拱桥装饰也还存在着深刻的影响。
中国的石拱桥,在古代有一定的成就,在今天仍有发展的前景,过去有用的东西,今天仍在起着作用,因此,它是一份可珍贵的遗产,显示着我国劳动人民勤劳勇敢和卓越才能。我们在现代桥梁事业中,必然能够取得更大的成就。
拱桥为桥梁的基本体系之一,建筑历史悠久外形优美,古今中外名桥遍布各地,在桥梁建筑中占有重要地位。它适用于大、中、小跨公路或铁路桥,尤宜跨越峡谷,又因其造型美观,也常用于城市、风景区的桥梁建筑。
自19世纪中叶以来,随着钢铁和混凝土建筑材料的出现,石拱桥已逐步为钢拱和钢筋混凝土拱桥所代替。拱桥结构向轻型结构发展,并逐步打破传统的上承式石拱桥的型式,创造出新型的拱桥。拱桥的拱圈发展成为分离式肋拱,桥面发展成新型板梁式结构,借立柱支承于拱肋之上(上承式),或用吊杆悬挂于拱肋之下(下承式)。当受地势或受桥梁建筑高度限制时,还可做成中承式拱桥。拱桥可以是单跨,也可以做成多跨。
箱肋中承式拱桥
分类:
1.按拱圈受力分:推力式拱桥、无推力式拱桥。
2.按拱圈(肋)结构的材料分:石拱桥、钢拱桥、混凝土拱桥、钢筋混凝土拱桥。
单孔空腹式石拱桥
钢筋混凝土斜拉杆式架拱桥
3.按拱圈(肋)结构的静力图式分:无铰拱、双铰拱、三铰拱。前两者属超静定结构,后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台(墩),结构最为刚劲,变形小,比有铰拱经济;但桥台位移、温度变化或混凝土收缩等因素对拱的受力会产生不利影响,因而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,铰可允许拱圈在两端有少量转动的可能。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。三铰拱则是在双铰拱顶再增设一铰,结构的刚度更差些,但可避免各种因素对拱圈受力的不利影响。厉害??!赵州桥,又名安济桥,也叫大石拱桥,坐落在河北省赵县城南五里的清水河上。它不仅是中国第一座石拱桥,也是当今世界上第一座石拱桥。唐代文人赞美桥如"初云出月,长虹饮涧"。
这座桥建于隋朝公元605年至618年,由一名普通的石匠李春所建,距今已有1350多年的历史。在漫长的岁月中,虽然经过无数次洪水冲击、风吹雨打、冰雪风霜的侵蚀和8次地震的考验,却安然无恙,巍然挺立在清水河上。
李春设计的赵州桥,桥身长50.82米,宽9.60米,大拱的净跨度长37.37米,拱高7.23米。他考虑,为使桥面坡度小,将桥高与跨度呈1:5的比例,这样既便于行人来往,也便于车辆通行;拱顶高,又便于桥下行船。他又在大拱的两肩上,各做两个小拱,使得整个桥型显得格外均衡、对称,既便于雨季泄洪,又节省了建筑材料。其结构雄伟壮丽、奇巧多姿、布局合理,多为后人所效仿。李春设计的桥面坦直,共分三股,中间走车马,两旁走行人,不仅可使秩序井然,且又能防止交通事故的发生??杉?,在1300多年前,在技术十分落后的情况下,一个普通石匠李春有这样高超的技术,实为难能可贵。
李春选用的石料和石料砌法技艺与众不同。他采用长方形石料,每块重约一吨,在1350多年前的隋朝,李春在没有起重机和吊车的情况下,运这么重的大石头是何等的艰辛。这充分显示了我国劳动人民的伟大智慧。可见李春付出了多大的心血和代价!
