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拱橋:古代橋梁史的后來風行者
2010-06-07 來源:中國橋梁網(wǎng)
 拱橋在橋梁史上出現(xiàn)的時間最晚,但是流風所及,不僅主導了古代橋梁的發(fā)展走向,也在現(xiàn)代橋梁體系獨樹一幟。

  磚的發(fā)明有人認為始于東漢,但據(jù)考古發(fā)掘,中國早在戰(zhàn)國時期(公元前475 年至公元前221 年)就已經(jīng)出現(xiàn)了磚墓室。磚的發(fā)明是建筑史上的一次革命,磚與石、木不同的不僅僅在于它是人造建材,更在于它便于成型,外觀整潔,尺寸規(guī)范,易于施工,這就為拱的發(fā)明提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。世界上對拱結(jié)構(gòu)的起源眾說不一。或認為起源于自然界溶洞天然拱,或認為起自崩落的堆石拱,或認為由于砌墻開洞,逐漸由“假拱”演變而成。在中國,拱的起源據(jù)文獻記載始于公元前2 世紀末的西漢王朝。漢武帝元朔二年(公元前127 年)所建的麻彌圖一號墓墓室就是磚券頂,凈跨達到1 . 64 米。“券”即現(xiàn)代漢語的拱圈之“圈”,是“拱”的意思,“法券”、“卷甕”都是中國古代的建筑術(shù)語,意為“砌拱”。更早的記載還有《 禮記》 “蓬戶甕牖”之說,即用破壇子砌造窗戶。陶甕則是一種更早的人造“建筑材料”,當然那時所砌的并不是真拱,更不是拱橋,只是拱的雛形。從墓葬結(jié)構(gòu)及僅存實物來看,自東漢(公元25 至220 年)起,券頂、彎頂都比較完善,磚拱技術(shù)已十分成熟?,F(xiàn)存有文字記載最早的橋梁― 方順橋是一座石拱橋,建于公元309 年,晚于東漢磚拱頂100 多年,規(guī)模已相當宏大,長13 米,寬8 米,大拱跨徑達13 . 3 米,遠遠超出了同時代石梁橋的跨徑。

  石拱橋是在墩臺之間以拱形構(gòu)件承重,構(gòu)件在承受荷載時,墩臺支點處產(chǎn)生水平推力,使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力,減小了跨中彎矩,使石材的耐壓特性得以充分發(fā)揮,因此石拱的跨越能力大大高于石梁橋,從而提高了橋梁跨徑。石拱橋的出現(xiàn)使中國古代橋梁進人了一個新紀元。

  這個新紀元的扛鼎之作― 趙州橋,一舉將中國古代石拱橋技術(shù)提高到一個令人瞠目的程度。建于隋朝的趙州橋是一座單孔空腹坦拱石拱橋,主橋孔凈跨37 . 02 米,凈矢高7 . 23 米,矢跨比達到l 比5 . 12 ,是一座很坦的圓弧拱橋,全橋長50 . 83 米,寬9 米,主拱圈并列28 道,拱厚1 . 03 米,拱石長1 米,最大重量為l 噸。在主拱圈之外,鑲有自拱腳處厚度為24 厘米、拱頂處厚度為16 厘米的變厚度護拱石。護拱石在空腹段為滿鋪,實腹段僅鑲于橋的兩側(cè)。拱圈外形尤如變截面拱。為減輕橋梁自重,大拱之上,兩側(cè)各伏有兩個小拱??拷澳_處的小拱,凈跨為3 . 8 米,另一小拱凈跨為2 . 85 米,圈石厚65 厘米。每個小拱圈的東西兩外側(cè),各鋪設一層厚約16 厘米的護拱石。小拱亦為并列砌筑。趙州橋的石拱橋跨徑紀錄,直到1959 年湖南黃虎港橋的建成才被打破,長達1300 余年。趙州橋制作精良,結(jié)構(gòu)獨創(chuàng),造型上既穩(wěn)重又輕巧,正如橋頭關(guān)帝閣兩楹對聯(lián)所寫:“船從碧玉環(huán)中過,人在蒼龍背上行”。趙州橋的建成令當時相當杰出的小商橋、橋樓殿橋都黯然失色,不僅如此,其橋式成為后世建造單孔空腹坦拱石拱橋的范本。

  厚墩聯(lián)拱石拱橋的出現(xiàn)略晚于空腹式石拱橋。從技術(shù)結(jié)構(gòu)上講,厚墩聯(lián)拱是單拱的集合體,每拱單獨受力,一拱受力或受損,不及其他,墩臺粗大厚重,承重能力很強,特別適合北方以車為主要交通工具地區(qū),此外,這種橋式還具有較強的抵御洪水沖擊能力,因此在南方山區(qū)亦很實用。著名的北京市的盧溝橋、云南省的雙龍橋均屬此列。北京市頤和園十七拱橋也采用這種橋式,可能是要體現(xiàn)皇家園林的氣派,昭示帝王基業(yè)的穩(wěn)固,并無實際價值。


  與厚墩聯(lián)拱相對應的是薄墩聯(lián)拱石拱橋,多見于南方軟基水網(wǎng)地區(qū),一般采用木樁基礎(chǔ)的柔性墩臺,一孔受力,引起橋墩變形,將力傳遞到相鄰拱圈,令體拱協(xié)助受力,分解了作用在墩臺上的水平推力,這種結(jié)構(gòu)減少了墩臺重量和體積,不僅降低了水下工程量,也便利船只航行。此類橋式在以水運為主要交通方式的江浙地區(qū)非常多見,其中最著名的是建于唐朝的蘇州寶帶橋。

  石拱橋是中國古代橋梁建設中最普遍采用的結(jié)構(gòu)形式,拱圈類型也多種多樣,浙江省嵊縣公元1836 年建成的玉成橋,其石拱已呈現(xiàn)代拱橋常用的懸鏈線狀,接近現(xiàn)代拱橋,中國古代拱橋的技術(shù)成就由此可見一斑。

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