桥的拱是怎样的

我国古代石桥拱形大多为半圆形，这种形式比较优美、完整，但也存在两方面的缺陷：一是交通不便，半圆形桥拱用于跨度比较小的桥梁比较合适，而大跨度的桥梁选用半圆形拱，就会使拱顶很高，造成桥高坡陡、车马行人过桥非常不便。二是施工不利，半圆形拱石砌石用的脚手架就会很高，增加施工的危险性。为此，李春和工匠们一起创造性地采用了圆弧拱形式，使石拱高度大大降低。

例如：赵州桥的主孔净跨度为37O2米，而拱高只有725米，拱高和跨度之比为1:5左右，这样就实现了低桥面和大跨度的双重目的，桥面过渡平稳，车辆行人非常方便，而且还具有用料省、施工方便等优点。当然圆弧形拱对两端桥基的推力相应增大，需要对桥基的施工提出更高的要求。

受力好，节省建筑材料 具有水平推力的结构。

在竖直荷载作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且有水平反力；由于水平反力的作用，拱的弯距大大减小。如在均布荷载q作用下，简支梁的跨中弯矩为1/8qLL，而拱轴为抛物线的三角拱的任何截面弯矩均为零。设计合理的拱轴，主要承受压力，弯距、剪力都较小，故拱的跨越能力比梁大的多。这也是为什么以前拱桥比较多的原因。

1）采用圆弧拱形式,改变了我国大石桥多为半圆形拱的传统,我国古代石桥拱形大多为半圆形,这种形式比较优美、完整,但也存在两方面的缺陷：一是交通不便,半圆形桥拱用于跨度比较小的桥梁比较合适,而大跨度的桥梁选用半圆形拱,就会使拱顶很高,造成桥高坡陡、车马行人过桥非常不便二是施工不利,半圆形拱石砌石用的脚手架就会很高,增加施工的危险性为此,李春和工匠们一起创造性地采用了圆弧拱形式,使石拱高度大大降低赵州桥的主孔净跨度为37O2米,而拱高只有725米,拱高和跨度之比为1:5左右,这样就实现了低桥面和大跨度的双重目的,桥面过渡平稳,车辆行人非常方便,而且还具有用料省、施工方便等优点当然圆弧形拱对两端桥基的推力相应增大,需要对桥基的施工提出更高的要求

（2）采用敝肩这是李春对拱肩进行的重大改进,把以往桥梁建筑中采用的实肩拱改为敝肩拱,即在大拱两端各设两个小拱,靠近大拱脚的小拱净跨为3．8米,另一拱的净跨为2．8米这种大拱加小拱的敝肩拱具有优异的技术性能,首先可以增加泄洪能力,减轻洪水季节由于水量增加而产生的洪水对桥的冲击力古代河每逢汛期,水势较大,对桥的泄洪能力是个考验,四个小拱就可以分担部分洪流,据计算四个小拱可增加过水面积16％左右,大大降低洪水对大桥的影响,提高大桥的安全性其次敝肩拱比实肩拱可节省大量土石材料,减轻桥身的自重,据计算四个小拱可以节省石料26立方米,减轻自身重量700吨,从而减少桥身对桥台和桥基的垂直压力和水平推力,增加桥梁的稳固第三增加了造型的优美,四个小拱均衡对称,大拱与小拱构成一幅完整的图画,显得更加轻巧秀丽,体现建筑和艺术的完整统一第四符合结构力学理论,敝肩拱式结构在承载时使桥梁处于有利的状况,可减少主拱圈的变形,提高了桥梁的承载力和稳定性

（3）单孔我国古代的传统建筑方法,一般比较长的桥梁往往采用多孔形式,这样每孔的跨度小、坡度平缓,便于修建但是多孔桥也有缺点,如桥墩多,既不利于舟船航行,也妨碍洪水宣泄；桥墩长期受水流冲击、侵蚀,天长日久容易塌毁因此,李春在设计大桥的时候,采取了单孔长跨的形式,河心不立桥墩,使石拱跨径长达37米之多这是我国桥梁史上的空前创举

