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摘要：简述了我国拱桥的发展现状、结构特点和技术水平，并对拱桥的整体技术水平以及以后面临的发展做了评述。
关键词：石拱桥；钢筋混凝土拱桥；钢管混凝土拱桥和劲性骨架混凝土拱桥；钢拱桥
1、 概述
拱桥是我国公路上常用的一种桥梁型式。拱桥在竖向荷载作用下，两端支撑处除有竖向反力外，还产生水平推力，正是这个水平推力，使拱内力产生轴向压力，并大大减小了跨中弯矩，使它的主拱截面材料强度得到充分发挥，跨越能力增大。根据理论推算，混凝土拱桥的极限跨度可达500m左右，钢拱桥的极限跨度可达1200左右m[1]。
在我国公路桥梁系列中，拱桥作为一种古老的桥式以其跨越能力大、承载能力高、可用地方材料、造价经济、养护维修费用少、造型美观等特有的技术优势而成为建筑历史最悠久、竞争力较强,并且长盛不衰，不断发展的桥梁形式。
拱桥的型式多种多样，构造各有差异，可以按照不同的方式来进行分类。例如：
按照主拱圈（肋、箱）所使用的建筑材料可以分为石拱桥、钢筋混凝土拱桥及钢拱桥；
按照拱上建筑的形式可以分为实腹式及空腹式拱桥；
按照拱轴线的形式，可将拱桥分为圆弧拱桥、抛物线拱桥、悬链线拱桥；
按照桥面的位置可分为上承式拱桥、下承式拱桥和中承式拱桥；
按照有无水平推力，可以分为有推力拱桥和无推力拱桥等。
现根据建筑材料的分类方式对拱桥的主要类型做一些介绍。
2.1石拱桥
举世闻名的河北省赵县的赵州桥（又称安济桥），该桥在隋大业初年（公元650年左右）为李春所建，是一座空腹式的圆弧形拱桥，净跨37.02m，宽9m，拱失高度7.23m。赵州桥是世界上最早的敞肩式拱桥，无论在材料使用，结构受力，艺术造型上都达到了很高的成就。
1959年我国建成的跨度60m的湖南黄虎港石拱桥，在国内首次突破历史上石拱桥的最大跨度，大大促进了我国大跨度石拱桥建设。
云南南盘江上的长虹桥（单跨112.5m空胶式石拱桥）。在国际上石拱桥的跨度记录在我国1961年建成长虹桥之前一直为德国1903-1904年建成的，跨度90m的Syratal Plauen桥所保持。
1991年湖南风凰县建成跨度120m 的鸟巢河大桥，当时居石拱桥世界第一，截面上采用新型双肋石拱桥，造型空灵轻巧，达到了很高的成就。
丹河大桥是晋（城）焦（作）高速公路上的一座特大型桥梁，位于山西晋城市太行山西麓上的丹河上。桥梁全长413.17m，主孔跨径146m，桥高81m，宽24．2m，1996年开始勘察设计，1997年11月开工建设，2000年9月竣工通车，是目前世界上最大跨径的石拱桥。其桥梁宽度、荷载等级及桥梁高度把石拱桥的设计水平提高到了一个新水平，已被录入上海大世界吉尼斯世界记录。经专家鉴定，其设计及施工技术达到国际领先水平。
丹河大桥的建设，继承和发扬了石拱桥这一中国传统的优势桥型，在桥梁跨径、桥梁宽度、荷载等级、桥梁高度与建设速度等方面取得了较大突破，通过采用现代桥梁科研手段与设计、施工技术，加大了石拱桥的技术含量，提高了石拱桥的建设水平，为在高荷载作用下的大跨度石拱桥的建设提供了成功的范例。
图2 丹河大桥
2.2钢筋混凝土拱桥
在1898年我国建成宜宾金沙江钢筋混凝土中承式拱桥后，又陆续建成2座世界记录的四川万县120m上承式箱形拱桥和312m的广西邕宁邕江中承式箱肋拱桥。这两座桥都是用钢管混凝土做骨架而后浇注成混凝土箱形截面的，所以习惯上成（劲性）钢筋混凝土结构。