李春带领其他工匠,将石料各面部凿有细密的斜纹,使石块相互咬合扣紧。全桥由28道独立的石拱纵向并列组成。他想,这样可以使每道石拱圈各自独立负荷载重,又便利于修缮。为了加强各拱圈的连接,他又采用9道铁梁贯于拱背之上,接着用腰铁嵌入拱石之间,使桥能"奇巧固护,用于天下"。
最后,李春又组织能工巧匠,在桥面的两侧石栏杆上,刻有许多精美的古典雕刻艺术,图案细腻,刀法苍劲有力,雕刻灵变,各种鸟兽龙腾虎跃,欲飞若动,形象逼真,堪称隋唐时代雕刻艺术的佳作。这种拱上加拱、"敞肩拱"的新式桥型,这样的布局,采用这样的巨形跨度,构成这样的优美的造型,是李春在世界上的首创。在欧洲,14世纪才出现法国泰克河上的赛雷桥,但是,比中国赵洲桥晚了700多年,并且早已被洪水毁坏无存。所以,李春造的赵州桥是全世界桥梁建筑史上唯一尚存的时间最长的一座,在世界占有重要地位,是相当有价值的。这是中国人民的骄傲和自豪。
这座历史悠久、结构奇特、造型美观、居世榜首的赵州桥,凝聚了李春的汗水和心血。李春成为中国、乃至世界建筑史上第一位桥梁专家。
但是,关于李春的生平事迹却没有留下更多的记载。就连隋朝之后的唐朝人,也只有"制造奇特赵州桥的人是隋匠李春"等数语记载。在赵州桥建成100年以后的唐朝开元13年(公元726年)中书令张士贞在《安济桥铭》中简略提到:"赵州清水河石桥,隋匠李春之迹也,制造奇特,人不知其所为。"这说明,在封建社会里,劳动人民的创造发明,不知有多少被埋没了。
特别值得提出的是赵州桥的基础非常坚固。1350年来,两边桥基下沉水平只差5厘米,这说明李春桥址选择科学合理。赵州桥桥基,是建筑在清水河河床的白粗沙层上,既没有打桩,也没有其他石料,桥台仅用五层石料砌成,桥基很牢,结构简单。在1350年前,李春就敢用这样天然地基来承担大桥的全部重量,可见李春对工程学、力学、建筑学、水文、地质等都有深刻的理解。李春有这么多科学知识,无疑是他从劳动实践中获得和积累的。
赵州桥显示了我国古代劳动人民的伟大智慧,李春的名字也永垂史册。
跨度最大的铁路石拱桥——“一线天”桥
在四川省境内的大渡河畔,有一条古老凉山分裂成的长达几里的大裂缝,名叫老昌沟。沟的两边平行相峙,山壁陡峭,直插云天,沟深达200余米,宽仅50余米,沟里云飘雾绕,从沟底仰望天空,好像一条蓝色的绳索悬在空中,人称“一线天”。1964年修建成昆铁路时,桥梁建设者们在这里修建了一座中国跨度最大的铁路石拱桥。
1965年,西南铁路建设工程指挥部在制订成昆线铺轨进度计划时发现,倘若集中采用预制的梁部结构,仅架桥时间就需一年多,于是决定把一些梁桥改为石拱桥,以缩短架梁的工期和减少水泥长途运输,达到提前通车的目的。本桥就是由简支梁桥改为石拱桥中的一座。
一线天石拱桥位于成昆线北段,在关村坝和长河坝之间,跨越大渡河支流老昌沟。桥址地质,沟底为冲积漂石土、卵石土、夹砾石土、粉粗砂,总厚度达25米以上;两侧沟壁为震旦系灰岩,岩层局部形成平缓褶曲,节理发育,石质坚硬。
本桥孔跨54米,是我国跨度最大的空腹式铁路石拱桥,全长63.14米,具有民族传统的建筑结构形式。全桥总圬工量l600多立方米,各类拱石计4930块。拱石从乌斯河至毛头马一带沿大渡河采集的花岗片麻岩加工而成,与附近山石浑然一体,显得格外壮观。
