sunmoon007

转载：中国石拱桥发展述评；版权归原著述单位，仅供论坛内部交流学习。  y- Q$ \5 W- U. @( I
§1石  板  拱  桥* r. X7 ~! `4 j, V1 X& f. X
（一）        历史的回顾。% _) |( r7 n& q, O: t) _
1.        作为文化特征之一的桥梁建筑艺术，中国古代具有辉煌的成就，石拱桥更是其中突出的、闪烁着劳动人民智慧的宝贵遗产。最有代表性的首推1300多年前所建造的河北赵洲桥（L=37.37m）（如图1），它是世界上最早的空腹拱桥。古代的石拱桥遍及中国各地，数以万计（如图2）。历尽沧桑而不毁，至今还担负着繁重的现代交通运输任务，（如图3）1192年修建的北京卢沟桥。
! S7 Z3 w9 W0 E; m" `' E2.        在50年代建国之初，经济发展与钢材、水泥等材料供应的矛盾十分突出。由于石拱桥具有就地取材，设备简单，能充分发挥人力作用等显著优点，因而湖南当时公路建设中大量修建了料石板拱桥。据不完全统计，1952～1961十年间共修建146座总长4900余米的料石拱桥。+ G, l+ w0 I; p( _; N; J
（二）        跨径的突破。
/ a2 R/ ^/ h; `% Q5 n% _9 G( |1．        1959年在湖南省石门县建成了桥高50米，净跨60米的黄虎港大桥（如图5），揭开了中国近代石拱桥的序幕。它极大地解放了人们的思想，其后几十年间中国陆续建成了百米大跨径石拱桥十余座（如图6、图7），创造了一系列石拱桥跨径新记录。! X" Y( S0 E9 ?& A' i1 |7 K
2．        由于传统的料石拱桥所耗人工特别多，推广受到限制。另外它在中小跨径的弯坡斜桥中使用十分不便，因此传统的料石板拱桥发展停滞下来。9 i" t! V9 }9 [+ G8 Y" \
（三）        材料的革命：/ P5 A/ \# ?) B6 D- L" e2 F
1．1959年在江西德安建成了3×34米片石拱桥，冲破了古今中外几千年来修建石拱桥必须用料石的戒律。采用小石子砼砌块（片）石是在石料规格中进行了一次革命。由于片石拱节省劳力，工艺简便，造价低廉，迅速在中国推广。仅湖南省64－65两年中就修建了1288座，合计14，598米的片石拱桥。使解放初期大量修建的石台（墩）木面桥年久失修，限载、限速的危桥状况得到解决。就全国而言石拱桥进入到以块（片）石为主的后期发展阶段。
) P# g: ~, l: y3 ?2 N4 Q2．但是片石拱桥仍然采用矩形截面，其抗弯性能差对拱架的要求高，随着跨径大的增大，修建愈来愈困难。9 y0 u# T. V8 i- F, o' ?# J
3．计算方法上仍按苏联的弹性理论不考虑拱上构造联合作用和“连拱”，所设计的尺寸十分保守。“拱圈厚、立墙粗、腹拱尺寸大所导致的结构笨重、外观差、自重大、费用高；结构笨重，外观差。因此，传统石板拱桥发展进入低潮，处于停滞状态。历史要求它作出新的变革。