重庆万县长江大桥位于万州区（原四川万县市）上游7km处，是国道主干线（成都－上海）上跨越长江的一座特大公路桥梁。1994年5月1日大桥正式动工，1997年完工。该桥为劲性骨架钢管混凝土上承式拱桥，桥长814m，宽23m，桥拱净跨420m，桥面距江面高140m。单孔跨江，无水下基础，跨度雄居世界同类桥梁首位。主拱圈采用钢管与劲性骨架组合的钢筋混凝土箱形截面，采用缆索吊装和悬臂扣挂的方法施工。桥宽24m，按正线高速公路四车道设计。该桥的建成，使我国的拱桥建筑水平处于世界领先地位。
拱桥本是中国的传统优势项目，古代的赵州桥就让世人为之惊叹。长江万县段河床复杂，不适宜建造桥墩。在这样不利的地质条件下建造出世界最大跨径的混凝土拱桥，可谓是拱桥技术的现代演绎。 万县长江大桥的建造者首先提出采用钢管混凝土劲性骨架成拱技术，既节省了钢材的使用量，又加大了拱跨，大大节约了资金投入。
万县长江大桥因其拱跨世界第一，在国内外引起了强烈反响。据不完全统计，大桥的技术在国内外的18座大跨径桥梁中得到采用，以该桥设计、施工、科研为技术内容的60余篇论文更是引起了国际学术界的广泛关注。 万县长江大桥作为世界大跨名桥，被收录于《世界与芬兰名桥》一书中。
图3 万县长江大桥主拱圈截面
邕宁大桥全长485.4ｍ，是一座主跨达312ｍ的中承式钢筋混凝土拱桥，大桥主拱肋为变截面悬链线无铰拱，矢跨比1/6。桥面全宽18.9m。下部結构为分离式拱座，嵌入基岩。桥墩为直径1.1m的双柱墩，同直径的桩与扩大基础，桥台为重力式台。1996年8月建成通车。该桥设计和施工中采用了不少超常规的优化设计，在钢骨拱桁架、拱肋外包混凝土浇注方案和稳定控制技术等方面都有独到之处。选用大直径钢管混凝土弦杆、合理修订焊缝等极及采用长段合扰等措施，不仅达到施工安全、节约钢材、方便施工，而且钢骨架合扰对接容易，取得了良好的经济效益。
图4 邕宁大桥
2.3钢管混凝土拱桥和劲性骨架混凝土拱桥
用钢管、或者钢管桁架，架设成拱在钢管内填充混凝土而形成的拱桥叫钢管混凝土拱桥。钢管混凝土作为钢—混凝土组台材料的一种，一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，提高钢管的抗腐蚀性和耐久性，另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用。提高了混凝土的抗压强度和延性。
我国从1959年开始研究钢管混凝土的基本性能和应用。1963年首次将钢管混凝土柱用于北京地铁车站工程，随后在冶金、电力、造船等部门的单层厂房和重型构造中得到应用。进入80年代，钢管混凝土在桥梁工程中开始得到研究和应用，1991年5月建成国内第一座钢管混凝土拱桥—四川旺苍净跨115m的下承式钢管混凝土系杆拱桥，同年底建成广东高明大桥，该桥为两跨净跨100m的中承式拱桥。调查表明，截止到2009年，收集到的跨径100m及以上的钢管混凝土拱桥有135座，跨径达到200m及以上的有38座[2]。
