拱橋

拱橋　是以承受軸向壓力為主的拱(稱為主拱圈)作為主要承重構件的橋梁。
　　1.按照主拱圈的靜力圖式，拱轎可分為三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱（圖3 拱橋形式示意圖）。
　　(1).三鉸拱是靜定結構，其整體剛度較低，尤其是撓曲線在拱頂鉸處產生折角，致使活載對橋梁的沖擊增強，對行車不利。拱頂鉸的構造和維護也較復雜。因此，三鉸拱除有時用于拱上建筑的腹拱圈外，一般不用作主拱圈。
　　(2).兩鉸拱取消了拱頂鉸，構造較三鉸拱簡單，結構整體剛度較三鉸拱為好，維護也較三鉸拱容易，而支座沉降等產生的附加內力較無鉸拱為小，因此在地基條件較差和不宜修建無鉸拱的地方，可采用兩鉸拱橋。
　　(3).無鉸拱屬三次超靜定結構，雖然支座沉降等引起的附加內力較大，但在荷載作用下拱的內力分布比較均勻，且結構的剛度大，構造簡單，施工方便,因此無鉸拱是拱橋中,尤其是圬工拱橋和鋼筋混凝土拱橋中普遍采用的形式。
　　2.按照主拱圈的構成形式，拱又可分為板拱、肋拱、雙曲拱、箱形拱、桁架拱等(圖4主拱圈的構成形式示意圖)。
　　①板拱：拱圈橫截面呈矩形實體截面，它橫向整體性較好、拱圈截面高度小、構造簡單，但抵抗彎矩能力較差，一般用于圬工拱橋。1972年建成的四川九溪溝橋為石砌的板拱橋，跨徑達到116米,為目前世界上最大跨徑的石拱橋。
　　②肋拱：拱圈是由兩條或多條拱肋組成，肋與肋之間用橫系梁相聯系，拱肋形狀可以是矩形、工字形、箱形或圓管形，它的抗彎能力較板拱為優,用料較省,但制作較板拱復雜，多用于鋼筋混凝土拱橋或鋼拱橋。1960年建成的瑞典恩斯科洛夫約橋，跨徑為278米,為目前最大的鋼管拱橋。
　　③雙曲拱:60年代以后,在中國采用的一種拱式橋梁。它在橫向除有拱肋外，還有由拱波、拱板等構成的小拱將整個拱圈聯結成整體，它在施工時可以將拱肋、拱波預制，安裝后再澆筑拱板，減輕吊裝重量，并可以不用拱架，或只需用簡單支架，為混凝土拱橋提供了一種新的結構形式和簡便易行的施工方法。但需采取措施保證拱圈的整體性。1969年建成的河南省前河橋跨徑為 150米，為目前跨徑最大的雙曲拱橋。
　　④箱形拱：橫截面可為整體多室箱形或分離箱形。混凝土或鋼筋混凝土箱形拱也可采用無支架施工。它的整體性、橫向穩定性和抗扭性能都較雙曲拱的結構為好，但在中、小跨徑時不如雙曲拱簡便和節省鋼材。1979年建成的南斯拉夫克拉克橋，跨徑為390米,是當前世界上最大的鋼筋混凝土箱形拱橋。
　　⑤桁架拱：拱圈由桁架構成，可做成桁肋拱或肩拱形式（圖5 桁架拱的形式示意圖）。桁架拱的材料用量較經濟，但桁架的某些桿件將承受拉力，故主要用在鋼拱橋或預應力混凝土拱橋中。1976年建成的美國新河橋，跨徑為518米，為目前跨徑最大的鋼桁架拱橋。
　　拱橋主拱圈沿橋跨方向的形狀，可以做成橫截面尺寸沿拱軸線不變的等截面拱，或者做成橫截面尺寸由拱腳向拱頂逐漸變化的變截面拱。變截面拱能較好地適應拱圈內力的變化，用料較經濟；等截面拱構造簡單、施工方便，因而采用較普遍。
　　主拱圈的拱軸線形狀，對拱圈截面的應力大小將產生直接影響。一般盡量使拱軸線與荷載作用下的拱圈壓力線相吻合，以減小截面的彎矩值。當不計拱圈彈性壓縮及其他因素的影響時，拱在均布荷載作用下的壓力線為拋物線；在由拱頂向拱腳按拱軸線形狀逐漸增大的分布荷載作用下，拱的壓力線將為懸鏈線；而圓弧線線形最簡單，利于施工。故這幾種線形成為拱橋中常用的拱軸線形狀。
　　3.拱還可按拱上建筑的形式不同而分為實腹式拱和空腹式拱。實腹式拱是將主拱圈以上至橋面間的空間全部用填料填實，一般用于小跨徑的橋梁；空腹式拱則在主拱圈以上設有橫橋向貫通的腹孔，一般用于中等以上跨徑的橋梁。趙州橋是現存修建最早的空腹式拱橋。

　　在豎直荷載作用下，作為承重結構的拱肋主要承受壓力。拱橋的支座則不但要承受豎直方向的力，還要承受水平方向的力。因此拱橋對基礎與地基的要求比梁橋要高。下圖分別表示上承式拱橋（橋面在拱肋的上方）、中承式拱橋（橋面一部分在拱肋上方，一部分在拱助下方）與下承式拱橋（橋面在拱肋下方）。僅供人、言行走的拱橋可以把橋面直接鋪在拱肋上。而通行現代交通工具的拱橋，橋面必須保持一定的平直度，不能直接鋪在曲線形的拱肋上，因此要通過立柱或吊桿將橋面間接支承在拱肋上。

　　下承式拱橋可做成系桿拱，即在拱腳處用一報稱為系桿的縱向水平受拉桿件將兩拱腳連接起來。此時作用于支座上的水平推力就由系桿來承受，支座不再承受水平方向的力。這樣做可以減輕地基承受的荷載，特別是在地質狀況不良時。