赵州桥不仅设计独特,而且建造技术也非常出色,有许多创造性

（1）桥址选择比较合理,使桥基稳固牢靠李春根据自己多年丰富的实践经验,经过严格周密勘查、比较,选择了河两岸较为平直的地方建桥,这里的地层是由河水冲积而成,地层表面是久经水流冲涮的粗砂层,以下是细石、粗石、细砂和粘土层根据现代测算,这里的地层每平方厘米能够承受4．5到6．6公斤的压力,而赵州桥对地面的压力为每平方厘米5——6公斤,能够满足大桥的要求选定桥址后在上面建造地基和桥台,自建桥到现在,桥基仅下沉了5厘米,说明这里的地层非常适合于建桥

（2）赵州桥的砌置方法新颖、施工修理方便李春就地取材,选用附近州县生产的质地坚硬的青灰色砂石作为建桥石料,在石拱砌置方法上,均采用了纵向（顺桥方向）砌置方法,就是整个大桥是由28道各自独立的拱券沿宽度方向并列组合而成,拱厚皆为 1O3米,每券各自独立、单独操作,相当灵活,每券砌完全合拢后就成一道独立拼券,砌完一道供券,移动承担重量的“鹰架”,再砌另一道相邻拱这种砌法有很多优点,它既可以节省制作“鹰架”所用的木材,便于移动；同时又利于桥的维修,一道拱券的石块损坏了,只要嵌入新石,进行局部修整就行了,而不必对整个桥进行调整

（3）在保持大桥稳定性方面采取了许多严密措施为了加强各道拱券间的横向联系,使28道拱组成一个有机整体,连接紧密牢固,李春采取了一系列技术措施l）每一拱券采用了下宽上窄、略有“收分”的方法,使每个拱券向里倾斜,相互挤靠,增强其横向联系,以防止拱石向外倾倒；在桥的宽度上也采用了少量“收分”的办法,就是从桥的两端到桥顶逐渐收缩宽度,从最宽9．6米收缩到9米,以加强大桥的稳定性2）在主券上均匀沿桥宽方向设置了5个铁拉杆,穿过28道拱券,每个拉杆的两端有半圆形杆头露在石外,以夹住28道拱券,增强其横向联系在4个小拱上也各有一根铁拉杆起同样作用3）在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖有护拱石一层,以保护拱石；在护拱石的两侧设有勾石6块,勾住主拱石使其连接牢固4）为了使相邻拱石紧紧贴合在一起,在两侧外券相邻拱石之间都穿有起连接作用的“腰铁”,各道券之间的相邻石块也都在拱背穿有“腰铁”,把拱石连锁起来而且每块拱石的侧面都凿有细密斜纹,以增大摩擦力,加强各券横向联系这些措施的采取使整个大桥连成一个紧密整体,增强了整个大桥的稳定性和可靠性

（4）赵州桥的桥台独具特色桥台是整座大桥的基础,必须能承受大桥主拱圈（桥身主体）轴而向力分解而成的巨大水平推力和垂直压力赵州桥的桥台具有下述特点：l）低拱脚：拱脚在河床下仅半米左右；2）浅桥基：桥基底面在拱脚下1．7米左右；3）短桥台：由上至下,用逐渐略有加厚的石条砌成5米长、6．7米宽、9．6米高的桥台这是一个既经济又简单实用的桥台为了保障桥台的可靠性,李春采取了许多相应的固基措施为了减少桥台的垂直位移（即由大桥主体的垂直压力造成的下沉）,李春采取了在桥台边打入许多木桩的措施,以此来加强桥台的基础；这种方法在今天的厂房、桥梁的建造上也经常采用为了减少桥台的水平移动（即由大桥主体的水平推力造成的桥台后移）,李春采用了延伸桥台后座的办法,以抵消水平推力的作用为了保护桥台和桥基,李春还在沿河一侧设置了一道金刚墙,一方面可以防止水流的冲蚀作用,另一方面金刚墙和桥基、桥台连成一体,增加了桥台的稳定性由以上措施保证了大桥具有坚固的桥台,提高了大桥的坚实程度