三岸邕江特大桥，广西沿海铁路南宁至钦州段跨越邕江的一座特大桥。该桥位于南北高速公路三岸邕江大桥下游40m，主跨为276m钢桁拱桥，拱肋截面为等截面，上下弦杆各采用2φ1020mm钢管，截面高度5.6m，宽度2.4m，弦杆主管及横联板腔内均填充C50混凝土，构成横哑铃形，竖腹杆和斜腹杆均为外径400mm、壁厚12mm的圆管，腹杆成对设置，分别与弦杆圆管直接连接。上、下弦杆主管和横联板均采用16Mn钢，主管采用螺旋焊接管，所有焊缝强度均应等于或大于母材强度。吊杆用61φ7镀锌高强度钢丝组成，两端为墩头锚。吊点顺桥向中距为10.0m，每个吊点设2根吊杆，以便以后更换。一组2根吊杆顺桥向间距为1.17m。壁厚除拱脚以上21.54m内为14mm外，其余截面均为12mm，当一根吊杆失效时，另一根吊杆在恒载下安全系数为1.75。全桥共采用8根横向联系，在桥面上的6道为钢管空间桁式横向联结系，在桥面系与拱肋相交处设2道预制钢筋混凝土肋间横系梁，与桁巩接。三岸桥是国内单拱第一跨度。
巫山县巫峡长江公路大桥位于巫山县城下游2公里处的长江巫峡口处，是沟通国道318線和209线的交通要道，是改善巫山县投资环境，满足三峡库区移民安置的重大工程。大桥主跨组合跨径492m（净跨径460m），为中承式钢管混凝土拱桥[3]。
图5 巫峡长江公路大桥
2.4钢拱桥
拱圈受力结构的材料采用钢材的拱桥，称为钢拱桥。钢拱桥的杆件由于钢材的强度高而显得“细长”，受压稳定性能差，为了满足拱的稳定性，通常采用整体截面较大的钢桁架作为拱圈。也有极少数钢拱桥的拱圈采用矩形钢箱截面，如卢浦大桥。由于钢材强度，相对重量就轻，因此跨径可以较大。目前世界上500m以上跨径的拱桥都是钢拱桥，如美国1976年建成的跨径为518m的西弗吉利亚新河桥，美国1931年建成的跨径为504m的贝尔桥，澳大利亚1932年建成的跨径503m的悉尼港桥。国内的大跨径钢管拱桥还有万宜铁路万州长江大桥，跨径168.7+360+168.7m；重庆朝天门长江大桥，跨径190m+552m+190m。
新建的朝天门大桥长1741m，三跨连续中承式钢桁系杆拱桥。大桥为双层公轨两用桥，大桥桥腹预留两个汽车道，轨道交通“六线一环”中的“一环”通过桥腹过江。采用上层“汽车道+人行道”、下层“汽车道+轨道线”的“双层通行”模式。 国内同类桥梁，此前主跨多在400m左右，全桥用钢1万吨上下。朝天门全桥永久用钢4.6万吨，辅助用钢近4万吨。工程选址重庆市主城区朝天门码头下游约1.71公里处，施工期间，长江主航道不断航，舟船往来。大桥于2004年底开工建设,2008年年底建成，相隔30分钟以上曲折车程的南北两岸，直线距离缩短到10分钟以内．
朝天门大桥具有三项世界第一：主跨552m钢拱桥世界第一；承载14500吨的支座世界第一； 公轨两用先拱后梁施工难度世界第一。 此外，该大桥还具有三项创新：桥型、多箱隔室凯旋门式主墩、上下十线车道再加两线轨道交通布置方式等，都是其他桥梁所不能及的。
结语
拱桥跨越能力大，造型优美，当前人们已越来越感觉到桥梁美学的重要，各种结构新颖，造型灵活轻巧的拱桥不仅能促进旅游事业的发展，更向人民展示我国河山的秀美。可以预见，环绕着解决修建拱桥所要求的用料省、安装质量轻、施工简单、承载能力大的诸多矛盾，新的拱桥型式和先进的施工方法会不断的出现。
[参考文献]
[1]桥梁工程. 北京：人民交通出版社，2000.
[2]中国公路学会桥梁和结构工程分会2009年全国桥梁学术会议论文集. 北京：人民交通出版社，2009.