石拱桥位于直线3%o纵坡上,主拱圈应力按固端无铰拱原理计算,主拱跨度54米,矢高13.5米,拱宽4米,拱顶厚1.6米,拱脚厚2.815米,拱轴线用倒悬链线。拱上结构选用等截面悬链线小拱,每端布置小拱三孔,跨度5米,矢跨比1:2,拱厚为0.5米,外观较为协调。外小拱一端伸入隧道内支承于岩石地基上,一端支承在主拱圈的支承墩上。为了使拱上结构与两岸岩层隔开,起伸缩缝的作用,中间一跨用三铰拱,内外两跨用无铰拱。主拱圈于1966年7月开始砌筑,同年10月建成,历时99天,施工较为快速。全桥共使用45615工天,平均每成桥一米用722.4工天。
我国铁路最大跨度的钢筋混凝土拱桥——永定河7号桥我国桥梁建设新的里程碑——南京长江大桥
中国现存最古老的桥就是一座单跨石拱桥,即河北赵县安济桥,建于隋代(605~617)。
安济桥下的河流平时仅涓涓细流,不通航,而河面较宽,所以桥孔不需太高而应有相当大的跨度,桥面缓平无阶,可以代表北方石拱桥的风格。安济桥大胆地在世界上首创了大跨弓形拱券,拱弧跨度达37.47米,矢高不到弧跨的五分之一,桥顶宽8.51米。全桥纵向(即沿跨度方向)有28道并列拱券,各券可逐道建造,模架重复使用,便于施工。为加强各券之间的横向联系,不使向外倾翻,除了用铁件和横向石条加强券间联系外,又使两头桥脚宽度比桥顶宽度宽51厘米到74厘米,使各券自然向内挤紧。此河每遇大雨,则大水横流,为利于洪水时增加泄水面,在此桥大券和桥面之间,两肩各开二孔,称为敞肩拱。这种做法,也有减轻自重,减少工程量和丰富造型的作用,是中国首创。
桥面呈和缓的凸圆弧状,在桥头处此弧线反向微微凹曲,全桥曲线非常优美舒展。桥面的圆弧半径较大,桥券的半径较小,一弛一张,弛者在上,张者在下,形成有力的承托对比关系。四个敞肩小拱和桥面大拱的拱背标高由中向外逐渐下移,它们的轨迹连线就是桥面弧线。大、小拱的对比,显出了大拱的真实尺度,各拱的做法一致又强调统一。小拱的通透使全桥显得空灵轻巧,负重若轻。安济桥是真善美的高度结合,它所达到的艺术水平曾引起后人的不断激赏,将之比为飞虹、苍龙、玉环和新月,欣赏它的舒展和轻灵。
比起其它建筑类型来,桥梁有更为明确单一的实用要求,技术性也更强,但即使这样,桥梁对于美化生活,装点江山,仍具有很大意义,同样也是建筑艺术关注的对象。在某种情况下,桥梁与建筑群或环境的结合,还可能烘托出某种一定深度的精神文化涵义。例如北京紫禁城天安门前的五座石拱桥,正对着五个门洞,中间一座最大,其它四座依次缩小,与天安门及周围环境如华表、石狮等一起,构成为宫殿入口,就加强了这一皇权建筑的气势。在寺庙前部也常有小桥,以标示建筑的重要性。园林里的桥梁要求与景观有更密切的结合,对造型美的要求也更高,与其它园林景观一起,共同渲染出幽雅的气氛。这些桥梁就更多超出了单纯实用的意义,与其说它们只是一种交通设施,不如说更是一种点景小品,它们的美,除了技术美以外,就更多地具有狭义艺术美的特性了。
茅以升早年留学美国,其博士论文《框架结构的次应力》的科学创见,被称为“茅氏定律”。1921年,他回到祖国怀抱。30年代,茅以升在钱塘江大桥工程技术上的成就曾令国外同行对中国的桥梁建筑工程师刮目相看。50年代,在武汉长江大桥建设过程中,茅以升担任由中外专家组成的技术顾问委员会的主任委员,解决了武汉长江大桥建设中的14个难题。1959年,在首都“十大建筑”的建设中,茅以升担任人民大会堂结构审查组组长,为这个历史性的重大建筑贡献了自己的技术、经验和智慧。他是中国现代桥梁工程学的重要奠基人。
中国绍兴---古桥之乡
绍兴是我国历史文化名城之一。古称越国。境内水道纵横,有水乡水城之誉。因水而有桥,因桥必有景,美名桥乡。