赵州桥的敝肩圆弧拱形式是我国劳动人民的一大创造,西方在14世纪才出现敝肩圆弧石拱桥,已经比我国晚了600多年英国著名中国科学技术史专家李约瑟博士在其巨著《中国科学技术史》中曾经列举了26项从1世纪到18世纪先后由我国传到欧洲和其他地区的科学技术成果,其中的第18项就是弧形拱桥 赵州桥建成后成为中国北南交通的要冲,有“坦途箭直千人过,驿使驰驱万国通”的美誉舟船在桥下航行,人马车辆从桥上驶过,大大方便了交通运输和人民生活,为河两岸人员来往提供了便利条件

这座大桥自建成至今已有130O多年,这期间经历了8次以上地震的影响,8次以上战争的考验；承受了无数次人畜车辆的重压,饱经无数次风刀霜剑、冰雪雨水的冲蚀,却雄姿不减当年,仍巍然屹立在河上

解放以后,赵州桥被列为全国重点文物保护单位,有关部门对这一古代大桥进行了彻底维修,以保持其辉煌的历史地位赵州桥已成为中国人民聪明智慧的象征和进行爱国主又、历史主又教育的场所 赵州桥的建成在我国桥梁史上具有重要影晌,它的大跨度、圆弧拱、敝肩形式力以后的桥梁建设开创了新的天地隋代以后,出现了杵多与赵州析相类似的大型拱桥,已经发现的就有十几座,如山西崞县的普济桥、晋城的景德桥、河北赵县的永通桥、济美桥等赳州桥已经成为我国桥梁建设的典范

然而象赵州桥这样突出的技术成就和象李春这样杰出的桥梁专家,在封建社会中并不为封建统治者所重视,甚至在史书中也没有留下多少痕迹,我们除了知道隋朝工匠李春设计建造了这座举世闻名的大桥外,其他却一无所知,不能不说是一个很大的遗憾但是即使如此我们仍然坚信：李春作为一代桥梁专家和赵州桥作为一座历史名桥将永载祖国史册,为后人所牢记

一般的大桥都是拱形，弧度朝上。

做桥的桥拱要_据桥的地理位置来定的，如果桥下的是水，水深有2米，那么12桥的桥拱的弯度应该是180度最好，如果桥的下面只是一些泥土和碎石，那么12米桥的桥拱应该是90度的弯度就可以了，因为，设计桥拱的弯度是为了桥的承受力而定的。

石拱桥的弧度并不是度数越大越稳定，桥梁的稳定性由诸多因素来控制，应该具体情况具体分析，如果要推导出桥拱的弧度与稳定性的关系的公式的话，就有一些生搬硬套的嫌疑了。本人认为大概是45度稳定性更强,因为这个弧度可以将力分解,上下力可以抵消,所以45度的最佳。

拱桥原理是：通过一个水平推力把原本由荷载产生的弯矩应力变成压应力或者大部分转化为压应力，拱区别于梁的最大之处就是存在水平推力，如果这个水平推力和支座反力以及作用于其上的荷载的合力的作用点和方向刚好通过拱的轴线，这样的拱就是合理拱。

扩展资料：

著名拱桥

赵州桥

中国现存最早，并且保存良好的是隋代赵州安济桥，又称赵州桥。桥为敞间圆弧石拱，拱圈并列28道，净跨3702米，矢高723米，上狭下宽总宽9米。主拱券等厚103米，主拱券上有护拱石。在主拱券上两侧，各开两个净跨分别为38米和285米的小拱，以宣泄拱水，减轻自重。桥面呈弧形，栏槛望柱，雕刻着龙兽，神采飞扬。