[3]钢管混凝土拱桥实例集（二）. 北京：人民交通出版社，2008.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：石拱桥；钢筋混凝土拱桥；钢管混凝土拱桥和劲性骨架混凝土拱桥；钢拱桥
1、 概述
拱桥是我国公路上常用的一种桥梁型式。拱桥在竖向荷载作用下，两端支撑处除有竖向反力外，还产生水平推力，正是这个水平推力，使拱内力产生轴向压力，并大大减小了跨中弯矩，使它的主拱截面材料强度得到充分发挥，跨越能力增大。根据理论推算，混凝土拱桥的极限跨度可达500m左右，钢拱桥的极限跨度可达1200左右m[1]。
在我国公路桥梁系列中，拱桥作为一种古老的桥式以其跨越能力大、承载能力高、可用地方材料、造价经济、养护维修费用少、造型美观等特有的技术优势而成为建筑历史最悠久、竞争力较强,并且长盛不衰，不断发展的桥梁形式。
拱桥的型式多种多样，构造各有差异，可以按照不同的方式来进行分类。例如：
按照主拱圈（肋、箱）所使用的建筑材料可以分为石拱桥、钢筋混凝土拱桥及钢拱桥；
按照拱上建筑的形式可以分为实腹式及空腹式拱桥；
按照拱轴线的形式，可将拱桥分为圆弧拱桥、抛物线拱桥、悬链线拱桥；
按照桥面的位置可分为上承式拱桥、下承式拱桥和中承式拱桥；
按照有无水平推力，可以分为有推力拱桥和无推力拱桥等。
现根据建筑材料的分类方式对拱桥的主要类型做一些介绍。
2.1石拱桥
举世闻名的河北省赵县的赵州桥（又称安济桥），该桥在隋大业初年（公元650年左右）为李春所建，是一座空腹式的圆弧形拱桥，净跨37.02m，宽9m，拱失高度7.23m。赵州桥是世界上最早的敞肩式拱桥，无论在材料使用，结构受力，艺术造型上都达到了很高的成就。
1959年我国建成的跨度60m的湖南黄虎港石拱桥，在国内首次突破历史上石拱桥的最大跨度，大大促进了我国大跨度石拱桥建设。
云南南盘江上的长虹桥（单跨112.5m空胶式石拱桥）。在国际上石拱桥的跨度记录在我国1961年建成长虹桥之前一直为德国1903-1904年建成的，跨度90m的Syratal Plauen桥所保持。
1991年湖南风凰县建成跨度120m 的鸟巢河大桥，当时居石拱桥世界第一，截面上采用新型双肋石拱桥，造型空灵轻巧，达到了很高的成就。
丹河大桥是晋（城）焦（作）高速公路上的一座特大型桥梁，位于山西晋城市太行山西麓上的丹河上。桥梁全长413.17m，主孔跨径146m，桥高81m，宽24．2m，1996年开始勘察设计，1997年11月开工建设，2000年9月竣工通车，是目前世界上最大跨径的石拱桥。其桥梁宽度、荷载等级及桥梁高度把石拱桥的设计水平提高到了一个新水平，已被录入上海大世界吉尼斯世界记录。经专家鉴定，其设计及施工技术达到国际领先水平。
丹河大桥的建设，继承和发扬了石拱桥这一中国传统的优势桥型，在桥梁跨径、桥梁宽度、荷载等级、桥梁高度与建设速度等方面取得了较大突破，通过采用现代桥梁科研手段与设计、施工技术，加大了石拱桥的技术含量，提高了石拱桥的建设水平，为在高荷载作用下的大跨度石拱桥的建设提供了成功的范例。
图2 丹河大桥
2.2钢筋混凝土拱桥
在1898年我国建成宜宾金沙江钢筋混凝土中承式拱桥后，又陆续建成2座世界记录的四川万县120m上承式箱形拱桥和312m的广西邕宁邕江中承式箱肋拱桥。这两座桥都是用钢管混凝土做骨架而后浇注成混凝土箱形截面的，所以习惯上成（劲性）钢筋混凝土结构。