sunmoon007

中国石拱桥发展述评8 P- w) _5 E$ ]0 x- u
转载：中国石拱桥发展述评；版权归原著述单位，仅供论坛内部交流学习。
" I" n$ K% L% i% t9 ]( \§2 石  肋  双  曲  拱6 X  k( f$ d# _7 u
（一）        截面型式革命
' v; @2 \/ _, Y) M, d3 ^60年代后期中国的钢材水泥产量有所增加，江苏省出现了一种新桥型—双曲拱桥。在工艺上它具有“化整为零”能实现缆索吊装无支架施工来克服大江大河的困难。7 f% g8 X9 O8 _! }, j
在结构上双曲拱桥的特点在于可先利用拱肋作为支架来承担拱波、拱板重量，然后又成为截面的组成部分。拱圈截面由肋、波、版组合而成T型，其抗弯刚度比矩形大，因此承载力比矩形为好。双曲拱桥蓬勃的发展，掀起一场主截面型式的革命。在双曲桥的启示下，开阔了石拱桥的技术思路，出现了模仿双曲拱的石肋双曲拱。例如湖南70年代后期在邵阳地区出现了多座石肋双曲拱桥，其最大跨径达到30米，再大按桥规方法也就通不过了。
1 Z, J! K7 n: V（二）        新计算方法出现
$ [; ^* E! X: B5 G# _  K8 W8 ~1．1976年交通部科研院汇编出版《公路双曲拱桥上部构造设计与计算》，书中详尽介绍了十多年来在双曲拱桥中所产生的《平铰》、《连拱》和《拱上构造联合作用》等新理论。当时在邵阳地区新化大桥工地的省交通设计院上官兴工程师据此提出一整套简化计算方法，指导新化交通局戴铁元工程师设计了“窄立墙、宽墙帽、坦腹拱”等轻型化的拱上构造，建造了52米跨径的鹅溪大桥。其后通过百吨试压（如图8，）证明了在石肋双曲拱上构造轻型化一系列措施获得成功。1 ?! b& J: n# d0 ?9 o4 s; C
2．1979年上官兴工程师在辰溪大桥工地，指导凤凰交通局田云跃工程师将凤凰大桥修改为石肋双曲拱（如图9）。由于推广了鹅溪大桥成功采用的一系列拱上构造轻型化的措施，终于取得了造价不变，而将桥宽由9米增大到12米的良好效果，受到凤凰县政府的表彰。
' A: W( p9 Q/ G* z$ j  @/ a/ [3．1981年上官兴工程师帮助桑植县交通局，将4×45m桑植澧水大桥修改为砼预制拱肋的双曲拱桥（如图10）。上部构造按29孔4m三平铰理论设计，并由100吨荷载实验得到进一步证明。
4 ^+ D3 r, O3 E( U$ t2 P8 ]* z总之，通过湖南省30余座石肋双曲拱桥“上部构造轻型化”的设计，与传统板拱相比减轻自重30％，同时使下部结构和拱架也相应减少，取得了显著的经济效果。事实证明：没有新的理论 概念的突破石拱桥就不能适应新时代发展的需要。
, U1 G3 i  z% ^# C' D5 m" t* w（三） 小 结' L4 `  A: _4 b3 H3 {' b9 d& H
石肋双曲拱虽能大量节省钢材，但建筑高度大、工序较多、整体性较差，在中小跨径中优势不明显。当轻型石拱桥进一步优化成为石砌版肋拱后，它就逐渐失去了竞争能力。石肋双曲拱的历史作用是在石拱桥中首次引进了考虑拱上构造联合作用的新计算方法，在中国几千年石拱桥发展史中，这是一次质的飞跃。

sunmoon007

中国石拱桥发展述评8 d' g; q5 w: V- Y
转载：中国石拱桥发展述评；版权归原著述单位，仅供论坛内部交流学习。# C* f& z8 Q* w
§3 全空式石肋拱桥3 {6 M1 V, `1 @6 ^' e' i9 |. N