桥史建于隋 开皇十五年（公元595年）， 完工于隋大业元年（公元605年），距今已有1406年。安济桥制作精良，结构独创，造型匀称美丽，雕刻细致生动，列代都予重视和保护。

中国石拱因南北河道性质及陆上运输工具不同，所以改造不同。北方大多为平桥（或平坡桥），实腹厚墩厚拱。南方水网地区则为驼峰式薄墩薄拱。

卢沟桥

北京宛平卢沟桥在北京广安门外30里，跨永定河。桥始建于金 大定二十八年（公元1188年），完工于金明昌三年（公元1192年）。桥全长2122米，共11孔，净跨不等，自114米至1345米，桥宽93米。墩宽自65米至79米。拱券接近半圆形。桥墩迎水面有尖端镶有三角铁柱的分水尖，背水面为削角方形。桥面上石栏杆共269间，各望柱头上，雕刻有石狮。

金代原物简单统一，自后历朝改换，制作精良，石狮形态各异，且有诸多小狮，怀抱背负，足抚口噙，趣味横生。桥上及华表柱上等的石狮子，已成为鉴赏重点，亦是统一变化的美学原则的具体应用。卢沟桥早已列为全国文物保护单位。

-拱桥

拱式桥：

主要材料是圬工、钢筋砼，适用范围视材料而定。跨径从几十米到三百多米都有，目前我国最大跨径钢筋砼拱桥为170米。

优点：跨越能力较大；与钢桥及钢筋砼梁桥相比，可以节省大量钢材和水泥；能耐久，且养护、维修费用少；外型美观；构造较简单，有利于广泛采用。

缺点：由于它是一种推力结构，对地基要求较高；对多孔连续拱桥，为防止一孔破坏而影响全桥，要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力，增加了工程造价；在平原区修拱桥，由于建筑高度较大，使两头的接线工程和桥面纵坡量增大，对行车极为不利。

1从宏观受力的角度分析,拱桥最大的特点是其构件主要是受压，而直桥形式应该是这样几种结构：梁桥、悬锁桥（吊桥）、斜拉桥，斜拉桥，梁桥的受力主要是跨中弯矩，悬锁桥（吊桥）主要是受拉。

通过比较，可以得出拱形桥是最实用的桥。

梁桥是车子到哪哪里就受压，拱桥是周围的都在受力，悬索桥除了自身以外还有绳索的力，所以，拱桥是受力最合理的桥梁，同时加工建筑材料造价低，但只抗压不抗拉，合理的拱桥拱圈结构只受压力不受拉力，加工建筑材料能够发挥最大的力学性能，桥上荷载通过拱圈传递推力给拱座，拱座一般为大体积重力式结构承受拱圈传递的推力

桥梁从建筑材料角度来看，最主要是石材和木材，木材在强度和耐久性上远不及石材，石材的受压能力大大强于其受拉受弯能力。

2桥梁从建筑材料角度分析

拱桥:利用石材的受压，可以通过一块一块的小石块挤压形成较大跨径,受力合理,适用广泛。 梁桥:受弯拉，简单说只能用厚重的条石搭在桥墩上实现，所以跨径小，浪费材料，也不便施工，而且桥下过水面积小不便通航和泻洪。 悬锁桥（吊桥）受拉，自重轻，跨径大，稳定性差,一般由铁链、藤锁类等材料建造，受材料地域和耐久性以及地质条件限制应用不是很广泛。

3从微观受力角度分析：

拱形桥是半圆凸弧，顶端F合=G-F压（即向心力），Vmax=根号GR ,到达顶端时，向心力全部由重力充当，根据圆周运动公式可得出以下结论：

车辆行人上桥到下桥过程中

1线速度V=s/t=2πR/T

始终不变

2向心力F心=mV2/R=mω2R=m(2π/T)2R

始终不变

3对桥的压力比平地时要小

F合=G-N

所以N=G-F合〈G （F合=mg-ma）

综上所述，拱形桥在多方面比其他桥梁更普遍，更实用。