重庆万县长江大桥位于万州区（原四川万县市）上游7km处，是国道主干线（成都－上海）上跨越长江的一座特大公路桥梁。1994年5月1日大桥正式动工，1997年完工。该桥为劲性骨架钢管混凝土上承式拱桥，桥长814m，宽23m，桥拱净跨420m，桥面距江面高140m。单孔跨江，无水下基础，跨度雄居世界同类桥梁首位。主拱圈采用钢管与劲性骨架组合的钢筋混凝土箱形截面，采用缆索吊装和悬臂扣挂的方法施工。桥宽24m，按正线高速公路四车道设计。该桥的建成，使我国的拱桥建筑水平处于世界领先地位。
拱桥本是中国的传统优势项目，古代的赵州桥就让世人为之惊叹。长江万县段河床复杂，不适宜建造桥墩。在这样不利的地质条件下建造出世界最大跨径的混凝土拱桥，可谓是拱桥技术的现代演绎。 万县长江大桥的建造者首先提出采用钢管混凝土劲性骨架成拱技术，既节省了钢材的使用量，又加大了拱跨，大大节约了资金投入。
万县长江大桥因其拱跨世界第一，在国内外引起了强烈反响。据不完全统计，大桥的技术在国内外的18座大跨径桥梁中得到采用，以该桥设计、施工、科研为技术内容的60余篇论文更是引起了国际学术界的广泛关注。 万县长江大桥作为世界大跨名桥，被收录于《世界与芬兰名桥》一书中。
图3 万县长江大桥主拱圈截面
邕宁大桥全长485.4ｍ，是一座主跨达312ｍ的中承式钢筋混凝土拱桥，大桥主拱肋为变截面悬链线无铰拱，矢跨比1/6。桥面全宽18.9m。下部結构为分离式拱座，嵌入基岩。桥墩为直径1.1m的双柱墩，同直径的桩与扩大基础，桥台为重力式台。1996年8月建成通车。该桥设计和施工中采用了不少超常规的优化设计，在钢骨拱桁架、拱肋外包混凝土浇注方案和稳定控制技术等方面都有独到之处。选用大直径钢管混凝土弦杆、合理修订焊缝等极及采用长段合扰等措施，不仅达到施工安全、节约钢材、方便施工，而且钢骨架合扰对接容易，取得了良好的经济效益。
图4 邕宁大桥
2.3钢管混凝土拱桥和劲性骨架混凝土拱桥
用钢管、或者钢管桁架，架设成拱在钢管内填充混凝土而形成的拱桥叫钢管混凝土拱桥。钢管混凝土作为钢—混凝土组台材料的一种，一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，提高钢管的抗腐蚀性和耐久性，另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用。提高了混凝土的抗压强度和延性。
我国从1959年开始研究钢管混凝土的基本性能和应用。1963年首次将钢管混凝土柱用于北京地铁车站工程，随后在冶金、电力、造船等部门的单层厂房和重型构造中得到应用。进入80年代，钢管混凝土在桥梁工程中开始得到研究和应用，1991年5月建成国内第一座钢管混凝土拱桥—四川旺苍净跨115m的下承式钢管混凝土系杆拱桥，同年底建成广东高明大桥，该桥为两跨净跨100m的中承式拱桥。调查表明，截止到2009年，收集到的跨径100m及以上的钢管混凝土拱桥有135座，跨径达到200m及以上的有38座[2]。