5 X* Q$ B0 M0 G& {: T5 S# t$ D（一）        拱上连续腹拱。, }& Z/ p& w1 o8 J
1984年凤凰县交通局田云跃工程师，根据凤凰县石料强度高达14＃Mpa以及木材细直径不大于φ12cm的特点，提出直接用分离式石肋做主拱圈。拱上构造采用长沙望城马家河首创的石砌版肋拱连续腹拱型式，形成新型全空式石肋双曲拱，（如图11）长宜大桥（65m）。这种桥型适合凤凰县实际， 1988年获得州科技进步奖。
3 r/ V' N7 Q. C+ U% l& Y（二）        天下第一大石桥。
9 g: j+ P* S: P8 f: M% d- x* K1 k9 i7 M1990年在省交通厅支持下，田云跃工程师主持修建了世界最大跨径（120m）的乌巢河桥（如图12）。其桥跨径之大、设计之新、工艺水平之高和造价之低都代表了湖南轻型石拱桥的最高水平。1992年荣获湖南省科技进步二等奖。，原交通部长王首道题名为“天下第一大石桥”。* [1 ]. L% K9 @7 Y& h
1．石肋主拱圈. 系二条2.5×1.6m小石子砼砌加工块石。，面积A=8m2，平均厚度 为版拱的63%。拱上构造采用《三平铰连拱理论》，13×14m连续腹拱和窄立墙，实现了实现了上部构造轻型化。. a5 T5 v* C3 \* N+ C  D1 P' ^# |
2．砌筑施工.采用满布式木拱架，顶部用多层弓形木形成木拱改善受力。拱架高39米，宽8米，共用木材504m3，螺栓1.6万套，扒钉2吨，3000工日。主拱圈重2834吨，施工按0.60米高分层分环砌筑。每层合拢后要停5天，待砂浆及砼强度达到后再砌。两条120米长石肋施工历时40天。
% E" U$ J$ ~2 U) P- g3．拆除拱架裸拱施工拱上构造.  其经验是在拱圈下安装了20多个百分表挠度计，严密观测监控，按“分批、对称、均匀、分段”的原则，精心组织终于取得成功。
$ {! J8 \  }# a7 C0 L（三）        小 结 ( |" U) s$ E  g8 Z5 A: n
1．石肋拱桥是一种古老结构，全空式石肋拱由于采用连续腹拱实现了结构造轻型化后它才具有新的竞争力。石肋拱仍为传统矩形截面，其惯性矩小、抗弯性能差造成肋拱由于拱趾下缘压应力过大。石肋拱由于以粗料石为主，对石料强度要求甚高。在砌筑中分层分环工艺复杂，耗费人力过多。另外石肋高度过大，在中小跨径也不美观。
, G$ K7 v' U9 g7 W2．在怀化市、湘西自治州和张家界市三个湖南西部地区近年来不到十座桥梁采用了全空式肋拱轻型，这说明属于传统板式截面的石肋拱桥只能在有条件的局部范围内推广。

sunmoon007

中国石拱桥发展述评* o6 w7 y. [6 K( M4 Y+ v
转载：中国石拱桥发展述评；版权归原著述单位，仅供论坛内部交流学习。+ f/ b; `) \! C- {0 |
§4 石砌版肋拱
0 N0 v2 o# X- o! Z! `! u- }1．        石砌版肋拱保留了传统的全宽底版，因此对石料要求规格较低，施工易为群众掌握。其特点是在版上再加砌肋来提高截面的刚度，以肋版结构克服了板拱的弊病。结构计算图式中弃用无铰拱采用两平铰结构，以削减拱趾处负弯矩峰值。拱轴线采用悬索线，以确保裸拱圈脱架时自重弯矩为零。拱上构造采用窄墙、宽帽、变截面坦腹拱和无填料的连续腹拱来实现结构轻型化。在活载计算中计入了腹拱的联合作用。综上所叙版肋拱是在新理论指导下对传统板拱进行革新的产物。
+ P/ [" k; G1 h. `- k2．        十余座石砌版肋拱的实验结果证明拱上构造联合作用是客观存在的。实测对L/4截面挠度折减系数＝0.3～0.6，弯矩折减系数＝0.5～0.7。采用拱桥研究小组所提出的“联合作用简化计算法”与实际有80％的吻合度。应当指出，在版肋拱设计中有意采用了变截面护拱和砼桥面等措施来提高腹拱刚度，使活载联合作用效应增大。石砌版肋拱桥比传统石拱桥的圬工体积减少不是吃安全系数，而是靠科学地利用平铰、拱轴系数的降低和拱上联合作用，使全拱受力均匀。即主拱圈的拱趾靠平铰来减少负弯矩，拱顶靠采用悬索线拱轴造成的拱顶预留的负弯矩，L/4截面靠腹拱的抗推刚度来减少活载弯矩。拱上立墙由于腹拱抗推刚度甚大，立柱抗推刚度甚小按刚度分配原则立柱不承受水平力是压杆状态，所以很窄的尺寸（0.3~0.4m）均可通过。
( N# l) C% a# C  o3．        荷载实验实测的相对挠度值远比双曲拱桥为小，都在l/10,000以内（如后表），石砌版肋拱处于弹性状态说明所引进的新理论是符合实际的，并且还留有一定的潜力。0 r& O  D. C8 ~
4．        值得特别注意的是因为上部构造立墙窄，腹拱坦，因而在拱上施工时必需做到“对称、均衡加载”，要在贯通的支架上进行，否则会因为施工时出现的单向推力，而发生事故。