据清光绪癸巳(1893)绘制的《绍兴府城衢路图》所示,当时城内有桥梁229座,城市面积为7.4平方公里,平均每0.0231平方公里就有桥一座,与世界闻名的水城意大利威尼斯相比较,为该城市在第二次世界大战前的桥梁密度的45倍(该城面积为567平方公里,当时有桥378座,现仅存桥76座),为清末时苏州城内桥梁密度的2倍(苏州城内面积21平方公里,清末有桥310座),石桥连街接巷,五步一登,十步一跨,真可谓是“无桥不成市,无桥不成路,无桥不成村”。
绍兴桥梁量多面广,据1993年底统计全市有桥10610座,誉为“万桥市”。在这众多桥梁中,古桥占有很大比例,是国内保存古桥品类、数量最多的地区之一,自适应于小江小河的木梁桥、木拱桥,到适应于大江大河的浮桥继而发展到石梁桥、三边形桥、五边形桥、七边形桥、半圆形石拱桥、马蹄形石拱桥、椭圆形石拱桥及至跨入当今世界先进拱圈结构的准悬链线拱桥,构成了一个极完整的古桥系列,成为中国古代桥梁发展,演化的一个缩影,被称为中国的“古桥博物馆”。
在全市现存的604座古桥中,宋以前古桥13座,明以前古桥41座,清代重修、重建、新建的古桥550座。按材料与结构分:有古木桥(包括木梁桥、木拱桥)10座,石梁桥(包括三折边桥)348座,石拱桥(包括多折边拱、半圆拱、马蹄形拱、椭圆拱、准悬链线拱)241座,多桥型组合桥4座,纤道桥1座。绍兴古桥不仅类多面齐,而且许多桥取得了国内“桥梁之最”称号:国内现存最早的城市桥梁---宋代八字桥国内仅有的唐代特长型石梁桥---纤道桥国内仅有的连续三孔马蹄形拱桥---泾口大桥国内首次发现的准悬链线拱古桥---玉成桥,迎仙桥国内折边桥数量之最
绍兴古桥所具有的环境布局美、结构装饰美和桥楹诗文美,构成了特有的水乡交通景观?!按购缬翊徘袄?,万古名桥出越州”。绍兴古桥文化成为越文化的重要组成部分。
绍兴是我国历史文化名城之一。古称越国。境内水道纵横,有水乡水城之誉。因水而有桥,因桥必有景,美名桥乡。
据清光绪癸巳(1893)绘制的《绍兴府城衢路图》所示,当时城内有桥梁229座,城市面积为7.4平方公里,平均每0.0231平方公里就有桥一座,与世界闻名的水城意大利威尼斯相比较,为该城市在第二次世界大战前的桥梁密度的45倍(该城面积为567平方公里,当时有桥378座,现仅存桥76座),为清末时苏州城内桥梁密度的2倍(苏州城内面积21平方公里,清末有桥310座),石桥连街接巷,五步一登,十步一跨,真可谓是“无桥不成市,无桥不成路,无桥不成村”。
绍兴桥梁量多面广,据1993年底统计全市有桥10610座,誉为“万桥市”。在这众多桥梁中,古桥占有很大比例,是国内保存古桥品类、数量最多的地区之一,自适应于小江小河的木梁桥、木拱桥,到适应于大江大河的浮桥继而发展到石梁桥、三边形桥、五边形桥、七边形桥、半圆形石拱桥、马蹄形石拱桥、椭圆形石拱桥及至跨入当今世界先进拱圈结构的准悬链线拱桥,构成了一个极完整的古桥系列,成为中国古代桥梁发展,演化的一个缩影,被称为中国的“古桥博物馆”。
在全市现存的604座古桥中,宋以前古桥13座,明以前古桥41座,清代重修、重建、新建的古桥550座。按材料与结构分:有古木桥(包括木梁桥、木拱桥)10座,石梁桥(包括三折边桥)348座,石拱桥(包括多折边拱、半圆拱、马蹄形拱、椭圆拱、准悬链线拱)241座,多桥型组合桥4座,纤道桥1座。
??跨径较小的时候?用的
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