三岸邕江特大桥，广西沿海铁路南宁至钦州段跨越邕江的一座特大桥。该桥位于南北高速公路三岸邕江大桥下游40m，主跨为276m钢桁拱桥，拱肋截面为等截面，上下弦杆各采用2φ1020mm钢管，截面高度5.6m，宽度2.4m，弦杆主管及横联板腔内均填充C50混凝土，构成横哑铃形，竖腹杆和斜腹杆均为外径400mm、壁厚12mm的圆管，腹杆成对设置，分别与弦杆圆管直接连接。上、下弦杆主管和横联板均采用16Mn钢，主管采用螺旋焊接管，所有焊缝强度均应等于或大于母材强度。吊杆用61φ7镀锌高强度钢丝组成，两端为墩头锚。吊点顺桥向中距为10.0m，每个吊点设2根吊杆，以便以后更换。一组2根吊杆顺桥向间距为1.17m。壁厚除拱脚以上21.54m内为14mm外，其余截面均为12mm，当一根吊杆失效时，另一根吊杆在恒载下安全系数为1.75。全桥共采用8根横向联系，在桥面上的6道为钢管空间桁式横向联结系，在桥面系与拱肋相交处设2道预制钢筋混凝土肋间横系梁，与桁巩接。三岸桥是国内单拱第一跨度。
巫山县巫峡长江公路大桥位于巫山县城下游2公里处的长江巫峡口处，是沟通国道318線和209线的交通要道，是改善巫山县投资环境，满足三峡库区移民安置的重大工程。大桥主跨组合跨径492m（净跨径460m），为中承式钢管混凝土拱桥[3]。
图5 巫峡长江公路大桥
2.4钢拱桥
拱圈受力结构的材料采用钢材的拱桥，称为钢拱桥。钢拱桥的杆件由于钢材的强度高而显得“细长”，受压稳定性能差，为了满足拱的稳定性，通常采用整体截面较大的钢桁架作为拱圈。也有极少数钢拱桥的拱圈采用矩形钢箱截面，如卢浦大桥。由于钢材强度，相对重量就轻，因此跨径可以较大。目前世界上500m以上跨径的拱桥都是钢拱桥，如美国1976年建成的跨径为518m的西弗吉利亚新河桥，美国1931年建成的跨径为504m的贝尔桥，澳大利亚1932年建成的跨径503m的悉尼港桥。国内的大跨径钢管拱桥还有万宜铁路万州长江大桥，跨径168.7+360+168.7m；重庆朝天门长江大桥，跨径190m+552m+190m。
新建的朝天门大桥长1741m，三跨连续中承式钢桁系杆拱桥。大桥为双层公轨两用桥，大桥桥腹预留两个汽车道，轨道交通“六线一环”中的“一环”通过桥腹过江。采用上层“汽车道+人行道”、下层“汽车道+轨道线”的“双层通行”模式。 国内同类桥梁，此前主跨多在400m左右，全桥用钢1万吨上下。朝天门全桥永久用钢4.6万吨，辅助用钢近4万吨。工程选址重庆市主城区朝天门码头下游约1.71公里处，施工期间，长江主航道不断航，舟船往来。大桥于2004年底开工建设,2008年年底建成，相隔30分钟以上曲折车程的南北两岸，直线距离缩短到10分钟以内．
朝天门大桥具有三项世界第一：主跨552m钢拱桥世界第一；承载14500吨的支座世界第一； 公轨两用先拱后梁施工难度世界第一。 此外，该大桥还具有三项创新：桥型、多箱隔室凯旋门式主墩、上下十线车道再加两线轨道交通布置方式等，都是其他桥梁所不能及的。
结语
拱桥跨越能力大，造型优美，当前人们已越来越感觉到桥梁美学的重要，各种结构新颖，造型灵活轻巧的拱桥不仅能促进旅游事业的发展，更向人民展示我国河山的秀美。可以预见，环绕着解决修建拱桥所要求的用料省、安装质量轻、施工简单、承载能力大的诸多矛盾，新的拱桥型式和先进的施工方法会不断的出现。
[参考文献]
[1]桥梁工程. 北京：人民交通出版社，2000.
[2]中国公路学会桥梁和结构工程分会2009年全国桥梁学术会议论文集. 北京：人民交通出版社，2009.
[3]钢管混凝土拱桥实例集（二）. 北京：人民交通出版社，2008.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。